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一种薄壁衬套加工及其夹具设计

2018-07-20 07:20

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新闻摘要:薄壁衬套是某型航空发动机火焰筒上的一个零件,加工难度较高(材料为GH140,属铁—镍基高温合金)。为了加工出符合图样要求的零件,必须编制合理的工艺线路,并设计必要的夹具。一、衬套的主要技术要求如图1所示,衬套的几何尺寸及公差,表面粗糙度都有较高的要求。在加工完后还须进行热处理渗铝。
薄壁衬套是某型航空发动机火焰筒上的一个零件,加工难度较高(材料为GH140,属铁—镍基高温合金)。为了加工出符合图样要求的零件,必须编制合理的工艺线路,并设计必要的夹具。
一、衬套的主要技术要求
如图1所示,衬套的几何尺寸及公差,表面粗糙度都有较高的要求。在加工完后还须进行热处理渗铝。

二、衬套的加工工艺分析
由于衬套的材料是铁—镍基高温合金,此种合金具有良好的抗氧化性,有高的塑性和韧性,足够的热强性和良好的热疲劳性,是一种难加工材料。由图1可知,当完成两外圆和内部形状加工后,衬套的壁较薄,受力差,内部空间位置也较小。要加工出2—φ4+0.16 0孔,两处宽1±0.2mm的槽和两处内弧形面,并保证对称,比较困难。如直接夹持衬套加工,不仅容易变形,而且不好直接加工。因此必须设计专用的夹具,才能加工出合格的衬套零件。
三、衬套加工工序安排分析
在完成两外圆和内部形状加工后,2—φ4+0.160孔,两处宽1±0.2mm的槽和两处弧形面,各道工序的安排顺序,决定着衬套的工艺性和经济性。如把加工宽1±0.2mm槽或加工弧形面安排在前,则在加工2—φ4+0.160孔时,无准确的定位基准,就不能保证2—φ4+0.160孔与两槽、两弧形面要求的位置。加工槽和加工弧形面这两个工序,无论哪个工序安排在前,后一个工序都无准确的定位基准。因此,最好是把加工2—φ4+0.160孔安排在前,其次是加工宽1±0.2mm的槽,最后加工弧形面。因槽加工后,加工弧形面的深度就到槽为止,容易控制。在完成φ4+0.160孔、槽、弧形面加工后,在衬套内面产生了毛刺,需安排内、外面去毛刺工序。
四、夹具设计
1.钻模
加工φ4+0.160孔的简易钻模如图2所示。

1.钻模座 2.钻套 3.定位销
图 2 钻模
衬套以φ410-0.34外圆和台阶环形面C定位。以台阶环形面C定位,保证2—φ4+0.160孔中心与台阶环形面距离尺寸3.8±0.2mm。使用时用虎钳钳口夹住钻模座1端面G和衬套大端面。钻模上φ34+0.15+0.05孔是为了衬套在钻孔后可能有毛刺不好取时,可从孔的左端往右端推出。在钻模上钻出第一个φ4+0.160孔后,松开钳口,将衬套转80°,再插入定位销3,夹紧后钻第二个孔,从而保证了两孔轴心线之间夹角为80°。
2.铣槽夹具
为了加工宽1±0.20mm的对称两槽,设计了如图3所示的简易铣削夹具。加工时衬套仍以其台阶C面和内孔φ31+0.100定位,而沿其φ410-0.34圆周方向上则以φ4+0.160孔D定位。调整垫3的厚度可根据尺寸3.8±0.20mm在公差内分组,每隔0.10mm一件,共做4件,供钻孔时衬套分组调节尺寸用(条件允许也可用量块调整尺寸)。夹具体φ31-0.03-0.08的两个φ4+0.08+0.03定位销孔,是为了提高夹具工作效率,这样在第一件衬套铣完第二个槽时,夹具体无需再旋转180°。将此夹具夹紧在分度头上即可铣槽。

1.夹具体 2.螺杆 3.调整垫 4.定位销
5.开口垫 6.螺母 7.垫圈
图 3 铣槽夹具
3.铣弧形面夹具
由于弧形面是对称的两处,为此设计了如图4所示的简易夹具。

1.夹具体 2.调整垫 3.导向压紧盖 4.紧固螺杆 5.螺帽
图 4 铣弧形面夹具
在夹具上衬套的定位方式完全同铣槽夹具。导向压紧盖3由衬套上φ410-0.34外圆和φ4+0.160孔实现定位。导向压紧盖材料为T8A,热处理HRC52~58。加工衬套时,立铣刀只要沿导向压紧盖上的弧线切削便可。此夹具夹在圆工作台上,用立铣刀即可加工弧形面。