沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司 (遼寧 110043)侯 波 汪 歡 蘇 丹 常久青

導向器葉片是透平發(fā)動機上的重要組成部件，通常都是由幾個葉片所形成的大圓弧小弧段的一組弧段。它上面需要加工一組向心的流道孔，傳統(tǒng)的加工方法主要有兩種:第一種采用普通搖臂鉆床配合有固定旋轉軸的分度夾具共同完成。特點是加工效率高，但夾具體積龐大，對于大型民用發(fā)動機的導向器葉片加工來說要造成鉆床的超行程及無法加工等缺陷;第二種加工方法是采用五軸數(shù)控加工中心加工。特點是夾具結構緊湊，體積小，但會造成加工成本的增加以及效率緩慢等缺點?，F(xiàn)需要研究一種既能降低成本又能增加加工效率的導向器葉片徑向孔的加工技術。筆者提出的一種基于無心轉盤加工大圓弧葉片向心孔技術，正是能夠滿足上述特點的技術方案，經(jīng)過實驗證明，上述方案的效果非常的優(yōu)異，是一個有新意的加工技術。

1.零件結構工藝特點

圖1 為導向器葉片結構示意圖。導向器葉片通常是由幾組葉片經(jīng)過鑄造而成的大圓弧尺寸上的一小部分扇形段，本零件為5 個葉片組成。同時在導向器葉片的內弧尺寸上加工4 個向心的導流徑向孔，且加工精度高，所以說零件的結構相對比較復雜，又由于它的圓弧尺寸較大直徑為806mm，材料為鑄造高溫合金、硬度高，這就要求加工該零件的夾具尺寸也得相對較大，給加工零件帶來更大的困難。

2.夾具的結構設計

(1)夾具的基本要求 按零件工藝要求零件首先定位在兩平面A 上，以基準圓弧B 為徑向定位基準，以下圓弧上的槽口D 為零件的角向基準定位，然后在零件的C 基準上實施壓緊力，這樣整個零件就可以在夾具上實現(xiàn)了定位壓緊功能，通過固定鉆模板就可以加工孔徑。

圖1

(2)設備的選用 為提高加工效率，實現(xiàn)批量生產(chǎn)，設備選用普通搖臂鉆床。

(3)夾具的分度功能 由于該零件需要加工4個向心孔徑，且徑向均布，這就要求該夾具需要有分度的功能。以往加工該類零件外緣的多處向心孔采用分度轉盤來實現(xiàn)，但該零件的4 個孔位為內圓處的向心孔，如果采用回轉中心轉盤就會造成轉盤的底座遮擋搖臂鉆床的軸心，所以本夾具必須采用具有無心分度裝置的結構，分度采用插銷精確分度，這樣才能降低夾具的體積，提高夾具的精度，使機床的行程不易超標。

3.本夾具的總體結構與傳統(tǒng)夾具的區(qū)別

(1)傳統(tǒng)夾具結構 圖2 為加工導向器葉片外緣多處向心孔所用的夾具結構。

(2)傳統(tǒng)夾具結構特點及缺點 圖2 為導向器葉片鉆向心孔的夾具，方向為從外部向圓心方向加工的孔。由于該導向葉片為大尺寸圓弧上的一部分弧段，上面需加工4 處向心孔零件1 孔、零件2 孔、零件3 孔、零件4 孔，設備采用普通搖臂鉆床，所以必須配合夾具才能實現(xiàn)該設備功能的加工。

導向器葉片安裝到定位處，并用壓板壓緊后隨同轉動板6 可以圍繞旋轉軸7 轉動，轉動板6 上有與零件1、2、3、4 孔位相對應的孔1、孔2、孔3、孔4，通過分度插銷3 固定在立座5 上，鎖緊中部鎖緊螺母4 和中心鎖緊螺母8，搖臂鉆床的鉆頭就可以通過鉆套1 的位置準確地鉆到零件的孔位上，然后回轉轉動板6，再重復上述過程就可以通過普通搖臂鉆床完成導向器葉片的向心孔的加工。

但傳統(tǒng)夾具的缺點在于，由于圍繞回轉中心旋轉，所鉆的孔還是向心的，且零件的圓弧尺寸過大勢必造成夾具的體積過大，高度過高，容易造成機床的超行程。還有一點就是如果要加工方向從圓心向圓周方向的孔徑，就很難再用圍繞旋轉軸的形式實現(xiàn)。

圖2

(3)本夾具的結構特點及優(yōu)點 圖3 為本夾具的實施方案。本方案通過回轉中心板2 圍繞精密軸承1 的轉動，實現(xiàn)了整個夾具的無心轉動，大大降低了夾具的高度，達到了普通鉆床的有限行程內，夾具高度降低后機床的主軸可以安全通過，經(jīng)鉆套6就可以加工零件上的孔位。但要通過固定的鉆模板鉆零件4 個向心孔位，零件孔1、2、3、4?；剞D中心板上的孔1、2、3、4 與零件上的零件孔1、2、3、4 相對應，通過回轉中心板的轉動使之板上的孔1、2、3、4 用分度插銷經(jīng)過立座15 的孔位依次固定在立座上，這樣就可以通過鉆套6 準確地加工每一個向心孔，達到了普通搖臂鉆床加工由圓心向圓周方向的向心孔的要求。

圖3

本夾具能夠用普通搖臂鉆床代替五坐標數(shù)控加工中心，并且實現(xiàn)了搖臂鉆床加工不了的從中心向圓周方向的孔徑的方法，緩解了加工中心設備利用緊張度，使夾具的體積更緊湊，高度更小巧，節(jié)省了成本，提高了生產(chǎn)效率。

4.本夾具的具體實施過程

導向器葉片首先按工藝要求安裝到零件前定位塊9 和零件后定位塊3 的平面上，把壓板4 壓緊在葉片的上表面，壓緊螺釘18 頂緊在葉片的側面，零件前定位塊9，零件后定位塊3，支撐塊16、17 用螺栓固定在回轉中心板2 上，壓緊螺釘18 通過支撐塊16、17 頂緊葉片的兩側面。把葉片在回轉中心板2固定好后就可以隨同回轉中心板在精密軸承1 上做純滾動運動，回轉中心板是一個扇形段的形式，兩面是精度很高且同軸的兩段弧段，下面的弧段靠兩個固定精密軸承1 托住，上面的弧段靠兩個可向下移動的精密軸承1 頂住，兩個頂緊螺釘7 分別頂住軸承支撐銷8 帶動精密軸承1 壓緊回轉中心板2 的上段圓弧，這樣就可以消除回轉中心板2 的間隙，使回轉中心板2 轉動起來后保持一個高精度的回轉精度，回轉中心板設計成扇形弧段可實現(xiàn)無心轉動的方式，因為沒有了固定，回轉中心夾具體的高度就可以降低?；剞D中心板2 上設有與葉片要鉆的孔零件孔1、2、3、4 相對應的孔1、2、3、4，當孔1 與立板上的孔位對正，通過分度插銷12 插上，鎖緊主鎖緊螺母13，機床上的鉆頭就可以通過鉆套6 的引導加工零件孔1 位置上的孔徑。然后拔下分度插銷12，松開主鎖緊螺母，轉動回轉中心板2 的位置，依次把孔2、3、4 位置對準立座上的孔位上插上分度插銷，再鎖緊主鎖緊螺母，就能依次加工零件的孔位零件孔2、3、4，實現(xiàn)了普通搖臂鉆床加工多處向心孔的零件。限位擋銷19 起到防止回轉中心板滑出4 個軸承組成的軌道槽的作用。

5.結語

本方案巧妙地解決了有心轉盤體積過大，高度超高的問題，使過去有心轉盤不能實現(xiàn)從圓心到圓周方向的孔徑變?yōu)楝F(xiàn)實，本方案操作靈活，結構精巧，分度簡便，可以加工任意角度向心孔徑的孔位。

本夾具在實際應用中效果顯著，在批量生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，質量和精度都得到了專家的一致好評，現(xiàn)已投入批量生產(chǎn)中。實踐證明，創(chuàng)新設計無心轉盤夾具在導向器葉片的加工應用中起到了保證加工精度和提高效率的效果，同時對節(jié)約成本、提高加工效率起到了非常大的作用。對民用、軍用航空領域加工起到了很好的借鑒作用。