本實(shí)用新型主要涉及鈦合金壓氣機(jī)盤(pán)加工過(guò)程的工裝夾具。

背景技術(shù)：

發(fā)動(dòng)機(jī)中盤(pán)、軸、鼓筒、軸頸等零件均是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心轉(zhuǎn)動(dòng)部件和關(guān)鍵件，在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的惡劣環(huán)境下工作。這類(lèi)零件材料大多采用高溫合金、粉末高溫合金、鈦合金等難加工材料制造，尺寸精度要求高，技術(shù)條件嚴(yán)格，對(duì)零件表面質(zhì)量、表面完整性要求高，其加工質(zhì)量的高低直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命和安全可靠性。盤(pán)軸一體結(jié)構(gòu)零件是將傳統(tǒng)的壓氣機(jī)盤(pán)和軸頸集成為一體的重要承力件，材料為鈦合金，大端是輪盤(pán)結(jié)構(gòu)，具有輪緣、輻板、輪轂、盤(pán)心孔，輪緣上帶有安裝葉片的燕尾榫槽，輻板處有精密螺栓連接孔。零件軸頸端外型面帶有螺紋、篦齒、外花鍵、徑向斜孔等結(jié)構(gòu)特征。盤(pán)軸一體結(jié)構(gòu)零件的另一特點(diǎn)是軸頸錐璧與輪盤(pán)輻板形成了半封閉深型腔結(jié)構(gòu)，加工工藝性差。

壓氣機(jī)后鼓筒零件是由5個(gè)壓氣機(jī)盤(pán)通過(guò)慣性摩擦焊焊接組合而成，帶有五級(jí)環(huán)形燕尾榫槽，輻板間內(nèi)腔型面空間狹小，內(nèi)腔根底部徑向深度大、敞開(kāi)性差、加工難度大，外型面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸精度高，技術(shù)條件要求嚴(yán)，后鼓筒材料為鈦合金，硬度HB≥388N/mm²。傳統(tǒng)的加工方式，零件尺寸精度依靠操作者上刀補(bǔ)值控制、受人為的影響因素大，尺寸公差離散度大。盤(pán)鼓類(lèi)零件輪緣上通常都帶有安裝葉片的榫槽，按形狀可分為縱樹(shù)形榫槽和燕尾形榫槽，按榫槽方向又分為軸向榫槽和環(huán)形榫槽，軸向榫槽通常采用拉削加工，環(huán)形燕尾榫槽采用數(shù)控車(chē)削加工。在發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)及鼓筒組件上應(yīng)用環(huán)形燕尾榫槽結(jié)構(gòu)的較多，榫槽開(kāi)口小、內(nèi)腔寬，榫槽工作面輪廓度一般在0.01 mm左右，其他表面輪廓度一般在0.025 mm左右，制造的精度要求高，主要加工難點(diǎn)為：

（1）榫槽工作面節(jié)點(diǎn)尺寸、軸向位置精度及基準(zhǔn)邊直徑尺寸公差要求嚴(yán)格，尤其是榫槽輪廓度要在全型面上保證，對(duì)設(shè)備刀具要求高，鈦合金材料切削性差、加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，影響零件的加工精度與表面質(zhì)量水平。

（2）榫槽結(jié)構(gòu)為腔大、口小，敞開(kāi)性差，使榫槽加工用刀具頭大頸小，頸部強(qiáng)度較弱，且加工余量較大，排屑困難，加工過(guò)程中易出現(xiàn)打刀現(xiàn)象。

壓氣機(jī)盤(pán)通過(guò)摩擦焊或電子束焊形成鼓筒組合件后，各級(jí)盤(pán)輻板間深腔底部型面加工一直是加工中的難點(diǎn)和瓶頸，特別是內(nèi)腔徑向深度尺寸H大于盤(pán)心孔直徑φA的封閉狹長(zhǎng)內(nèi)腔型面加工更是鼓筒組合件加工中的關(guān)鍵。由于各級(jí)盤(pán)輪轂之間間距C小，刀具切削時(shí)在盲視狀態(tài)下加工，無(wú)法觀察監(jiān)控切削情況，加工風(fēng)險(xiǎn)大。常規(guī)的工藝方法及刀具無(wú)法完成此類(lèi)深腔封閉型面加工，只能選用懸伸較長(zhǎng)、厚度較薄的刀具進(jìn)行加工，造成刀具剛性差、強(qiáng)度較低，加工過(guò)程中易出現(xiàn)讓刀及切削共振現(xiàn)象，加劇刀具磨損，加工后零件表面易出現(xiàn)振紋，加工難度大。而在整個(gè)渦輪盤(pán)的機(jī)械加工中，工作量最大、難度最高的是輪盤(pán)榫槽加工。各種形狀復(fù)雜的周向榫槽常用銑床銑削和拉床拉削來(lái)加工。由于燕尾式榫槽結(jié)構(gòu)不規(guī)則，形狀復(fù)雜，而且表面粗糙度要求在 Ra0.8以上,若采用銑削加工，必須通過(guò)粗銑、半精銑、精銑三道工藝，才有可能使榫槽達(dá)到要求的表面粗糙度，并且勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，加工精度難以保證，在批量生產(chǎn)中已經(jīng)很少采用了，故而多采用拉削加工。拉削特點(diǎn)拉削是一種高精度、高效率的可最終成型的機(jī)械加工方法，用于加工各種形狀的內(nèi)、外表面，以及具有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的螺旋槽等。特別適合加工精度高、表面質(zhì)量要求高的成批和大量生產(chǎn)的零件?，F(xiàn)已廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)各級(jí)圓盤(pán)、葉片榫頭、渦輪盤(pán)、壓氣機(jī)盤(pán)、安裝板等零部件的加工，但必須配以專(zhuān)用的刀具、量具、及其它輔具。

現(xiàn)有技術(shù)對(duì)鈦合金壓氣機(jī)盤(pán)的加工沒(méi)有固定成熟的加工方法。常規(guī)的加工方法工序多，工裝多，所使用的機(jī)床多，且加工出來(lái)的產(chǎn)品尺寸變形大，合格率低，耗時(shí)耗力；這種傳統(tǒng)的方法不僅生產(chǎn)效率低下，而且加工出來(lái)的產(chǎn)品尺寸、形狀和位置精度，因關(guān)聯(lián)性太強(qiáng)，難以控制；質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生廢品。如圖1所示發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)，該壓氣機(jī)盤(pán)為大型盤(pán)類(lèi)薄壁零件外徑527 mm，最薄處4 mm，且精度要求很高，非常容易變形，傳統(tǒng)的加工工序涉及50多個(gè)，需要更換5-10臺(tái)機(jī)床，加工費(fèi)時(shí)，合格率僅為50%，隨著航空、航天產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，這種加工方法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的需求了。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種質(zhì)量穩(wěn)定可靠,合格率高，能夠減少裝夾次數(shù)，可防止鈦合金壓氣機(jī)盤(pán)加工過(guò)程中變形的裝夾機(jī)構(gòu)。

本實(shí)用新型的上述目的可以通過(guò)以下措施來(lái)達(dá)到，一種發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)防變形加工工裝夾具，包括：固定壓氣機(jī)盤(pán)7的底座5，其特征在于：在底座5的底部圓盤(pán)上制有固定定位板1的緊固孔，所述定位板1中心制有圓柱凸臺(tái)，一個(gè)中心孔大于所述圓柱凸臺(tái)的彈性支撐墊圈6支撐在壓氣機(jī)盤(pán)7下側(cè)腹板環(huán)面的下方，一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)7內(nèi)形相同的內(nèi)形壓板8固定在上述圓柱凸臺(tái)上，一個(gè)與壓氣機(jī)盤(pán)7外形基本一致的外形壓板2通過(guò)圓周上分布的螺栓和中心壓緊螺栓4、墊圈3將壓氣機(jī)盤(pán)7定位固定在定位板1、彈性支撐墊圈6和內(nèi)形壓板8與外形壓板2之間，其中，壓氣機(jī)盤(pán)7的內(nèi)孔套入在定位板1的圓柱凸臺(tái)上。

本實(shí)用新型具有如下有益效果。

質(zhì)量穩(wěn)定可靠,合格率高，能夠減少裝夾次數(shù)，本實(shí)用新型采用一個(gè)與壓氣機(jī)盤(pán)7外形基本一致的外形壓板2，通過(guò)圓周上分布的螺栓和中心壓緊螺栓4、墊圈3將壓氣機(jī)盤(pán)7定位固定在定位板1、彈性支撐墊圈6和內(nèi)形壓板8與外形壓板2之間，通過(guò)橡膠制作的彈性支撐墊圈6，可以有效防止壓氣機(jī)盤(pán)在加工過(guò)程中腹板的變形，通過(guò)一次性裝夾，減少了現(xiàn)有技術(shù)50%的零件裝夾。通過(guò)彈性支撐墊圈彈性支撐壓氣機(jī)盤(pán)的腹板位置，壓緊壓氣機(jī)盤(pán)的端面，防止壓氣機(jī)盤(pán)加工過(guò)程的變形，滿足壓氣機(jī)盤(pán)對(duì)尺寸、形狀、位置度要求，從而提高了鈦合金壓氣機(jī)盤(pán)加工過(guò)程的合格率，提高鈦合金壓氣機(jī)盤(pán)加工過(guò)程中的加工合格率幾乎可以得到100%。從根本上解決了傳統(tǒng)的加工方法生產(chǎn)效率低下，關(guān)聯(lián)性太強(qiáng)，難以控制；質(zhì)量不穩(wěn)定，易產(chǎn)生廢品的問(wèn)題。

由于采用本實(shí)用新型時(shí)，只需更換內(nèi)形壓板8和外形壓板2，即可實(shí)現(xiàn)壓氣機(jī)盤(pán)外形及內(nèi)形在同一臺(tái)機(jī)床上的加工，進(jìn)而解決了傳統(tǒng)加工工序涉及50多個(gè)，需要更換5-10臺(tái)機(jī)床，加工費(fèi)時(shí)的缺陷。

按照本實(shí)用新型設(shè)計(jì)、制造的裝夾工裝，可在一套夾具上實(shí)現(xiàn)鈦合金壓氣機(jī)盤(pán)加工過(guò)程中的防變形，同時(shí)可以減少加工工序，使加工工藝、加工內(nèi)容集中，減少50%的零件裝夾次數(shù)，提高50%的零件加工合格率。

本實(shí)用新型采用鑄鐵制作的中空結(jié)構(gòu)底座5，一方面減輕重量，另一方面可以提高整個(gè)裝置在加工過(guò)程中的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1本實(shí)用新型發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)防變形加工工裝夾具裝夾加工壓氣機(jī)盤(pán)的剖視圖。

圖2 是圖1去掉外形壓板后的剖視圖

圖3是圖1底座構(gòu)造示意圖

圖4是圖1定位板的構(gòu)造示意圖。

圖5是圖1外形壓板的構(gòu)造示意圖。

圖6是圖1內(nèi)形壓板的構(gòu)造示意圖。

圖7是圖1彈性支撐的構(gòu)造示意圖

圖8 發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)的主視圖。

圖9是圖8壓氣機(jī)盤(pán)榫槽的俯視圖。

圖中：1定位板，2外形壓板，3墊圈，4壓緊螺栓，5底座，6彈性支撐，7壓氣機(jī)盤(pán)，8內(nèi)形壓板。

具體實(shí)施方式

參閱圖1-圖7。在以下描述的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)防變形加工工裝夾具主要由固定發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)的底座5，定位板1、外形壓板2、墊圈3、壓緊螺栓4、、彈性支撐墊圈6和內(nèi)形壓板8組成。其中，在底座5的底部圓盤(pán)上制有固定連接定位板1的緊固孔，所述定位板1中心制有圓柱凸臺(tái)，一個(gè)中心孔大于所述圓柱凸臺(tái)的彈性支撐墊圈6支撐在壓氣機(jī)盤(pán)7下側(cè)腹板環(huán)面的下方，一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)7內(nèi)形相同的內(nèi)形壓板8固定在上述圓柱凸臺(tái)上，一個(gè)與壓氣機(jī)盤(pán)7外形基本一致的外形壓板2通過(guò)圓周上分布的螺栓和中心壓緊螺栓4、墊圈3將壓氣機(jī)盤(pán)7定位固定在定位板1、彈性支撐墊圈6和內(nèi)形壓板8與外形壓板2之間，其中，壓氣機(jī)盤(pán)7的內(nèi)孔套入在定位板（1）的圓柱凸臺(tái)上。圖3所示底座5是采用鑄鐵制作的中空結(jié)構(gòu)，在它的圓柱殼體上端平面上制有連接固定連接定位板1按圓周分布的緊固孔和中心定位緊固孔，在它的圓柱殼體的外圓周上制有減輕孔。

裝夾發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)時(shí)，將底座5固定在機(jī)床上，再使用壓緊螺栓4將定位板1和底座5連接，然后將彈性支撐墊圈6固定在定位板上，放上壓氣機(jī)盤(pán)7，擰緊壓緊螺栓4和外形壓板2，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)零件在裝置上的定位及夾緊（如圖1所示），開(kāi)始外形的加工。外形部分加工完成后松開(kāi)壓緊螺栓4，取下外形壓板2，更換成內(nèi)形壓板8，然后擰緊壓緊螺栓4，從而實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)盤(pán)零件在裝置上的定位及夾緊（如圖2所示），開(kāi)始其內(nèi)形的加工。加工完一個(gè)面后將壓氣機(jī)盤(pán)翻轉(zhuǎn)，然后按照上述步驟進(jìn)行裝夾和加工。