發動機壓氣機盤防變形加工工裝夾具制造技術

本實用新型專利技術提供一種發動機壓氣機盤防變形加工工裝夾具。在底座(5)的底部圓盤上制有固定定位板(1)的緊固孔，所述定位板中心制有圓柱凸臺，一個中心孔大于所述圓柱凸臺的彈性支撐墊圈(6)支撐在壓氣機盤(7)下側腹板環面的下方，一個與發動機壓氣機盤內形相同的內形壓板(8)固定在上述圓柱凸臺上，一個與壓氣機盤外形基本一致的外形壓板(2)通過圓周上分布的螺栓和中心壓緊螺栓(4)將壓氣機盤定位固定在定位板、彈性支撐墊圈和內形壓板與外形壓板之間。按照本實用新型專利技術制造的工裝，可在一套夾具上實現鈦合金壓氣機盤加工過程中的防變形，同時可以減少加工工序，使加工工藝、加工內容集中，減少50％的零件裝夾次數，提高50％的加工合格率。

【技術實現步驟摘要】

本技術主要涉及鈦合金壓氣機盤加工過程的工裝夾具。
技術介紹
發動機中盤、軸、鼓筒、軸頸等零件均是發動機的核心轉動部件和關鍵件，在高溫、高壓、高轉速的惡劣環境下工作。這類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，技術條件嚴格，對零件表面質量、表面完整性要求高，其加工質量的高低直接影響到發動機的使用壽命和安全可靠性。盤軸一體結構零件是將傳統的壓氣機盤和軸頸集成為一體的重要承力件，材料為鈦合金，大端是輪盤結構，具有輪緣、輻板、輪轂、盤心孔，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、徑向斜孔等結構特征。盤軸一體結構零件的另一特點是軸頸錐璧與輪盤輻板形成了半封閉深型腔結構，加工工藝性差。壓氣機后鼓筒零件是由5個壓氣機盤通過慣性摩擦焊焊接組合而成，帶有五級環形燕尾榫槽，輻板間內腔型面空間狹小，內腔根底部徑向深度大、敞開性差、加工難度大，外型面結構復雜，尺寸精度高，技術條件要求嚴，后鼓筒材料為鈦合金，硬度HB≥388N/mm2。傳統的加工方式，零件尺寸精度依靠操作者上刀補值控制、受人為的影響因素大，尺寸公差離散度大。盤鼓類零件輪緣上通常都帶有安裝葉片的榫槽，按形狀可分為縱樹形榫槽和燕尾形榫槽，按榫槽方向又分為軸向榫槽和環形榫槽，軸向榫槽通常采用拉削加工，環形燕尾榫槽采用數控車削加工。在發動機壓氣機盤及鼓筒組件上應用環形燕尾榫槽結構的較多，榫槽開口小、內腔寬，榫槽工作面輪廓度一般在0.01mm左右，其他表面輪廓度一般在0.025mm左右，制造的精度要求高，主要加工難點為：（1）榫槽工作面節點尺寸、軸向位置精度及基準邊直徑尺寸公差要求嚴格，尤其是榫槽輪廓度要在全型面上保證，對設備刀具要求高，鈦合金材料切削性差、加工硬化現象嚴重，影響零件的加工精度與表面質量水平。（2）榫槽結構為腔大、口小，敞開性差，使榫槽加工用刀具頭大頸小，頸部強度較弱，且加工余量較大，排屑困難，加工過程中易出現打刀現象。壓氣機盤通過摩擦焊或電子束焊形成鼓筒組合件后，各級盤輻板間深腔底部型面加工一直是加工中的難點和瓶頸，特別是內腔徑向深度尺寸H大于盤心孔直徑φA的封閉狹長內腔型面加工更是鼓筒組合件加工中的關鍵。由于各級盤輪轂之間間距C小，刀具切削時在盲視狀態下加工，無法觀察監控切削情況，加工風險大。常規的工藝方法及刀具無法完成此類深腔封閉型面加工，只能選用懸伸較長、厚度較薄的刀具進行加工，造成刀具剛性差、強度較低，加工過程中易出現讓刀及切削共振現象，加劇刀具磨損，加工后零件表面易出現振紋，加工難度大。而在整個渦輪盤的機械加工中，工作量最大、難度最高的是輪盤榫槽加工。各種形狀復雜的周向榫槽常用銑床銑削和拉床拉削來加工。由于燕尾式榫槽結構不規則，形狀復雜，而且表面粗糙度要求在Ra0.8以上,若采用銑削加工，必須通過粗銑、半精銑、精銑三道工藝，才有可能使榫槽達到要求的表面粗糙度，并且勞動強度大，效率低，加工精度難以保證，在批量生產中已經很少采用了，故而多采用拉削加工。拉削特點拉削是一種高精度、高效率的可最終成型的機械加工方法，用于加工各種形狀的內、外表面，以及具有旋轉運動的螺旋槽等。特別適合加工精度高、表面質量要求高的成批和大量生產的零件。現已廣泛用于航空發動機各級圓盤、葉片榫頭、渦輪盤、壓氣機盤、安裝板等零部件的加工，但必須配以專用的刀具、量具、及其它輔具。現有技術對鈦合金壓氣機盤的加工沒有固定成熟的加工方法。常規的加工方法工序多，工裝多，所使用的機床多，且加工出來的產品尺寸變形大，合格率低，耗時耗力；這種傳統的方法不僅生產效率低下，而且加工出來的產品尺寸、形狀和位置精度，因關聯性太強，難以控制；質量不穩定，易產生廢品。如圖1所示發動機壓氣機盤，該壓氣機盤為大型盤類薄壁零件外徑527mm，最薄處4mm，且精度要求很高，非常容易變形，傳統的加工工序涉及50多個，需要更換5-10臺機床，加工費時，合格率僅為50%，隨著航空、航天產業的發展，對產品質量要求越來越高，這種加工方法已經遠遠不能滿足產品質量和生產效率的需求了。
技術實現思路
本技術針對上述現有技術存在的問題，提供一種質量穩定可靠,合格率高，能夠減少裝夾次數，可防止鈦合金壓氣機盤加工過程中變形的裝夾機構。本技術的上述目的可以通過以下措施來達到，一種發動機壓氣機盤防變形加工工裝夾具，包括：固定壓氣機盤7的底座5，其特征在于：在底座5的底部圓盤上制有固定定位板1的緊固孔，所述定位板1中心制有圓柱凸臺，一個中心孔大于所述圓柱凸臺的彈性支撐墊圈6支撐在壓氣機盤7下側腹板環面的下方，一個與發動機壓氣機盤7內形相同的內形壓板8固定在上述圓柱凸臺上，一個與壓氣機盤7外形基本一致的外形壓板2通過圓周上分布的螺栓和中心壓緊螺栓4、墊圈3將壓氣機盤7定位固定在定位板1、彈性支撐墊圈6和內形壓板8與外形壓板2之間，其中，壓氣機盤7的內孔套入在定位板1的圓柱凸臺上。本技術具有如下有益效果。質量穩定可靠,合格率高，能夠減少裝夾次數，本技術采用一個與壓氣機盤7外形基本一致的外形壓板2，通過圓周上分布的螺栓和中心壓緊螺栓4、墊圈3將壓氣機盤7定位固定在定位板1、彈性支撐墊圈6和內形壓板8與外形壓板2之間，通過橡膠制作的彈性支撐墊圈6，可以有效防止壓氣機盤在加工過程中腹板的變形，通過一次性裝夾，減少了現有技術50%的零件裝夾。通過彈性支撐墊圈彈性支撐壓氣機盤的腹板位置，壓緊壓氣機盤的端面，防止壓氣機盤加工過程的變形，滿足壓氣機盤對尺寸、形狀、位置度要求，從而提高了鈦合金壓氣機盤加工過程的合格率，提高鈦合金壓氣機盤加工過程中的加工合格率幾乎可以得到100%。從根本上解決了傳統的加工方法生產效率低下，關聯性太強，難以控制；質量不穩定，易產生廢品的問題。由于采用本技術時，只需更換內形壓板8和外形壓板2，即可實現壓氣機盤外形及內形在同一臺機床上的加工，進而解決了傳統加工工序涉及50多個，需要更換5-10臺機床，加工費時的缺陷。按照本技術設計、制造的裝夾工裝，可在一套夾具上實現鈦合金壓氣機盤加工過程中的防變形，同時可以減少加工工序，使加工工藝、加工內容集中，減少50%的零件裝夾次數，提高50%的零件加工合格率。本技術采用鑄鐵制作的中空結構底座5，一方面減輕重量，另一方面可以提高整個裝置在加工過程中的穩定性。附圖說明圖1本技術發動機壓氣機盤防變形加工工裝夾具裝夾加工壓氣機盤的剖視圖。圖2是圖1去掉外形壓板后的剖視圖圖3是圖1底座構造示意圖圖4是圖1定位板的構造示意圖。圖5是圖1外形壓板的構造示意圖。圖6是圖1內形壓板的構造示意圖。圖7是圖1彈性支撐的構造示意圖圖8發動機壓氣機盤的主視圖。圖9是圖8壓氣機盤榫槽的俯視圖。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壓氣機盤，8內形壓板。具體實施方式參閱圖1-圖7。在以下描述的實施例中，發動機壓氣機盤防變形加工工裝夾具主要由固定發動機壓氣機盤的底座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和內形壓板8組成。其中，在底座5的底部圓盤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，一個中心孔大于所述圓柱凸本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種發動機壓氣機盤防變形加工工裝夾具，包括：固定壓氣機盤（7）的底座（5），其特征在于：在底座（5）的底部圓盤上制有固定定位板（1）的緊固孔，所述定位板（1）中心制有圓柱凸臺，一個中心孔大于所述圓柱凸臺的彈性支撐墊圈（6）支撐在壓氣機盤（7）下側腹板環面的下方，一個與發動機壓氣機盤（7）內形相同的內形壓板（8）固定在上述圓柱凸臺上，一個與壓氣機盤（7）外形基本一致的外形壓板（2）通過圓周上分布的螺栓和中心壓緊螺栓（4）將壓氣機盤（7）定位固定在定位板（1）、彈性支撐墊圈（6）和內形壓板（8）與外形壓板（2）之間，其中，壓氣機盤（7）的內孔套入在定位板（1）的圓柱凸臺上。

【技術特征摘要】
1.一種發動機壓氣機盤防變形加工工裝夾具，包括：固定壓氣機盤（7）的底座（5），其特征在于：在底座（5）的底部圓盤上制有固定定位板（1）的緊固孔，所述定位板（1）中心制有圓柱凸臺，一個中心孔大于所述圓柱凸臺的彈性支撐墊圈（6）支撐在壓氣機盤（7）下側腹板環面的下方，一個與發動機壓氣機盤（7）內形相同的內形壓板（8）固定在上述圓柱凸臺上，一個與壓氣機盤（7）外形基本一致的外形壓板（2）通過圓周上分布的螺栓...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王彪，郭雙全，劉瑞，王曉虎，何勇，
申請(專利權)人：中國人民解放軍第五七一九工廠，
類型：新型
國別省市：四川;51