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三工位文氏管孔车削夹具设计

机工机床世界2018-06-27 07:19:16

作者:张杜江

单位:中航工业苏州长风航空电子有限公司

来源:《金属加工(冷加工)》杂志

  某型航空发动机热电偶传感器产品上的重要塑压部件——文氏管一直是从国外采购,由于国外采购渠道不通,需我单位自行生产进行国产化。

  文氏管原国外加工工艺主要为塑压模压制及后续机加补充加工。原方案对模具加工的要求很高,零件成形困难。现国产化工艺要求用机械加工的方式完成零件的成形。机械加工中的主要难点为3个文氏管孔的加工,文氏管孔作为气流流道,内表面要求必须光滑过渡。工艺上采用数控车床对3个文氏管孔进行加工,需要设计专用夹具,以满足一次装夹完成3个文氏管孔加工的要求,并保证装夹和孔的位置精度。

零件结构及技术要求


  文氏管零件(见图1)原材料为树脂粉料,主要结构为圆柱形,端面均布有3个气流流道,流道是母线为圆弧与斜线连接的文氏管结构,侧面有锥形走线槽及锥形定位孔。3个文氏管孔要求沿(φ 6.86±0.07)mm圆周均布,位置度公差±30′,且3个孔型面要求光滑,必须保证装夹的稳定性。

图1 文氏管零件

  现国产化工艺主要加工路线如下:模压制棒→车工车外圆、下料→数控铣加工定位孔、端面中心孔→数控铣侧面槽和锥孔→数控车3个文氏管孔。

  此车削夹具用于最后一道工序加工3个文氏管孔。文氏管孔已加工好预孔(即数控铣加工的定位孔),并磨制了专用的镗刀用于文氏管孔的加工。

夹具的结构设计


  (1)总体结构设计。通过分析零件结构可知,要加工的3个文氏管孔沿(φ 6.86±0.07)mm均布,可以通过旋转零件实现3个文氏管孔的一次装夹加工。为保证零件的加工精度,考虑夹具以零件外圆φ 12.7mm为定位基准,以侧面锥孔φ 2.64mm为定向基准,并通过夹具进行转角度定位,实现一次装夹便可完成3个文氏管孔的加工,其位置精度完全由夹具保证。夹具总装如图2所示。

图2 夹具总装图

1.基座 2.圆柱销 3.紧固螺钉 

4.定位销钉 5.镶块 6.定位件 

7.定位锥销  8.钢珠紧定螺钉 9.固定套

  (2)零件定位结构设计。为保证零件的加工精度,考虑夹具以零件外圆φ 12.7mm为定位基准,以侧面锥孔φ 2.64mm为定向基准,同时利用锥孔对零件进行轴向的固定。为了保证零件安装后与底面贴合,定向锥孔的位置(10.92±0.07)mm按下差值10.85mm进行设计。考虑到零件拿取的方便性和减重需要,对定位部分设计了足够的拿取空间。为了方便夹具的加工并保证加工精度,夹具的定位部分设计成镶件结构,同时在镶块上设计了排屑孔。定位件设计侧面孔方便转角度结构进行定向。定位件上的V形环槽用于和转角度结构进行轴向定位和旋转。定位结构设计如图3所示。

图3 定位结构

  (3)转角度结构设计。为了实现3个文氏管孔的一次装夹加工,需设计转角度结构。转角度结构主要包括固定套、钢珠紧定螺钉和定位销钉。固定套零件如图4所示。在固定套上M8螺孔位置安装有钢珠紧定螺钉,与定位结构上的V形环槽配合,实现零件转角度的定位旋转。侧面φ 6mm的销孔安装有定位销钉,用于定向定位结构。

图4 固定套零件

  (4)基座零件设计。基座的设计因需一次装夹实现3个文氏管孔的加工,所以需保证夹具的装夹柄与加工的孔同心,即以3个文氏管孔的旋转中心与装夹柄中心为基准进行偏心设计,此夹具按照文氏管孔所处圆的半径3.43mm进行偏心,保证了每次旋转后均能精确定位文氏管孔。装夹柄按照机床要求,并选择尽可能大的装夹直径,以保证装夹的稳定性。同时在加工中心位置设计有排屑孔,方便加工排屑。基座零件如图5所示。

图5 基座零件

夹具的使用方法


  参照图2可知,使用时用三爪固定基座夹柄实现对夹具的装夹。先松开定向锥销和定位销钉,并将零件放入定位腔内,旋转好方向后旋紧定向锥销,实现对零件的固定;随后通过手动旋转定位结构使需加工的文氏管孔处于加工位置,并旋紧定位销钉进行固定,即可实现对相应文氏管孔的加工;加工完成后松开定位销钉,通过再次旋转定位结构和旋紧定位销钉,即可实现对此文氏管零件的转角度车削加工。

结语


  文氏管车床夹具根据零件的特点设计,一次装夹完成零件上3个文氏管孔的加工,极大地提高了生产效率,通过夹具的精度保证了零件上文氏管孔的位置精度,满足了产品要求,现已成功应用于生产,实现了文氏管零件的国产化加工,并为类似工件加工的夹具设计提供了参考。

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