薄壁衬套加工要求以及模具设计

　　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。

图1　衬套

　　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。