浅析基于滚动轴承滑轨分度的条式摆动夹具设计

丁明月 洪量 张筱

【摘要】对于航空发动机研制过程来说，较大直径壳体以及盘类多孔或多槽零件的加工非常普遍，尤其是大直径圆环条式多孔或者多槽零件的加工，因各类设备的局限性导致需通过分度装置辅助来对此类零件夹具进行完成。因为直径过大通常情况常规思路进行设计的分度夹具结构也具相应增加导致成本提升，而且随着分度盘与底座接触面积的增加摩擦力不断提升，操作困难程度提升，对于加工质量以及生产效率造成十分严重的负面影响。本文针对上述问题的解决方案展开简单论述。

【关键词】滚动轴承；滑轨分度；条式摆动夹具

本文将航空发动机中较大直径圆环条式零件的多孔以及多槽加工工艺特点作为切入点，对传统典型分度装置设计方案进行突破，从而对两组滚动轴承实施环规分度新型条式摆动夹具进行创新性研究设计。结构紧凑轻巧且操作更加灵活便捷是该夹具的基本特征，而且其定位加紧更加可靠、分度也更加精确对于此类零件加工质量以及生产效率进行了切实提高。

一、技术方面难点探析

大直径圆环条式零件多孔以及多槽加工是航空发动机中经常会遇到的情况，小于180度的条式圆环零件占绝大比例。下面本文就某条式圆环零件生产加工为例展开分析，该零件外径在950毫米，条式部分大约为60度左右，是大直径圆环条式零件的常见形态。对其采用普通立式钻床上进行加工必须借助于分度装置进行，不可避免地对相对庞大笨重的部分进行分度装置，直接导致分度精度的下降、生产效率的降低以及生产成本的增加，所以说结构简单操作便捷、运行平稳刚性好且拥有较高分度精度的定位夹紧可靠夹具的设计十分有必要也十分迫切。

二、条式摆动夹具设计技术探讨分析

（一）分度装置概述

由于航空零件工位多且位置要求相对精确，所以分度装置被越发广泛的应用于此，其构造形式也十分多样化，像机械、电磁以及光学等类型都包含在内。通常情况下，一般机械加工过程中机械分度装置应用最为广泛。其构成部件主要包括分度销、分度盘和锁紧机构等；其工作过程也十分简单便捷，在分度盘围绕转轴旋转时分度销对分度盘孔座进行插入从而确定所需工位，然后再利用锁紧机构对分度盘进行紧固后将一端面贴近夹具底座后实施加工过程；对于分度装置同样具有不同的分类方式，通常情况下将活动部分作为分类依据进行移动式和回转式拆分，目前阶段实际生产过程中对回转式分度装置较多采用，孔盘以及侧面齿槽为常用形式。

（二）传统分度夹具结构特点分析

孔盘式为传统分度夹具最为常见形式，轴向回转孔盘式更是最为常用。有若干孔分布于端面以對不同分度要求进行满足，另外为对其耐磨性能进行提高通常制造时对于每个分度孔都进行了淬火衬套装置。小零件占较小空间且使用便捷可靠，也容易保证分度精度是其基本结构优势，但当进行较大尺寸零件加工时会导致夹具的笨重以及庞大，由于转动接触面增加摩擦系数也随之提升，对操作分度与精度要求造成较大影响，所以其中夹具对于大直径圆环条式零件的多工位加工需求无法满足。

（三）新型条式摆动夹具设计方案探究分析

将大直径圆环条式零件的基本工艺特点作为根本依据并且经过现场实践论证，最终决定对新型条式摆动夹具采用滚动轴承滑轨分度的设计方案，此种新型夹具为对大直径圆环条式零件多孔加工进行满足而设计，在底座双侧面进行滚动轴承的支撑并通过滑动加以分度加工内外圆周表面孔。另外为了对工件加工部位变形的情况进行预防，不仅在内表面圆周采用滚动轴承定位操作，此外还会采取一凸圆弧面定位块用于中心主要受力区域，对加工的稳定性进行提高。加工分度则由分度插销由中心部位进行插入再加钻模板以及钻套对钻孔正确位置进行保证，同时也是对加工分度进行保证，分度板两边圆柱销手柄的来回摆动对分度操作进行实现。为了对操作便捷性进行提高的同时对加工成本进行降低对底座另外表面支靠分度板，其区别在于是将凹圆弧面定位块在外圆周表明的中心受力处进行定位。

（1）对于滚动轴承必须对其额定静负荷与最小径向受力负荷进行充分考虑，要确保其可对滚动轴承上所有载荷进行满足，尤其是在钻孔操作时所产生的向下钻削力。

（2）应用于外圆周表面导向套筒材料选择。此套筒的主要作用是对滑动轨道导向作用进行限定，所以材料过硬会对工件造成损伤，太紧又会对滑动造成负面影响；材料太软又无法满足导向作用，看似应用但实际毫无作用。此处使用套筒耐磨耐疲劳是基本要求，摩擦系数要控制在合理范围之内，既要保证滑动的便捷性还要保证不会在滑动过程对工件造成损伤。最后经多次试验以及理论支持决定对MC尼龙进行应用，强度、刚度均相对较强是其根本特性，另外在耐热以及耐磨方面都比一般尼龙占优势，0.15～0.25为其摩擦系数范围值，在轴承以及涡轮等受力类零件被广泛应用，对于较高荷载较高温度且少润滑甚至于无润滑的工作场合十分适用，在此处的应用对滑动轨迹以及定位精度进行了有效保证。

三、结语

综合上述，现阶段此种新型夹具已然投入使用且取得了非常不错的成绩，是技术创新的巨大成就。具体实践结果证明此设计不仅新颖而且布局更加合理，结构也更加轻巧紧凑，定位加紧功能更是十分可靠，对分度精度进行了有效保障的同时提高了生产效率，可在大直径圆环条式多孔或者多槽零件加工区域大力推广应用，具有推动生产促进行业发展的积极意义。

参考文献

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