一种用于薄壁易变形鼠笼零件的夹具的制作方法

本发明涉及航空发动机设计领域薄壁易变形鼠笼零件的加工夹具，主要用于改进零件的受力情况，减小零件的装夹和加工变形。

背景技术：

如图1所示，在航空发动机中，各种薄壁筒体零件广发的应用在发动机中。鼠笼零件是薄壁筒体零件的一种特殊结构的零件。零件的结构是一个薄壁筒体零件，在筒体周边有很多窗口，上下两环形件由很细的鼠笼条支撑。由于鼠笼窗口承受做巨大的风压。所以对出笼条的布局有很严格的要求，对于鼠笼条的厚度、窗口的等分性以及鼠笼条的表面粗糙度都有很高的要求，对于鼠笼条上下的两个端面上的安装孔同样有严格的位置度要求。在该零件的加工中，零件需要进行车加工、铣加工或线切割加工等工序。零件加工的变形是必然存在的。特别是零件的装夹变形，很难得到控制。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于控制薄壁易变形鼠笼零件变形的夹具，解决薄壁易变形鼠笼零件装夹的变形问题。

通过分析零件变形的原因，得知主要是零件装夹压紧力和加工应力的释放产生的变形量最大。对于零件的应力释放和切削力可以改变加工方式和消除应力进行完善，要改进零件的装夹受力只能通过改变装夹方式来改进受力变形。

采用将零件固定和提高刚性采用拉紧的方式对零件进行定位和固定，提高零件的加工刚性，零件的受力是处于一种拉伸状态，不会导致鼠笼条变形。零件采用拉紧的固定方式，不会使零件的鼠笼条产生装夹的弯曲变形。在这种状态下对零件加工。只要筒体的筋条进行对称的分布加工，零件就不会因拉紧产生变形。

一种用于薄壁易变形鼠笼零件的夹具，包括零件定位夹具体和夹具顶紧板，所述零件定位夹具体的上端面为圆形平面，其边缘圆周方向分布有螺孔，上端面上有一圆柱形凸台；所述夹具顶紧板为一圆柱形板件，其上开有一螺纹通孔，螺纹通孔内为顶紧螺钉，且顶紧螺钉的头部为球形。

所述顶紧螺钉位于夹具顶紧板中的轴线上。

所述凸台的直径等于鼠笼零件内腔直径，两者的配合为间隙配合，保证鼠笼零件在定位是处于自由状态。

所述夹具顶紧板的直径等于鼠笼零件内腔直径，两者的配合为间隙配合。

所述鼠笼零件大端边缘通过紧固螺钉与上端面边缘圆周方向分布的螺孔连接。

所述零件定位夹具体的纵截面呈工字形。

本发明设计了一种用于薄壁易变形鼠笼零件的夹具，包括零件定位夹具体和夹具顶紧板，零件定位夹具体的上端面为圆形平面，其边缘圆周方向分布有螺孔，上端面上有一圆柱形凸台；夹具顶紧板为一圆柱形板件，其上开有一螺纹通孔，螺纹通孔内为顶紧螺钉，且顶紧螺钉的头部为球形。顶紧螺钉位于夹具顶紧板中心轴线上。凸台的直径等于鼠笼零件内腔直径。夹具顶紧板的直径等于鼠笼零件内腔直径。鼠笼零件大端边缘通过紧固螺钉与上端面边缘圆周方向分布的螺孔连接。零件定位夹具体的纵截面呈工字形。

对于薄壁筒体的鼠笼类零件的加工，本发明的拉紧式薄壁筒体类零件加工夹具通过上述特征来实现零件的定位、固定和夹紧，增强了零件的刚性，同时也实现了筒体窗口和两个端面精密定位孔的一次装夹加工。

根据薄壁同体的鼠笼类零件加工的特点和精度要求，鼠笼零件加工夹具的点要有以下几点；

1.鼠笼零件在夹具体上进行初定位，并处于自由状态。

2.用紧固螺钉压紧鼠笼零件大端的边缘。

3.用夹具顶紧板在鼠笼的内腔顶紧鼠笼的内腔顶部，并用球头顶紧螺钉配合夹具顶紧板给鼠笼零件顶紧。

4.顶紧螺钉采用球头的结构设计，可以使夹具顶紧板处于任何状态时都可以均匀的顶紧零件，达到增强零件固定后刚性的目的。

根据零件的结构特征，零件的定位是选用内孔定位，大端花边压紧，内腔小端顶紧。具体的是这样进行的，将鼠笼零件的内孔固定在零件定位夹具体的端面上(零件处于自由状态)，并用压紧螺钉穿过鼠笼的大端面花边上的小孔，将鼠笼零件固定在夹具体的顶端上。在鼠笼内腔放置一个夹具顶紧板，在顶紧板的中间钻一个螺纹孔，用球头顶紧螺钉将鼠笼内的夹具顶紧板向上顶紧。为保证夹具顶紧板能够均匀的顶紧，将顶紧螺钉的端头设计成球形的，这样无论在夹具顶紧板处于任何状态，都可以使夹具顶紧板均匀的顶紧鼠笼零件的顶部，达到增强鼠笼零件刚性的目的。于是就可以将夹紧零件的定位夹具体1在铣床上安装后，进行校正鼠笼零件上的基准继而进行零件的精密加工。

与现有技术相比具，作为筒体零件车削加工的装夹方式，一般都是采用内孔定位夹紧进行加工。但是作为鼠笼类零件的加工，它需要对筒体周边的窗口和两个端面上的小孔进行精密加工。这样以内孔涨紧的装夹方式是不可行的。一般都是以内孔定位，压紧大端花边的端面进行铣削加工或者采用线切割方式进行窗口割削加工。但是零件的任何一个部位只要进行定位，零件就会变形，关于这类零件的加工一直是行业加工的一个难点问题。对于零件的加工，定位和装夹是必须要执行的一个项目，零件不可能在自由状态下加工。对于鼠笼类零件的加工零件的结构刚性本来就很差对于鼠笼条和两端面孔的加工，无论用哪种顺序，零件的变形是必然的。通过本发明的拉紧结构夹具，可以对零件的鼠笼条和端面孔全部出一次性加工完成。只要控制好零件加工部位的顺序和合理的选择切削参数，零件加工一定会取得很好的加工效果。采用本发明对零件实际加工，已经取得了很大的进步和较好的效果。通过实际考核，加工零件的圆度变化仅有0.002～0.003左右，鼠笼条的均布等分性没有发生明显的变化，本发明的夹具设计是可行的。

附图说明

图1为鼠笼零件的轮廓结构图示意图；

图2为本发明鼠笼零件拉紧夹具纵截面示意图；

图3为本发明鼠笼零件拉紧夹具结构示意图；

其中：1---零件定位夹具体，1-1---上端面，1-2---凸台，1-3---螺孔，2---鼠笼零件，3---端面压紧螺钉，4---夹具顶紧板，5---球头顶紧螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明：

如图2和3所示，一种用于薄壁易变形鼠笼零件的夹具，包括零件定位夹具体1和夹具顶紧板4，零件定位夹具体1的纵截面呈工字形，零件定位夹具体1的上端面1-1为圆形平面，其边缘圆周方向分布有螺孔1-3，上端面1-1上有一圆柱形凸台1-2，凸台1-2的直径等于鼠笼零件2内腔直径,两者的配合为间隙配合，保证鼠笼零件在定位是处于自由状态。夹具顶紧板4为一圆柱形板件，其中轴线上开有一螺纹通孔，螺纹通孔内为顶紧螺钉5，且顶紧螺钉5的头部为球形，夹具顶紧板4的直径等于鼠笼零件2内腔直径,两者的配合为间隙配合。鼠笼零件2大端边缘通过紧固螺钉3与上端面1-1边缘圆周方向分布的螺孔1-3连接。

本发明不会使零件产生装夹的变形，在这种状态下对零件加工。只要筒体的筋条对称分布，零件就不会因拉紧产生变形，本发明的夹具在装夹过程中用螺钉通过螺孔1-3将鼠笼的下部固定，在调节顶紧螺钉5从鼠笼的内腔利用夹具顶紧板4将鼠笼给顶紧。这样不会使零件产生装夹的变形，鼠笼零件在这种固定的状态下对零件加工。

对鼠笼类零件采用这种装夹和固定方式，零件筒体的刚性得到了明显的提高，薄壁筒体的四周处于拉紧状态，只要筒体四周的筋条处于对称分布，零件就不会因拉紧力而产生变形。对鼠笼条采用铣削加工进行试验，在铣削过程中，采用对称铣削加工的，零件经加工后，基准外圆的圆度变化仅有0.002～0.003左右，鼠笼条的均布等分性没有发生明显的变化。可见这种夹具设计是可行的，并且明显的减少了零件加工的变形量。本发明的夹具对于同类的薄壁零件加工有很高的推广价值，通过零件加工的实际考核，取得了明显的效果。