CN112405022B - 一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具及使用方法 - Google Patents

一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具及使用方法 Download PDF

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Abstract

一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，支撑轴为夹具主体，补加工垫片在装夹时垫于零件上表面和螺柱之间，定位销与支撑轴配合连接，扁定位销与支撑轴配合连接，螺柱压紧零件与支撑轴，螺纹连接；光面压块与螺钉活动连接，并辅助夹紧零件下部主体。一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具使用方法，定位孔对角孔作为角向基准，压紧安装边上表面，辅助夹紧喷嘴壳体下部防止钻孔过程中产生剧烈颤动导致钻头断裂或钻偏；为保证装夹定位精度，夹具的定位基准和形位公差要求必须进行严格控制。本发明的优点：解决了复杂喷嘴壳体无法在数控深孔钻床上装夹及加工的问题；实现了喷嘴壳体在数控设备上一次加工完成，极大地提高了零件深孔加工效率和质量。

Description

一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具及使用方法
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具及使用方法。
背景技术
某喷嘴壳体结构包含主、副两个油路，主油路由浅至深分别为
Figure BDA0002728055680000013
Figure BDA0002728055680000014
的阶梯孔，副油路由浅至深分别为
Figure BDA0002728055680000012
的阶梯孔深孔，最大长径比达到33：1。在生产现场不具备五轴加工中心的情况下，采用普通立式钻床进行加工，但加工效率极低，每个零件的深孔加工需要采用钻铰孔或者钻扩孔进行加工，加工一个油路需要更换6-8个刃具，并且需要不断地对刀找正基准，从而使加工时间长达5个小时；孔径技术要求非常严格，3处阶梯孔同轴度要求
Figure BDA0002728055680000015
Figure BDA0002728055680000016
2处位置度要求
Figure BDA0002728055680000017
且最深处孔径公差均为+0.04，这些技术要求是深孔加工的难点和重点。在原来普通立式钻床加工过程中底部孔径均有不同程度超差，产品质量均一性很差，且偶有钻头断裂在深孔中导致零件报废；采购ZKA21008卧式深孔钻床后，由于零件结构复杂，没有专用夹具无法装夹，导致无法实现喷嘴壳体深孔在数控设备上进行加工；喷嘴壳体深孔表面光洁度要求6.3级光洁度，可以说是深孔加工中的极限光洁度要求，原有传统加工工艺无法满足零件要求，必须采用钻铰孔或者钻扩孔结合的方式进行内孔加工。
发明内容
本发明的目的是将原来分散的手工操作工步进行集中，实现在数控设备上一次加工完成，减少人为干预，极大地提高工作效率、缩短加工时间，特提供了一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具及使用方法。
本发明提供了一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，其特征在于：所述的复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，包括支撑轴1、补加工垫片2、定位销3、扁定位销4、螺柱5、光面压块6、螺钉7；其中：支撑轴1为夹具主体，补加工垫片2在装夹时垫于零件上表面和螺柱5之间，防止压伤零件安装边上表面，间隙配合；定位销3与支撑轴1配合连接，并与零件的其中一个安装孔轴孔间隙配合；扁定位销4与支撑轴1配合连接，并与零件另一个对角安装孔轴孔间隙配合；螺柱5压紧零件与支撑轴1，螺纹连接；光面压块6与螺钉7活动连接，并辅助夹紧零件下部主体；螺钉7与支撑轴1螺纹连接，并与光面压块6活动连接。
所述的扁定位销4与支撑轴1过盈配合连接。
所述的定位销3与支撑轴1过盈配合连接。
一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具使用方法，其特征在于：工件长径比为20～33：1，技术条件包括同轴度3处，位置度2处，+0.04孔径2处；根据整体工艺路线，零件结构包括一个定位安装边和四个定位孔，应以喷嘴壳体安装边和其中一个安装孔作为定位基准，定位孔对角孔作为角向基准，压紧安装边上表面，辅助夹紧喷嘴壳体下部防止钻孔过程中产生剧烈颤动导致钻头断裂或钻偏；为保证装夹定位精度，夹具的定位基准和形位公差要求必须进行严格控制；
根据卧式深孔钻床工作方式设计夹具；钻床为卧式数控深孔钻床，最多实现3个工位装夹及加工，夹具模块柔性化，可根据不同结构零件设计不同的夹具进行模块化装夹；
夹具设计采用最简易的轴肩装夹基准，便于零件装卸，满足六点定位原则，既满足卧式深孔钻床加工，又可在五轴立式加工中心或车铣复合加工中心上装夹找正及加工；
选择枪钻，根据喷嘴壳体孔径深度、孔径尺寸、设备工作行程、装夹长度选择合适的枪钻；枪钻的有效切削长度大于孔径要求的深度，同时考虑设备需要装夹的长度、装夹方式、是否高压内冷因素最终确定枪钻尺寸；
加工参数确定：根据设备能力、枪钻结构、设备切削压强等参数确定深孔加工的转速和进给量；卧式深孔钻床最高转速18000(r/min)；针对锻造高温合金,线速度取值范围为V＝40-70(m/min)，进给量F一般为10mm/min；线速度计算公式为V＝πDn/1000(m/min)，其中π＝3.14，D为外圆直径(mm)，n为转速(r/min)。
本发明的优点：
本发明所述的复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，节省大量工装，同时实现在深孔钻床上3个工位同时装夹和加工；原来需要二次铰孔或者扩孔达到的光洁度可以通过设备强大的能力及枪钻的优异性能一次加工达到要求，严格的形位公差也可以一次加工合格。解决了复杂喷嘴壳体无法在数控深孔钻床上装夹及加工的问题；实现了喷嘴壳体在数控设备上一次加工完成，极大地提高了零件深孔加工效率和质量。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具主视图；
图2为复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具左视图；
图3为复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具P向示意图；
图4为工件示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，其特征在于：所述的复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，包括支撑轴1、补加工垫片2、定位销3、扁定位销4、螺柱5、光面压块6、螺钉7；
其中：支撑轴1为夹具主体，补加工垫片2在装夹时垫于零件上表面和螺柱5之间，防止压伤零件安装边上表面，间隙配合；定位销3与支撑轴1配合连接，并与零件的其中一个安装孔轴孔间隙配合；扁定位销4与支撑轴1配合连接，并与零件另一个对角安装孔轴孔间隙配合；螺柱5压紧零件与支撑轴1，螺纹连接；光面压块6与螺钉7活动连接，并辅助夹紧零件下部主体；螺钉7与支撑轴1螺纹连接，并与光面压块6活动连接。
所述的扁定位销4与支撑轴1过盈配合连接。
所述的定位销3与支撑轴1过盈配合连接。
一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具使用方法，其特征在于：工件长径比为20～33：1，技术条件包括同轴度3处，位置度2处，+0.04孔径2处；根据整体工艺路线，零件结构包括一个定位安装边和四个定位孔，应以喷嘴壳体安装边和其中一个安装孔作为定位基准，定位孔对角孔作为角向基准，压紧安装边上表面，辅助夹紧喷嘴壳体下部防止钻孔过程中产生剧烈颤动导致钻头断裂或钻偏；为保证装夹定位精度，夹具的定位基准和形位公差要求必须进行严格控制；
根据卧式深孔钻床工作方式设计夹具；钻床为卧式数控深孔钻床，最多实现3个工位装夹及加工，夹具模块柔性化，可根据不同结构零件设计不同的夹具进行模块化装夹；
夹具设计采用最简易的轴肩装夹基准，便于零件装卸，满足六点定位原则，既满足卧式深孔钻床加工，又可在五轴立式加工中心或车铣复合加工中心上装夹找正及加工；
选择枪钻，根据喷嘴壳体孔径深度、孔径尺寸、设备工作行程、装夹长度选择合适的枪钻；枪钻的有效切削长度大于孔径要求的深度，同时考虑设备需要装夹的长度、装夹方式、是否高压内冷因素最终确定枪钻尺寸；
加工参数确定：根据设备能力、枪钻结构、设备切削压强等参数确定深孔加工的转速和进给量；卧式深孔钻床最高转速18000(r/min)；针对锻造高温合金,线速度取值范围为V＝40-70(m/min)，进给量F一般为10mm/min；线速度计算公式为V＝πDn/1000(m/min)，其中π＝3.14，D为外圆直径(mm)，n为转速(r/min)。
实施例2
本发明提供了一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，其特征在于：所述的复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，包括支撑轴1、补加工垫片2、定位销3、扁定位销4、螺柱5、光面压块6、螺钉7；
其中：支撑轴1为夹具主体，补加工垫片2在装夹时垫于零件上表面和螺柱5之间，防止压伤零件安装边上表面，间隙配合；定位销3与支撑轴1配合连接，并与零件的其中一个安装孔轴孔间隙配合；扁定位销4与支撑轴1配合连接，并与零件另一个对角安装孔轴孔间隙配合；螺柱5压紧零件与支撑轴1，螺纹连接；光面压块6与螺钉7活动连接，并辅助夹紧零件下部主体；螺钉7与支撑轴1螺纹连接，并与光面压块6活动连接。
一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具使用方法，其特征在于：工件长径比为20～33：1，技术条件包括同轴度3处，位置度2处，+0.04孔径2处；根据整体工艺路线，零件结构包括一个定位安装边和四个定位孔，应以喷嘴壳体安装边和其中一个安装孔作为定位基准，定位孔对角孔作为角向基准，压紧安装边上表面，辅助夹紧喷嘴壳体下部防止钻孔过程中产生剧烈颤动导致钻头断裂或钻偏；为保证装夹定位精度，夹具的定位基准和形位公差要求必须进行严格控制；
根据卧式深孔钻床工作方式设计夹具；钻床为卧式数控深孔钻床，最多实现3个工位装夹及加工，夹具模块柔性化，可根据不同结构零件设计不同的夹具进行模块化装夹；
夹具设计采用最简易的轴肩装夹基准，便于零件装卸，满足六点定位原则，既满足卧式深孔钻床加工，又可在五轴立式加工中心或车铣复合加工中心上装夹找正及加工；
选择枪钻，根据喷嘴壳体孔径深度、孔径尺寸、设备工作行程、装夹长度选择合适的枪钻；枪钻的有效切削长度大于孔径要求的深度，同时考虑设备需要装夹的长度、装夹方式、是否高压内冷因素最终确定枪钻尺寸；
加工参数确定：根据设备能力、枪钻结构、设备切削压强等参数确定深孔加工的转速和进给量；卧式深孔钻床最高转速18000(r/min)；针对锻造高温合金,线速度取值范围为V＝40-70(m/min)，进给量F一般为10mm/min；线速度计算公式为V＝πDn/1000(m/min)，其中π＝3.14，D为外圆直径(mm)，n为转速(r/min)。
具体加工参数见附表：
Figure BDA0002728055680000071

Claims (4)

1.一种复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，其特征在于：所述的复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，包括支撑轴(1)、补加工垫片(2)、定位销(3)、扁定位销(4)、螺柱(5)、光面压块(6)、螺钉(7)；
其中：支撑轴(1)为夹具主体，补加工垫片(2)在装夹时垫于零件上表面和螺柱(5)之间，防止压伤零件安装边上表面，间隙配合；定位销(3)与支撑轴(1)配合连接，并与零件的其中一个安装孔轴孔间隙配合；扁定位销(4)与支撑轴(1)配合连接，并与零件另一个对角安装孔轴孔间隙配合；螺柱(5)压紧零件与支撑轴(1)螺纹连接；光面压块(6)与螺钉(7)活动连接，并辅助夹紧零件下部主体；螺钉(7)与支撑轴(1)螺纹连接，并与光面压块(6)活动连接。
2.根据权利要求1所述的复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，其特征在于：所述的扁定位销(4)与支撑轴(1)过盈配合连接。
3.根据权利要求1所述的复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具，其特征在于：所述的定位销(3)与支撑轴(1)过盈配合连接。
4.一种如权利要求1所述的复杂喷嘴壳体的深孔钻夹具使用方法，其特征在于：工件长径比为20～33：1，技术条件包括同轴度3处，位置度2处，+0.04孔径2处；根据整体工艺路线，零件结构包括一个定位安装边和四个定位孔，应以喷嘴壳体安装边和其中一个安装孔作为定位基准，定位孔对角孔作为角向基准，压紧安装边上表面，辅助夹紧喷嘴壳体下部防止钻孔过程中产生剧烈颤动导致钻头断裂或钻偏；为保证装夹定位精度，夹具的定位基准和形位公差要求必须进行严格控制；
根据卧式深孔钻床工作方式设计夹具；钻床为卧式数控深孔钻床，最多实现3个工位装夹及加工，夹具模块柔性化，可根据不同结构零件设计不同的夹具进行模块化装夹；
夹具设计采用最简易的轴肩装夹基准，便于零件装卸，满足六点定位原则，既满足卧式深孔钻床加工，又可在五轴立式加工中心或车铣复合加工中心上装夹找正及加工；
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