3 MW 风电轮毂数控加工工艺及夹具设计

3 夹具设计

　　3. 1 一序夹具

　　用于轮毂大、小两个端面加工。该夹具由夹具体、挡块、可调螺钉、压板等组成，具体见图2。4个挡块沿椭圆线( 对应轮毂叶片面孔口形状) 布置，有助于确定轮毂在夹具上的位置，并限制轮毂在夹具体表面的横向移动，4 个M36 可调螺钉支撑零件的底面。因为存在3°风轮锥角且加工面必须垂直于机床主轴，故将此夹具的上表面与底面设计成3° 夹角，调节螺钉的高度，可使轮毂的大、小2 个端面垂直于机床主轴，也即使叶片面与夹具底面成3° 夹角。安装夹具时尽量使4 颗调节螺钉所在的圆心与工作台的回转中心重合( 避免工作台旋转后，轮毂大、小面余量不均) 。4 块压板是夹紧固定零件，确保零件在加工过程不发生位置移动，轮毂安装效果图 见图3。

　　M36 承载能力校核计算( 低碳钢抗压强度近似于抗拉强度) 。螺栓选用Q235 材料，抗拉强度为

　　3. 2 二序夹具

　　用于加工3 个对称布置的叶片面。该夹具由夹具体、旋转体、中心定位销、旋转体定位销、零件定位销、20 滚珠、压板、杠杆等组成，具体结构见图4。夹具体与旋转体之间是平面、中心定位销、旋转体定位销( 防转，销孔沿圆周120°均布) 组合定位方式，中心定位销与旋转体配合公差100F7 /h6，中心定位销与夹具体配合公差100N7 /h6。夹具体与旋转体之间开有对应位置环形凹槽，在凹槽中布满20 滚珠，因为是滚动摩擦，工人使用杠杆可较容易撬动安装有轮毂的旋转体围绕着夹具体上的中心定位销进行360°的旋转( 旋转体3 个方形凸台外侧均有1 个杠杆撬洞) ，所以可以在零件一次装夹完毕后只通过旋转旋转体即可实现对3 个对称分布叶片面的加工，这样既避免了多次装夹而产生的加工误差，又明显地提高了产品生产效率。对应一序夹具的上、下平面夹角，该夹具体的上、下表面之间的夹角也是3°，这样确保轮毂安装后3 个叶片面垂直于机床主轴和垂直于机床工作台。轮毂与旋转体之间采用一面两销定位方式。一面即轮毂大端面，一销是旋转体中心1447圆形凸台( 凸台与一序加工完成的大端面1447H7孔配合，配合公差1447H7 /f7) ; 另一销主要作用是防转，采用一端M39 螺纹、另一端39 菱形销的形式。在安装轮毂时，先将螺纹端拧入大端面已加工完成的M39 螺纹中，将轮毂慢慢放下，并将39 菱形销端插入安装在旋转体上对应位置的钢套中( 内径为39) ，然后控制吊机待1447H7 孔对准旋转体上圆形凸台后放下轮毂并紧固，轮毂安装效果见图5。

　　3. 3 夹具校正

　　夹具第一次安装于机床时必须进行位置校正。以二序夹具校正为例( 一序夹具校正方法类似) ，校正方法和要求: 工作台0°时，打表测量夹具侧边基准线，误差± 0. 02 mm/1 500 mm; 工作台180° 时，打表测量夹具上表面，误差0. 03 mm/1 500 mm; 工作台90°时，打表验证夹具上表面两点高度落差78. 61mm，误差控制0. 03 mm/1 500 mm ( 行程1 500 mm，1 500 × tan3° = 78. 612) 。另外，需要找正二序夹具中旋转体回转中心的位置，该回转中心与叶片面外孔中心有尺寸链换算关系，该中心坐标数据也是确定加工零点的重要依据，校正后将夹具紧固于工作台。

4 零件校正

　　图6 轮毂叶片面试切( 大端面)零件校正主要是指一序零件装夹校正，此序的零件装夹校正非常重要，因为直接影响着二序的加工余量，稍有不慎就会造成整个零件报废从而产生较大的生产损失。主要内容有:用百分表拉轮毂大端面X 轴水平方向的平行度，然后用80mm 的玉米铣刀在轮毂大、小端面上进行试切，再用寻边器测量两端面之间的距离( 验证是否大于总长2 960 并判断零件是否装偏) ; 用“划针+ 刀杆”找大端面圆心位置，用玉米铣刀对三叶片面进行试切，测量试切缺口深度、宽度尺寸，根据实测值与理论值的偏差来判断是否存在毛坯铸造偏差( 孔中心偏移) ，叶片面加工余量是否足够，轮毂叶片面试切示意图见图6、图7;验证大、小端面到电机孔中心的位置尺寸，判断电机孔位置是否存在铸造偏差，电机孔位置验证见图8。综合以上步骤的试切结果数据和位置验证情况，进行相应的尺寸借补，最后确定加工零点参数，这样才能保证二序加工余量的充足，才开始零件正式加工。

5 结论

　　通用设备组、数控机床组轮毂加工工艺比较详见表2。