基于装夹变形防控的齿轮箱壳体高效加工工艺设计*

刘超锋，王东方，卢 博，彭 刚

(西安航天发动机有限公司，陕西 西安 710100)

0 引 言

某型号液体火箭发动机涡轮泵齿轮箱壳体由铸造铝合金加工而成，它的主要作用是为内腔的齿轮、轴承提供支撑和保护。齿轮箱内腔装配有中间齿轮、从动齿轮、轴承等零件，涡轮泵产生的动力通过涡轮轴上的主动齿轮传递给齿轮箱，带动伺服机构工作。齿轮平稳高效的传递动力要靠各齿轮间精确的安装位置来保证，因此齿轮箱壳体机械加工尺寸及形位公差要求很高。

齿轮箱壳体铸造毛坯一致性差和易产生装夹变形的结构特点导致机械加工过程中存在划线找正难，机床有效利用率低、加工效率低，尺寸精度无法保证、合格率低等问题。在充分分析产品结构特点和加工难点的基础上，借鉴国内外先进工艺装备技术[1-3]，通过设计高精度快换工装，将装夹找正移至机外进行，减少机内频繁装夹找正导致的设备停机，提高机床的有效利用率；通过量化装夹力矩，有效控制装夹变形导致的尺寸超差，解决了齿轮箱壳体加工效率低、合格率低的问题。

1 齿轮箱壳体结构特点及加工难点

1.1 齿轮箱壳体结构

齿轮箱壳体主体结构尺寸由铸造工艺保证，配合面、对接面、轴承孔、螺纹孔等尺寸精度及表面质量要求高的表面由机械加工保证，成品状态进行硫酸阳极化处理。齿轮箱壳体零件结构见图1，装配结构见图2。

图1 齿轮箱壳体结构 图2 齿轮箱壳体三维装配结构

1.2 加工难点分析

(1)钳工划线难：划线基准面为铸造表面M和N(见图3)，现有的铸造工艺水平难以保证基准面有良好的平面度，经常存在随机分布的凸起和凹坑，导致划线找正难、效率低。……