陳要武 楊俊實

（1、中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043；2、中航世新安裝工程（北京）有限公司沈陽分公司，遼寧 沈陽 110043）

1 概述

隨著航空發(fā)動機設(shè)計性能的不斷提高，其機匣的設(shè)計精度越來越高，重量越來越輕，使之機匣的設(shè)計結(jié)構(gòu)越來越趨于復(fù)雜，機匣材料難加工，這給機匣在加工中如何控制變形，如何提高加工效率帶來了極大的難度，特別是壁厚在1.5的較為復(fù)雜型面的焊接機匣加工和軸承座類整體環(huán)形機匣，其變形量的控制更是機匣制造技術(shù)提升的關(guān)鍵。

2 研究目標(biāo)

通過掌握控制大型焊接機匣和軸承座類整體環(huán)形機匣變形的加工方法，為大型焊接機匣和軸承座類整體環(huán)形機匣制造技術(shù)的提升打下良好的基礎(chǔ)，解決零件變形的控制問題，提高零件的加工效率，后機匣裝配組合件要求加工后檢查相對A、G基準的軸承座C、D表面跳動分別為0.05和0.03。

2.1 設(shè)計要求

2.1.1 零件結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求

圖1

圖2

2.1.2 零件材料

后機匣機加組件零件材料GH4169+K4169

軸承座 零件材料TA15.

2.2 零件類型

后機匣機加組件整體環(huán)形薄壁焊接機匣。

軸承座為整體環(huán)形機匣。

3 工藝

3.1 設(shè)備選擇

根據(jù)生產(chǎn)車間的設(shè)備配置情況，后機匣機加組件的機械加工選為數(shù)控立車進行加工。軸承座為數(shù)控臥車進行加工。

3.2 軸承座工藝分析

3.2.1 零件結(jié)構(gòu)特點

軸承座為整體環(huán)形機匣（見圖2）

3.2.2 對成品零件進行測量

針對10臺軸承座，統(tǒng)一問題是尺寸Ф180±0.009和圓度0.02超差，影響后機匣組件裝配質(zhì)量。鑒于上述問題對其中5臺進行測量和數(shù)據(jù)統(tǒng)計來看，電火花槽處尺寸及圓度變化較大。由于軸承座屬于高精度零件，尺寸Ф180±0.009和圓度0.02超差直接影響后機匣裝配質(zhì)量。

3.2.3 工藝路線安排

原工藝路線分析

原工藝路線總體上是可行的，因零件為鈦合金薄壁件，而毛料又為自由鍛件，加工余量大，毛料的利用率很低（僅占6.34%），機匣在加工后將產(chǎn)生不同程度的變形，變形原因主要是在精銑凸臺平面時，去除余量很大，產(chǎn)生應(yīng)力也很大，尺寸Ф180±0.009內(nèi)表面產(chǎn)生斷裂式開放，使內(nèi)應(yīng)力釋放導(dǎo)致尺寸及圓度超差。

3.2.4 改進措施

3.2.4.1 調(diào)整工藝路線

對比說明：新工藝路線較原工藝路線多了一次細車工序，確定了先半精車單邊留0.5mm余量，然后電火花，再精車的加工方案，這樣余量更加均勻，目的先釋放內(nèi)應(yīng)力，再精加工尺寸Ф180±0.009內(nèi)表面。電火花之后安排精車工序，基本消除了電火花加工后對零件直徑變形和跳動不好的影響。

3.2.4.2 關(guān)鍵工序加工過程控制

（1）精銑凸臺平面后的修復(fù)基準工序。精銑凸臺平面后的修復(fù)基準工序是減少機匣變形的關(guān)鍵之一。此工序的關(guān)鍵是保證機匣在自由狀態(tài)下小端面的平面度≤0.03 mm，這樣可保證零件在基準修復(fù)后自由狀態(tài)下有較好的平面度。（2）對關(guān)鍵工序編制操作說明書指導(dǎo)生產(chǎn)。（3）優(yōu)化數(shù)控程序a.半精車工序采用切刀沿加工型面軸向排刀方式加工，減少空走刀，提高有效的切削時間，極大的提高了加工效率。b.精車工序1mm精車余量，去除前0.7mm余量采用偏刀分層循環(huán)方式走刀(每層0.35mm)，無需工人介入加工過程，只做替換磨損刀片工作。

3.2.4.3 試驗

（1）通過對10臺軸承座進行了試驗跟蹤加工，較好地保證工藝方案改進措施的落實，使機匣的變形控制達到了較好的結(jié)果，滿足后機匣組件裝配和發(fā)動機裝配的要求，軸承座各表面尺寸和技術(shù)條件基本達到了設(shè)計圖紙的要求。

（2）采用數(shù)控銑床加工，高效放電銑，減少后續(xù)銑加工余量，達到減小加工內(nèi)應(yīng)力。

3.3 后機匣機加組件工藝分析

后機匣機加組件屬于薄壁焊接環(huán)形機匣。由6部分單件焊接組成，尺寸87個技術(shù)條件22項，所有尺寸及技術(shù)條件允許在機床上檢查。焊接組合件材料為GH4169+K4169，機加部位材料均為GH4169，該材料硬度大，切削時塑性變形抗力大，切削負荷重，切削溫度高，加工后零件表面層的加工硬化及殘留應(yīng)力大，對所使用刀具的刀尖及邊界磨損極其嚴重，因此對刀具的選擇就顯得尤為重要。

3.3.1 原方案工藝路線

按照設(shè)備利用率最大的原則和控制零件變形方面的考慮，原方案工藝路線無缺陷。

3.3.2 數(shù)據(jù)及成因分析

2009年和2010年兩年時間共對現(xiàn)場加工的44臺3842E進行跟蹤調(diào)查，確定零件變形主要形成于精車工序.如有效控制該工序的變形量就成為整個項目的關(guān)鍵。

3.3.3 變形控制改進方案

3.3.3.1 增加自然時效控制。針對同一批次材料數(shù)量及現(xiàn)場單臺份周轉(zhuǎn)時間，計劃將放置時間限定為3天，將放置時間段選定為穩(wěn)定處理后，精車工序之前，增加半精車工序，調(diào)整加工余量，放置期間零件保證自由狀態(tài)。

3.3.3.2 優(yōu)化深槽加工參數(shù)及加工路線。深槽加工按刀具特點重新安排走刀，力求效率與變形控制平衡。

3.3.3.3 優(yōu)化定位夾具。改制專用夾具壓緊位置螺栓使用限力扳手進行緊固，同時在輔助支撐處使用長條形面接觸代替原有的局部點接觸支撐方式，這樣增加受力面積，使承力面受力更均勻。

3.3.3.4 細化加工前找正狀態(tài)：調(diào)整車加工部分工序加工前找正面，將原找正非機加焊接面調(diào)整為找正機加車加工面，從而提高各工序中徑向尺寸及軸向尺寸精度。

3.3.3.5 優(yōu)化加工程序：調(diào)整鉆孔加工中走刀順序，將原有的周向順序走刀改為先0°后180°對稱式的走刀方式，減少由于走刀時應(yīng)力集中而產(chǎn)生的零件變形。（1）已測量的后機匣裝配組件44臺0.05跳動全部合格。（2）已測量 軸承座30臺尺寸Ф180±0.009合格，圓度0.02合格。

結(jié)論

通過工藝路線調(diào)整，程序優(yōu)化，固化切削參數(shù)，合理選擇刀具材料，提高了數(shù)控切削率，降低了刀具消耗，編制關(guān)鍵工序操作說明書，使后機匣跳動一次合格率大大提高，解決公司生產(chǎn)瓶頸，達到了預(yù)期的效果，為各類機匣的生產(chǎn)提供了寶貴經(jīng)驗.

[1] 工程材料實用手冊.中國標(biāo)準出版社[M].

[2] 金屬切削手冊[M].上海科學(xué)技術(shù)出版社

[3] 航空材料學(xué)與金屬加工工藝[Z].沈陽黎明航空發(fā)動機集團公司.