高 闖 葛 蕾 何東敏 王 碩 張立艷(沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110043)
前支架外部嵌板加工工藝研究
高闖葛蕾何東敏王碩張立艷
(沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司,遼寧 沈陽 110043)
摘要:作為航空發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)中最為重要的結(jié)構(gòu),如何提高前支架外部嵌板的加工質(zhì)量成為了當(dāng)前航空發(fā)動機(jī)技術(shù)研究的重要作用。文章最主要針對目前我國前支架外部嵌板加工工藝進(jìn)行論述,并針對性的介紹了工藝改進(jìn)方案。本文主要介紹了航空發(fā)動機(jī)上前支架外部嵌板的加工難點(diǎn)及解決方案,及對此類大直徑小環(huán)段異型結(jié)構(gòu)零件加工變形的控制。
關(guān)鍵詞:前支架外部嵌板;變形控制;工藝分析;工藝方案
前支架外部嵌板零件為大直徑小環(huán)段異型結(jié)構(gòu)零件,其材料為鎳基高溫合金,硬度為HRC46-48,零件硬度高且易變形,車、銑、鉆加工難度很大,需要通過攻關(guān)研究確定其加工工藝,解決零件加工及鉚接難題。
該零件直徑為φ1165.7584± 0.05mm,壁 厚 為3.048±0.127 mm, 弧 段 為18.5°,為大直徑小環(huán)段異型結(jié)構(gòu)零件。由于零件材料為鎳基高溫合金,材料硬度高切削性極差,機(jī)械加工中還存在定位壓緊不可靠及斷屑切削等問題,加工存在著很大的難度。
其加工難度主要有以下幾點(diǎn):
(1)大直徑小環(huán)段異型結(jié)構(gòu)零件加工中因系統(tǒng)剛性差,強(qiáng)度低,切削易產(chǎn)生振動,影響零件加工精度;
(2)小孔的位置度φ0.05不易保證;
(3)加工余量、加工參數(shù)、定位夾緊和刀具的選擇;
(4)零件組合后鉚接。
3.1確定工藝路線
從零件材料、尺寸及控制變形的角度出發(fā),確定了如下工藝路線:
毛料(環(huán)料)→車基準(zhǔn)→車內(nèi)外型面→加工定位孔→線切割切斷→銑內(nèi)外輪廓→線切割槽輪廓→銑輪廓及鉆孔→去毛刺→清洗→標(biāo)印→中間檢驗(yàn)→熒光滲透檢查→裝配→最終檢驗(yàn)→入庫。
3.2改進(jìn)數(shù)控程序提高車加工效率
主要改善方法:調(diào)整數(shù)控程序,更改走刀路線。
No.10工序車內(nèi)外型面,余量約在25mm左右。
改善前采用輪廓方式編程,且加工參數(shù)為S=7、f=0.10mm,X向每刀上0.5mm,每刀走刀時間1.6小時。這樣總共走刀時間為160小時。
改善后經(jīng)試驗(yàn)加工采用切刀去余量(為精加工留2mm余量),及輪廓程序精車的方式進(jìn)行加工。
粗加工時切刀X向排7刀,Z向切深0.5mm,S=10、f=0.1。
精加工時采用輪廓編程方式,加工參數(shù)為S=7、f=0.10mm,X向每刀上0.5mm,每刀走刀時間1.6h。
這樣共消耗走刀時間約為48h。
改善后效果分析:車加工工序提高生產(chǎn)效率70%。
大直徑小環(huán)段異型結(jié)構(gòu)零件的難點(diǎn)在于零件定位壓緊不可靠,系統(tǒng)剛性差,強(qiáng)度低,切削易產(chǎn)生振動,其振動可造成鉆頭中心相對工件預(yù)鉆中心發(fā)生偏移,鉆出的孔徑大于鉆頭直徑或打刀,還將直接影響加工精度、刀具耐用度和切削效率。為了正確定位壓緊,將原來的線接觸定位方式改為面接觸定位方式,定位壓緊得到了改善,消除了零件與夾具兩者之間的間隙,盡可能提高了整體的剛度,有效解決了銑、鉆定位壓緊不可靠問題,提高了銑、鉆加工精度和孔壁表面質(zhì)量,生產(chǎn)效率也得到相應(yīng)的提高。
加工鎳基高溫合金時,鉆頭容易發(fā)生破損或出鉆偏斜,鉆頭與零件材料的匹配性直接影響鉆頭的耐用度和鉆孔質(zhì)量,也是控制小孔表面質(zhì)量和保證小孔的位置度φ0.05的關(guān)鍵因素。
改進(jìn)后采用φ2.5合金鉆頭直接加工取代原小鉆頭鉆底孔再用φ2.5銑刀加工,加工過程穩(wěn)定,有效地提高了鉆頭的耐用度,小孔的位置度φ0.05得到保證,表面質(zhì)量提高效果顯著,大大降低刀具消耗。
粗車加工切削速度v=35m/min,進(jìn)給量=0.10mm/r,切削深度ap=3.75mm;
精車加工切削速度v=53m/min,進(jìn)給量=0.15mm/r,切削深度ap=0.3mm;
銑加工切削速度v=114m/min,進(jìn)給量=2000mm/min,切削深度ap=0.5mm;
鉆加工切削速度v=24m/min,進(jìn)給量=60mm/min。
鉚接時易出現(xiàn)鉚釘松動和鉚接處板材間有間隙或鉚偏等問題,鉚接裝配質(zhì)量直接影響零件的交付。我們采用手工鉚接的方法,靠人工控制鉚釘成型,這就要求鉚接人員嚴(yán)格按工藝操作,檢查零件在夾具上的定位與支撐、鉚頭設(shè)計(jì)、鉚頭尺寸材料和硬度以及鉚釘結(jié)構(gòu)對鉚接工藝的適應(yīng)性。鉚釘結(jié)構(gòu)和鉚接夾具的結(jié)構(gòu)上必需要保持支撐面的面積至少要大于1.2倍的鉚接面的面積,鉚釘與鉚座之間的最大間隙要控制在0.3mm之內(nèi),保證鉚釘成型頭部的直徑φD=3.5814min,成型頭部高度H=1.1938 min,并保證埋頭鉚釘頭應(yīng)充滿或凹下埋頭孔,鉚釘頭低于周圍表面0mm~0.381mm。
該論文研究了大直徑小環(huán)段異型結(jié)構(gòu)零件的基本實(shí)現(xiàn)途徑,改進(jìn)了加工方法、工藝參數(shù),摸索出加工這種零件的有效工藝措施。有效地提高了深孔加工精度、提高了加工效率。
參考文獻(xiàn)
[1]李慧中.8090AlLi合金動態(tài)斷裂韌度的研究[J].兵器材料科學(xué)與工程,2000 (01).
[2]劉新芹,王富恥,王琳,路永勝.鋼中絕熱剪切帶的動態(tài)損傷演化[J].兵器材料科學(xué)與工程,2004(03).
中圖分類號:TD35
文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A