趙正

沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

某新機(jī)安裝邊的高效加工

趙正

沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司

安裝邊是一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)含量高、加工難度大的高溫合金精密薄壁鑄件而且還是環(huán)塊類零件，材料為鑄造高溫合金，直徑尺寸達(dá)1.3米，其兩側(cè)面分布多種孔，尺寸公差與技術(shù)條件要求嚴(yán)格，加工易變形，屬于精鑄環(huán)塊類零件中難加工的典型零件。鑒于零件材料和結(jié)構(gòu)加工異常困難、加工周期較長、效率較低、加工易變形、刀具消耗比較大等特點(diǎn)。本文針對(duì)這些問題，通過改進(jìn)夾具、改變加工方法和合理選用刀具降低刀具消耗方面進(jìn)行了詳細(xì)分析與實(shí)踐，并對(duì)加工中遇到的問題和采取的對(duì)策進(jìn)行了較為詳細(xì)闡述。

夾具改進(jìn)；高效加工；刀具消耗；變形控制

1　前言

某新機(jī)安裝邊是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工中結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工周期長，技術(shù)要求高，加工難度大的典型零件。該安裝邊毛坯材料為鑄造高溫合金，而且為環(huán)塊類結(jié)構(gòu)，其最小壁厚1mm，兩側(cè)面分布多種不同大小的孔，形置公差及位置公差要求高給加工帶來了相當(dāng)大的難度。以前的加工過程中，尺寸超差多，加工周期長，成為生產(chǎn)加工周期中的“瓶頸”零件。這種現(xiàn)狀已不能適應(yīng)批量生產(chǎn)，因此提高安裝邊的加工質(zhì)量和縮短加工周期勢在必行。

2　項(xiàng)目概述

2.1技術(shù)指標(biāo)

通過該課題的研究，掌握控制高溫合金精密薄壁鑄件（環(huán)塊類）變形的方法，提高零件的加工效率，控制零件變形、降低刀具消耗。本課題安裝邊要達(dá)到的目標(biāo)：數(shù)控銑螺紋提高加工效率近4倍，降低刀具消耗80%，降低刀具成本每臺(tái)（18件）約7700元；降低夾具成本兩萬余元，表面光度提高到3.2；零件變形及位置精度都得到了大幅度的提高，為零件批產(chǎn)鋪平了道路。

2.2研究內(nèi)容

本課題的研究，使我們掌握控制高溫合金精密薄壁鑄件（環(huán)塊類）變形的方法，提高零件的加工效率及表面質(zhì)量，控制零件變形、降低刀具消耗。

安裝邊是發(fā)動(dòng)的主要承力部件，其毛坯為小的扇形環(huán)塊類精密鑄件，它的組件是由18個(gè)這樣小的精密鑄件組成環(huán)形安裝邊，每個(gè)小的精密鑄件尺寸為弦長181.29，角度為20度，零件高度為137，外圓直徑接近1300mm。

3　技術(shù)方案

3.1總體技術(shù)方案及其實(shí)施過程與效果

3.1.1夾具改進(jìn)

（1）從控制零件變形方面對(duì)夾具的改進(jìn)：由于型面復(fù)雜，而且材料硬度高，加工過程中變形導(dǎo)致位置公差很難保證.為了控制加工過程中零件變形，由于毛料內(nèi)側(cè)留有4個(gè)冒口，導(dǎo)致凸耳兩側(cè)余量分布不均，內(nèi)側(cè)余量6個(gè)外側(cè)余量2個(gè)，為了消除由于余量不均引起的變形，將夾具上增加了輔助支承來控制加工過程中的零件變形。

（2）從改進(jìn)工裝結(jié)構(gòu)及從節(jié)約工裝成本方面，原銑加工安裝邊兩個(gè)不同角度側(cè)面時(shí)，使用兩套工裝進(jìn)行加工，工裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用不靈活，同時(shí)工裝成本較高。為此對(duì)現(xiàn)有工裝結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，通過改進(jìn)夾具的定位角度基準(zhǔn)將兩套工裝合并成一套工裝來實(shí)現(xiàn)安裝邊不同角度兩側(cè)面的銑加工，節(jié)約成本兩萬元以上。更改后工裝結(jié)構(gòu)見下圖：加工表面1和2通過改變夾具定位基準(zhǔn)角度3用一套工裝來實(shí)現(xiàn)。

3.1.2高效加工（高速切削數(shù)控倒角銑螺紋）

原手動(dòng)攻螺紋加工效率低：本次攻關(guān)將倒角手動(dòng)攻螺紋采用高速數(shù)控倒角銑螺紋，數(shù)控銑床銑螺紋解決了手動(dòng)攻螺紋需要兩次裝夾、加工速度較慢、螺紋加工表面質(zhì)量較低等問題。其中原手動(dòng)加工倒角攻螺紋，每件加工時(shí)間需80分鐘，現(xiàn)今采用高速數(shù)控倒角銑螺紋每件需20分鐘，加工周期縮短了四倍，大大提高了生產(chǎn)效率，表面質(zhì)量由6.3提高到3.2。

手動(dòng)攻螺紋及數(shù)控銑螺紋加工對(duì)比見圖1，圖2：

手動(dòng)攻螺紋（圖1）

高效加工數(shù)控銑螺紋（圖2）

3.1.3刀具消耗

由于材料硬度高，難加工，數(shù)控銑螺紋時(shí)，每臺(tái)安裝邊消耗刀具量為1把，其刀具成本為5400元；手動(dòng)攻螺紋時(shí)，則需兩錐進(jìn)行粗精攻螺紋，每臺(tái)安裝邊刀具消耗量為6把，其刀具成本為13080元。鑒于此，每臺(tái)安裝邊僅從刀具一項(xiàng)中，刀具成本節(jié)約7700元，大大降低了生產(chǎn)成本。

3.2達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)

控制零件變形對(duì)夾具進(jìn)行改進(jìn)，增加輔助支撐及增加夾具定位角度，將四套工裝合并為兩套工裝，從而節(jié)約工裝成本兩萬元余元。

將普通設(shè)備鉆孔及手動(dòng)攻螺紋倒角改為數(shù)控銑側(cè)面孔及倒角攻螺紋的高效加工不僅提高了零件的加工效率，每臺(tái)安裝邊加工效率提高4倍，而且普通設(shè)備加工孔及手動(dòng)攻螺紋需兩次裝夾而數(shù)控設(shè)備一次裝夾完成孔及螺紋加工，大大提高零件的位置精度及表面質(zhì)量，表面光度提高到3.2，還大大降低了刀具消耗，由原來的每臺(tái)6把降為1把，節(jié)約刀具5把，降低刀具成本7700元。

4　工作總結(jié)

目前此課題已用于實(shí)際生產(chǎn)，取得了可觀的效益。取得成效如下：

高效：某新機(jī)安裝邊工藝規(guī)程的高效加工不僅提高了零件的加工效率，每臺(tái)安裝邊加工效率提高4倍，而且普通設(shè)備加工孔（普通機(jī)床）及攻螺紋（手動(dòng)攻螺紋）需兩次裝夾而數(shù)控設(shè)備一次裝夾完成孔及螺紋加工，大大提高零件的位置精度。

表面質(zhì)量：提高了螺紋的表面質(zhì)量，通過手動(dòng)攻螺紋及數(shù)控攻螺紋可見其光度得以大大提高，光度又原來的6.3提高到3.2。

刀具消耗：某機(jī)安裝邊普通加工孔刀具消耗為每臺(tái)為6把，而數(shù)控加工為每臺(tái)刀具消耗為1把，節(jié)約刀具5把，降低刀具成本7700元。

夾具改進(jìn)：從控制零件變形方面對(duì)夾具的改進(jìn)，增加輔助支撐。從改進(jìn)工裝結(jié)構(gòu)及從節(jié)約工裝成本方面，將定位銷角度進(jìn)行更改，從而節(jié)約工裝成本萬元以上。

［1］于春濤，韓愛芳.航空薄壁零件變形控制方法的研究［J］.機(jī)電信息：2013

［2］謝科磊.薄壁件虛擬制造的切削力仿真及切削參數(shù)優(yōu)化研究［D］.中北大學(xué)：2014

［3］李文東.高速銑削薄壁件加工變形控制及工藝優(yōu)化研究［D］.哈爾濱理工大學(xué)：2012［4］左敦穩(wěn).現(xiàn)代加工技術(shù)［M］.北京航空航天大學(xué)出版社：2009［5］劉俊成.機(jī)床夾具在設(shè)計(jì)過程中夾緊力的計(jì)算［J］.工具技術(shù)：2007