李雪梅

（中國(guó)航發(fā)成都發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，四川 成都，610503）

0 引言

GE 火焰筒此類產(chǎn)品多為薄板通過(guò)焊接、成型、機(jī)械加工而制成的鈑金件，焊接和成型后所產(chǎn)生的變形將直接影響車(chē)加工壁厚尺寸，易造成零件壁厚的減薄。基于此，本文以GE 燃燒室火焰筒零件為例，詳細(xì)分析了零件特點(diǎn)以及下料、成型、車(chē)加工等工序的工藝特點(diǎn)，通過(guò)試驗(yàn)，采用不同壁厚的板料、不同的下料形狀和尺寸，并細(xì)化工序要求、改進(jìn)工藝方法，較好地解決了此類零件車(chē)加工后的壁厚減薄技術(shù)難點(diǎn)，為解決薄壁成型零件機(jī)加工壁厚問(wèn)題提供了加工方法借鑒。

1 零件特點(diǎn)及工藝難點(diǎn)

1.1 零件特點(diǎn)

以GE 火焰筒為例，所采用的材料為AMS5872，原材料厚度為6.35mm，通過(guò)下料、焊接、成型、機(jī)加后保證壁厚3.15 （mm）機(jī)加火焰筒。零件成型后，在整個(gè)圓周方向上車(chē)加工91 條高度為0.762mm 的加強(qiáng)筋，銑加工88 條軸向錐度筋條。其成品件外形實(shí)物如圖1 所示。

圖1 成品零件外形實(shí)物圖

1.2 改進(jìn)前的零件狀態(tài)分析

1. 改 進(jìn) 前 的 原 材 料 狀 態(tài)。AMS5872、6.35×980×1295（mm）的矩形板料。

圖2 直筒料成型受力分析

圖3 錐形筒成型受力分析

2.改進(jìn)前的主要加工工藝流程。下料→刨邊→拋光→彎兩端→滾圓→定位焊→焊接→鉗加工→X 光檢查→熱處理→車(chē)端→成型→熱處理→校型→車(chē)兩端→壓裝零件→車(chē)加工→銑筋條→頂出零件→車(chē)大端→鉗修→檢驗(yàn)。

3.改進(jìn)前存在的主要問(wèn)題或不足：原材料厚6.35mm，筒體成型困難，原材料價(jià)格昂貴，材料費(fèi)用和成本高；彎曲對(duì)接焊兩邊并滾圓筒體時(shí)，零件的對(duì)接坡口成為尖形，導(dǎo)致焊接后打磨主體易減薄，從而不能保證零件壁厚；鉗加工打磨焊縫時(shí)，容易打傷主體；零件成型時(shí)，小端轉(zhuǎn)接R 處型面不到位，導(dǎo)致零件很難車(chē)加工滿足壁厚尺寸要求；車(chē)加工零件上筋條時(shí)，由于是全型面支撐，在車(chē)加工中過(guò)程中無(wú)法測(cè)量零件的壁厚尺寸。

1.3 加工難點(diǎn)

1.對(duì)焊接坡口形狀要求高，錯(cuò)邊量不大于0.25mm，否則將可能導(dǎo)致零件焊縫處打磨減?。?/p>

2.零件成型后的面輪廓度要求高，加工難度大；

3.成型后，在圓周方向上車(chē)加工91 條高度為0.762mm 的加強(qiáng)筋，銑加工88 條軸向錐度筋條；

4.零件表面質(zhì)量要求高，對(duì)鉗工的技能要求高。

2 此零件加工工藝改進(jìn)

針對(duì)此零件在改進(jìn)前存在的工藝問(wèn)題、加工難點(diǎn)和設(shè)計(jì)圖尺寸要求不符，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)，總結(jié)并歸納出以下工藝改進(jìn)點(diǎn)。

2.1 工藝改進(jìn)前主要加工方法

除嚴(yán)格按照主要工藝流程加工外，另外增加了對(duì)重要工序的控制和要求，并進(jìn)行了細(xì)化。具體包括以下五項(xiàng)內(nèi)容：

1. 原材料的厚度和下料形狀。改進(jìn)前，零件的原材料牌號(hào)為AMS5872， 其板料規(guī)格為6.35×1016×3048（mm）， 下 料 尺 寸 為6.35×980×1295（mm）的矩形板料。增加了矩形料對(duì)邊平行度和鄰邊垂直度要求。

2.控制對(duì)接坡口形狀。下料后，首先將矩形料的兩邊刨焊接坡口；然后彎曲、焊接兩端并滾圓。滾彎后零件的對(duì)接坡口不能成

為尖形，彎曲后，用直尺檢查基本為線接觸而不是點(diǎn)接觸。

3.確保焊接錯(cuò)變量。零件定位焊后，必須保證錯(cuò)邊量不大于0.25mm，對(duì)不符合要求的鉗工校正以滿足錯(cuò)邊量要求。

4.控制成型質(zhì)量。成型此零件型面共采用了成型和校型兩道工序。改進(jìn)前的零件采用直筒料，在對(duì)直筒料成型受力分析（見(jiàn)圖2）時(shí)發(fā)現(xiàn)：直筒料成型前內(nèi)徑為φ406mm，成型后小端內(nèi)徑為φ348.5mm、大端內(nèi)徑為φ469.9mm。小端在成型時(shí)受壓，原材料增厚；而大端在成型時(shí)受脹，原材料減薄。斜面A處（見(jiàn)圖2）是受力的分界點(diǎn)，在此處會(huì)造成斜面的直線度不好，而小端因收縮在去除外力后回彈導(dǎo)致小端與錐面轉(zhuǎn)接R 尺寸很難保證，由此可見(jiàn)，直筒料的成型受力特性造成了小端R 很難保證，斜面A 處鼓起，直線度不好，成型面輪廓度質(zhì)量較差，從而直接影響了車(chē)加工壁厚尺寸。

5.壓裝零件和車(chē)加工。成型后，將此零件壓裝到整體型面胎膜上，胎膜的型面和陽(yáng)模的型面一致，從而解決了薄壁零件車(chē)加工振動(dòng)。如果型面質(zhì)量不好，車(chē)加工時(shí)零件與夾具型面貼合不好，易導(dǎo)致車(chē)加工時(shí)零件壁厚尺寸無(wú)法保證。

2.2 工藝改進(jìn)后的加工方法

由于直筒料的成型受力特性，以及在零件加工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的不足，經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)后，總結(jié)出了解決此零件工藝加工流程中的不足，改變了下料形狀，增加了一些關(guān)鍵工序。主要有以下六項(xiàng)內(nèi)容：

1. 將直筒料改為扇形料。改進(jìn)后，采購(gòu)的原材料牌號(hào)仍為AMS5872，其板料規(guī)格變更為5.334×1016×3048（mm）。材料厚度由6.35mm改為5.334mm，下料的形狀由矩形改為扇形。

2.扇形料的成型受力分析。將扇形料刨邊、彎曲、焊接、滾圓成錐形筒體，錐形料小端內(nèi)徑為φ369.9mm，大端內(nèi)徑為φ482.24mm；成型后小端內(nèi)徑為φ348.5mm，大端內(nèi)徑為φ469.9mm；由于在成型時(shí)整個(gè)錐體的型面都受壓，不存在受力分界點(diǎn)，斜面的直線度很好。因材料回彈，小端的轉(zhuǎn)接R 和大端的直徑都會(huì)增大，因此在設(shè)計(jì)模具時(shí)就考慮了回彈量，大端陰模內(nèi)徑比理論值小1.2mm，小端陰模內(nèi)徑比理論值小1.0mm；同時(shí)考慮到大、小端增厚量差異，小端按5.6mm 配陰陽(yáng)模間隙，大端按5.334mm配陰陽(yáng)模間隙，斜面按大、小端尺寸過(guò)渡配間隙。解決了回彈和成型時(shí)的受力分界點(diǎn)給型面造成的影響。但是，小端轉(zhuǎn)接R 仍然很難保證，因此針對(duì)此問(wèn)題采取了一個(gè)補(bǔ)充工藝收小端。錐形筒成型受力分析（見(jiàn)圖3）。

3.校正小端轉(zhuǎn)接R。在零件校正型面后，采用校正陽(yáng)模和小端收環(huán)配合，通過(guò)減小收環(huán)的R 來(lái)補(bǔ)充回彈量的加工方法，解決了因回彈導(dǎo)致轉(zhuǎn)接R 不合格問(wèn)題。

4.測(cè)量零件實(shí)際壁厚并標(biāo)記在零件上。分別測(cè)量筒體大小端、斜面、轉(zhuǎn)接R 處和焊縫處壁厚，記錄測(cè)量的最小值，并用油性筆標(biāo)記在零件相應(yīng)的位置上。

5.壓裝零件。將已車(chē)端面和記錄有實(shí)際厚度數(shù)據(jù)的零件用液壓機(jī)將零件壓裝到胎具上，壓好后，敲擊零件所有外表面，沒(méi)有空響（表示零件與胎具貼合良好）后才能進(jìn)行下工序加工。

6 .數(shù)控車(chē)加工筋條。由于該零件為薄壁件，且零件在車(chē)加工過(guò)程中無(wú)法測(cè)量厚度（只有加工完成后從胎具上取下來(lái)才能進(jìn)行測(cè)量），同時(shí)零件的成型輪廓（如大小端直徑、斜面直線度，斜面與小端轉(zhuǎn)接R15.88mm）質(zhì)量也會(huì)對(duì)車(chē)加工壁厚產(chǎn)生直接影響?？紤]到這些影響壁厚控制的因素，對(duì)數(shù)控車(chē)加工細(xì)化了以下五條操作要求：

a）找正零件大小端和斜面3 處的跳動(dòng)，要求跳動(dòng)不大于0.4mm。

b）車(chē)加工外層時(shí)，數(shù)控程序的的轉(zhuǎn)接R 應(yīng)與實(shí)際零件轉(zhuǎn)接R 一致。用直尺和樣板緊貼零件的斜面和小端找出轉(zhuǎn)接處，用劃針在零件上劃出轉(zhuǎn)接R 處交點(diǎn)處，根據(jù)劃線來(lái)決定小端端面余量以建立軸向車(chē)加工基準(zhǔn)。并根據(jù)零件上記錄的實(shí)際壁厚計(jì)算車(chē)加工外層加工余量，從而保證零件壁厚和筋條總高度尺寸。

c）車(chē)加工外層后，接著車(chē)加工圓周方向的91 條加強(qiáng)筋，保壁厚尺寸3.15 （mm）（見(jiàn)圖1）

d）車(chē)加工完成后，零件連同胎具一起周轉(zhuǎn)到數(shù)控銑床，銑加工88 條軸向錐度筋條。

e）銑加工完成后，將帶有零件的胎具周轉(zhuǎn)到液壓機(jī)處，將零件從胎具上取下來(lái)。

3 工藝改進(jìn)后的經(jīng)濟(jì)效益分析

工藝改進(jìn)后經(jīng)濟(jì)效率包括原材料采購(gòu)成本和廢品率降低兩部分，經(jīng)計(jì)算改變零件厚度和下料規(guī)格后，單件材料消耗成本每件降低4206 元，按年訂單8 臺(tái)共144 件（18 件/臺(tái)），可節(jié)約采購(gòu)費(fèi)用605664 元。根據(jù)質(zhì)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，改進(jìn)工藝后廢品率降低了2%，按同樣的產(chǎn)量計(jì)算降低廢品損失（顯性損失）132255 元。按年產(chǎn)144 計(jì)算工藝改進(jìn)后共節(jié)約737919 元。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)GE 火焰筒典型零件的成型受力分析和試驗(yàn)生產(chǎn)，在原工藝流程的基礎(chǔ)上細(xì)化了焊接坡口彎曲形狀，細(xì)化了鉗工打磨焊縫要求，細(xì)化了數(shù)控車(chē)加工要求。通過(guò)將板料厚度由6.35mm 改為5.334mm、將矩形料改為扇形料，改變了零件的成型受力狀況；通過(guò)增加校正小端與斜面的轉(zhuǎn)接R 工序，改善了成型的型面輪廓質(zhì)量；增加壓裝零件前的實(shí)際壁厚測(cè)量并記錄在零件上，為后續(xù)的車(chē)加工等關(guān)鍵工序提供了依據(jù)。通過(guò)這一系列的工藝改進(jìn)，找到了一種較為可靠、穩(wěn)定的工藝路線和加工方法，既降低了生產(chǎn)成本和廢品率，又提高了經(jīng)濟(jì)效益，為解決同類零件的加工提供了可資借鑒的工藝方法。