蜂窩環(huán)類零件及其組件工藝改進(jìn)

王　蓮（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧　沈陽　110043）

蜂窩環(huán)類零件及其組件工藝改進(jìn)

王蓮
（中航工業(yè)沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧沈陽110043）

摘要：本文以某發(fā)動(dòng)機(jī)蜂窩環(huán)類零件的加工關(guān)鍵、難點(diǎn)為中心，集中筆墨論述在原有加工方法的基礎(chǔ)上，通過減少加工余量，控制零件的加工變形，降低毛料成本，提高零件加工效率及加工精度的工藝優(yōu)化方案設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：薄壁零件；精化毛料；零件變形；工藝路線

1　概述

蜂窩環(huán)類零件及其組件，基體材料為GH4169，組件內(nèi)孔為蜂窩結(jié)構(gòu)。由于高溫合金自身為難加工材料，且零件為薄壁易變形零件，毛料余量大，單件在加工過程中產(chǎn)生較大的加工應(yīng)力無法釋放。組件通過釬焊等特種工藝的高溫作用，零件的加工應(yīng)力釋放出來，導(dǎo)致零件繼續(xù)變形，無法滿足設(shè)計(jì)圖紙的要求。為降低零件在加工過程中的變形，通過優(yōu)化毛料、調(diào)整工裝結(jié)構(gòu)、制定新版工藝路線，經(jīng)過反復(fù)的加工驗(yàn)證，成功解決了蜂窩類零件變形難控制的問題，保證了設(shè)計(jì)圖紙的要求，提高了產(chǎn)品的合格率。

2　加工難點(diǎn)分析

蜂窩環(huán)類零件，基體材料為GH4169，由于切削溫度高，材料本身的導(dǎo)熱性能又很差，工件極易產(chǎn)生變形，精度不易保證；其蜂窩組件，零件外圓直徑公差較小，僅為0.02，零件最小壁厚為1.5，尺寸精度要求較高，加工過程中余量較大，零件外圓尺寸余量為24.5，內(nèi)孔尺寸余量為46，軸向尺寸余量為13。單件在加工過程中殘留的加工應(yīng)力，在組件釬焊及時(shí)效的過程中，受高溫作用，應(yīng)力釋放出來，導(dǎo)致零件繼續(xù)變形，使零件最大的變形量在1左右，超出了零件的余量范圍，無法滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

因此，如何控制薄壁零件變形，正是我們需要解決的重點(diǎn)問題。

對零件進(jìn)行工藝分析后，確定優(yōu)化關(guān)鍵、難點(diǎn)4項(xiàng)：（1）精化單件毛料尺寸，降低加工余量，減少加工過程中殘留的加工應(yīng)力，減少零件變形；（2）確定新版工藝路線，調(diào)整精車工序零件加工余量，使精車工序余量均勻，減少零件變形；（3）編制臨時(shí)工裝圖紙，調(diào)整零件裝夾方式，調(diào)整夾具止口尺寸，保證零件加工順利進(jìn)行；（4）在電解磨的加工過程中，調(diào)整加工參數(shù)，選擇出最優(yōu)化的加工參數(shù)以減少零件變形。

3　優(yōu)化方案的制定

3.1新版毛料的制定。以某一蜂窩零件為例，經(jīng)過仔細(xì)分析與計(jì)算，最終確定新版毛料的尺寸。零件外圓加工余量為由24.5降低為14.5，內(nèi)孔加工余量由46降低為34，（在加工過程中留工藝臺，因此加工余量較大），軸向加工余量由13降低為10。經(jīng)計(jì)算，毛料最終的重量為13kg，相對于原始毛料重量18kg，節(jié)約材料28%，單臺降低毛料成本2000元。

3.2新版工藝路線的制定。GH4169為鎳基變形高溫合金，其加工特點(diǎn)為切削加工性差、切削變形大、加工硬化傾向大、切削力大且波動(dòng)大、切削溫度高、刀具易磨損、表面質(zhì)量和精度不易保證。由于切削溫度高，材料本身的導(dǎo)熱性很差，工件極易產(chǎn)生熱變形，故精度不易保證。

結(jié)合高溫合金的材料特點(diǎn)，調(diào)整蜂窩環(huán)各工序之間的加工尺寸，最終確定單件工藝路線為：毛料圖表—粗車基準(zhǔn)面—粗車外圓—粗車內(nèi)孔—精車外圓—精車內(nèi)孔—洗滌—熒光檢驗(yàn)—洗滌—最終檢驗(yàn)—包裝入庫。

組件的工藝路線為：集件圖表—釬焊—時(shí)效—修復(fù)基準(zhǔn)—磨端面—車基準(zhǔn)面—研磨一端面—磨另一端面—精車外圓—車去內(nèi)工藝凸臺—電火花磨內(nèi)孔—加工外型—標(biāo)印—加工槽及型面—清理—洗滌—最終檢驗(yàn)—靜平衡—包裝入庫。

3.3臨時(shí)工裝的制定。由于零件毛料尺寸發(fā)生變化，粗車過程中尺寸需要作相應(yīng)的調(diào)整，導(dǎo)致零件在加工過程中夾具止口尺寸也隨之發(fā)生變化，其中涉及到蜂窩環(huán)精車外圓工序以及組件精車外型面兩工序夾具尺寸的變化，同時(shí)調(diào)整零件裝夾方式，將軸向夾緊調(diào)整為端面壓緊，較小零件加工過程的受力變形，提高零件的加工精度。

3.4加工方案的制定。單件蜂窩零件的加工過程中，在精車外圓的時(shí)候采用內(nèi)孔定位，保證外圓兩個(gè)直徑之間的同軸度為0.03，再以外圓定位加工內(nèi)孔，加工內(nèi)孔前找正外圓跳動(dòng)不大于0.03，這樣加工完成的零件內(nèi)外圓的跳動(dòng)不大于0.05。簡言之，在加工單件的過程中，既要保證零件內(nèi)外圓的同軸度不大于0.05，又要保證零件兩個(gè)外圓之間的同軸度不大于0.05。

蜂窩組件，通過釬焊、焊接后時(shí)效等特種工藝，零件的變形量一般在0.3左右，經(jīng)過修復(fù)基準(zhǔn)、磨平面、研磨等粗加工工序，修復(fù)精車過程中的夾具止口，使夾具止口與零件外圓及蜂窩焊接前內(nèi)孔保持同軸。在精車外圓時(shí)，以內(nèi)孔定位，找正外圓表面跳動(dòng)不大于0.05，這樣避免了零件的偏心問題。同時(shí)，其精車工序須在數(shù)控設(shè)備上進(jìn)行，加工過程中要合理的選擇刀具材料、刀具結(jié)構(gòu)、切削參數(shù)，制定合理的走刀路線，以滿足零件加工。對于零件內(nèi)孔的蜂窩結(jié)構(gòu)，優(yōu)先采用加工應(yīng)力較小的電解磨加工。在電解磨加工過程中，要合理的選擇電極材料，優(yōu)先選擇導(dǎo)電性能良好的紫銅。紫銅組織細(xì)密，含氧量低，無氣孔、沙眼、裂紋、雜質(zhì)，而且電阻小，發(fā)熱量小，適合精打、細(xì)打，并且價(jià)格實(shí)惠。其次是在加工過程中要合理的控制加工參數(shù)。經(jīng)過反復(fù)的加工驗(yàn)證，選擇出最合理的加工參數(shù)見表1。

表1　電解磨內(nèi)孔工藝參數(shù)

結(jié)語

通過對蜂窩類零件及其蜂窩組件的工藝研究，找出了薄壁零件易變形的加工難點(diǎn)，確定了具體的加工方案，解決了薄壁零件加工易變形的困難，從而優(yōu)化了工藝路線、工藝參數(shù)。結(jié)果表明工藝路線、工藝參數(shù)可行，零件加工符合設(shè)計(jì)要求，為類似零件的機(jī)械制造加工提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]韓榮第，金遠(yuǎn)強(qiáng).航天用特殊材料加工技術(shù)[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2007.

[2]柯明揚(yáng).機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1996.

[3]張幼楨.金屬切削原理及刀具[M].北京：國防工業(yè)出版社，1990.

[4]黃鶴汀，吳善元.機(jī)械制造技術(shù)[M].北京：北京機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

中圖分類號：V214

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A