收擴(kuò)噴口安裝邊的工藝改進(jìn)

李瑩++陳要武++楊平++韓博++張繼軍

摘 要：某錐形安裝邊是發(fā)動機(jī)收擴(kuò)噴口的主要承力部件，其鑄造高溫合金材料使零件加工性能較差，前后安裝邊的軸線偏置、薄壁，造成零件加工中定位裝夾不穩(wěn)定?，F(xiàn)場加工存在加工質(zhì)量不穩(wěn)定，周期長，效率低的問題。本文從現(xiàn)場的實(shí)際問題出發(fā)，結(jié)合產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對零件的加工工藝重新進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，針對原零件工藝的弊端，制定改進(jìn)措施，旨在能最大限度地提高安裝邊的制造水平。

關(guān)鍵詞：安裝邊；薄壁；基準(zhǔn)調(diào)整；工序合并；夾具

中圖分類號：V228 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0.引言

隨著航空發(fā)動機(jī)設(shè)計(jì)性能的不斷提高，發(fā)動機(jī)零件的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和材料性能越來越趨于復(fù)雜和優(yōu)質(zhì)，這樣給航空零件的質(zhì)量和效率帶來新的挑戰(zhàn)，收擴(kuò)噴口安裝邊是航空發(fā)動機(jī)的重要部件，復(fù)雜結(jié)構(gòu)造成零件質(zhì)量不穩(wěn)定加工周期長，影響組件裝配和加工質(zhì)量和效率。由于單件加工的差異性，在排故中，新件與原臺件的互換性差，調(diào)整和修配的周期加長。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，解決此安裝邊質(zhì)量和效率問題是非常必要的。

1.零件概述

1.1 零件結(jié)構(gòu)

收擴(kuò)噴口安裝邊為發(fā)動機(jī)收擴(kuò)噴口的主要承力部件，該件為扇形錐環(huán)塊結(jié)構(gòu)，通過側(cè)面的兩兩貼合裝配形成一個(gè)錐臺狀環(huán)形零件。零件材料為鑄造高溫合金，規(guī)格約200×140×60mm，錐面壁厚為0.8mm。裝配結(jié)構(gòu)為向心側(cè)面精密孔系兩兩貼合，通過精密長銷、鎖緊螺母等緊固連接，形成組合件。安裝邊前后方向上設(shè)計(jì)有外延的安裝端面，后部連接噴口。

1.2 原加工路線及分析

1.2.1 加工流程

（前略）—去毛刺—鉆工藝孔—去毛刺—粗磨右側(cè)面—粗磨左側(cè)面—去毛刺—銑鏜右側(cè)—銑鏜左側(cè)—磨右側(cè)面—磨左側(cè)面—去毛刺—銑右內(nèi)側(cè)45°面—銑右側(cè)45°面—銑左內(nèi)側(cè)45°面—銑左側(cè)45°面—去毛刺—銑右內(nèi)側(cè)槽—銑左內(nèi)側(cè)槽—去毛刺—洗滌—熒光檢查—洗滌—最終檢驗(yàn)

1.2.2 存在問題

（1）粗基準(zhǔn)偏差大。

（2）定位基準(zhǔn)的位置精度差。

（3）設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的偏置。

（4）工序分散加工誤差較大。

上述問題導(dǎo)致零件加工質(zhì)量不穩(wěn)定，造成組件質(zhì)量狀態(tài)低下，存在組合后圓度狀態(tài)差，影響發(fā)動機(jī)部件的一些性能指標(biāo)。

2.改進(jìn)措施制定和驗(yàn)證

2.1 確定改進(jìn)方向和措施

對加工問題進(jìn)行整理分類，從加工穩(wěn)定性和集中性兩方面入手，制定改進(jìn)方案。

設(shè)計(jì)（鑄件）基準(zhǔn)部位偏差大，單件加工后狀態(tài)差：依據(jù)互為基準(zhǔn)原則，兼顧薄弱環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)化毛料基準(zhǔn)。

基準(zhǔn)加工工序，兩次加工，鉆孔工序鉆具及刀具狀態(tài)不好，導(dǎo)致基準(zhǔn)偏差較大：設(shè)計(jì)銑鏜夾具，工序合并，一次裝夾完成基準(zhǔn)加工，保證基準(zhǔn)一致性。

零件大小端不處于同一軸線位置，小端偏擺，側(cè)面與孔的垂直度偏差，小端狀態(tài)不穩(wěn)定：合并磨側(cè)面工序與銑鏜兩側(cè)面，一次裝夾加工；夾具設(shè)置適應(yīng)性可調(diào)輔助支撐，增強(qiáng)系統(tǒng)剛性，避免加工讓刀和定位不準(zhǔn)。

內(nèi)側(cè)槽等部位加工分散，定位基準(zhǔn)不統(tǒng)一：合并工序，與側(cè)面/孔結(jié)構(gòu)同一工序加工，重點(diǎn)是圍繞同一定位基準(zhǔn)加工多部位。

2.2 改進(jìn)后的加工路線

（前略）—去毛刺—銑后端面及鉆工藝孔—去毛刺—粗磨右側(cè)面—粗磨左側(cè)面—銑鏜側(cè)面孔及內(nèi)測安裝面—倒角去毛刺—洗滌—熒光檢查—洗滌—最終檢驗(yàn)。

2.3 改進(jìn)方案具體實(shí)施

2.3.1 調(diào)整毛料粗基準(zhǔn)

結(jié)合組件裝配加工存在問題，按互為基準(zhǔn)的原則，改內(nèi)錐面三點(diǎn)定位為小端花邊外側(cè)兩點(diǎn)和大端外圓兩點(diǎn)定位。以最薄弱處為控制要點(diǎn)，控制工藝孔位置和組件小端花邊壁厚尺寸。

2.3.2 定位基準(zhǔn)一次裝夾加工

按調(diào)整后的粗基準(zhǔn)，大端軸向基準(zhǔn)和工藝孔一同加工，精基準(zhǔn)一致性好。

定位：通過夾具上的四處定位銷限定回轉(zhuǎn)和徑向自由度，后安裝邊背面限制軸向。

壓緊：爪形壓緊頭在零件的內(nèi)錐面上壓緊，壓緊頭的工作部位靠近對應(yīng)的定位銷，壓緊部位不出現(xiàn)懸空點(diǎn)，防止加工變形讓刀；零件兩側(cè)面大螺紋底孔位置設(shè)置軸向壓緊壓板，使零件軸向定位平面與夾具穩(wěn)定貼合。

改進(jìn)后工序：銑后端面及鉆工藝孔。

加工內(nèi)容：銑后端基準(zhǔn)面、加工定位基準(zhǔn)孔。

2.3.3 解決零件加工系統(tǒng)剛性差，加工偏擺，工序分散問題

合并銑加工，統(tǒng)一定位基準(zhǔn)，一次裝夾完成所有的加工內(nèi)容。由于加工空間緊湊。除了必須定位壓緊，還要考慮輔助支撐和走刀干涉問題。

以安裝邊后基準(zhǔn)面和工藝孔為基準(zhǔn)，壓緊部位在后安裝邊背面。零件小端側(cè)面和內(nèi)錐面設(shè)計(jì)有輔助壓緊和支撐。大端主定位基準(zhǔn)安裝好后，松開小端彈簧支撐，自適應(yīng)調(diào)整支撐位置，鎖緊；再壓緊小端花邊的輔助壓板；緊固上側(cè)面輔助支撐。上下、左右、前后均具有剛性支撐，工件系統(tǒng)的剛性增強(qiáng)。

改進(jìn)后工序：銑鏜側(cè)面孔及內(nèi)側(cè)安裝面。

加工內(nèi)容：銑鏜側(cè)面、銑左/右內(nèi)測槽、凸耳、內(nèi)側(cè)安裝面。

3.驗(yàn)證效果

3.1 零件加工質(zhì)量方面

通過對零件加工的改進(jìn)調(diào)整，零件的加工狀態(tài)得到顯著改善。

基準(zhǔn)孔孔距：由偏差0.4mm縮嚴(yán)至0.1mm。

定位面和側(cè)面平面度：由≥0.05mm（不能著色）改善為0.02mm（著色面積90%以上）。

小端弦長：由偏差0.6mm縮嚴(yán)至0.2mm。

零件質(zhì)量狀態(tài)改善明顯。

3.2 零件加工效率方面

（1）周轉(zhuǎn)時(shí)間縮短：改進(jìn)前加工工序?yàn)?9道，改進(jìn)后工序數(shù)量為17道，每批次加工節(jié)省周轉(zhuǎn)時(shí)間為：（29-17）×15=180分鐘。

（2）加工時(shí)間減少：改進(jìn)前加工準(zhǔn)備時(shí)間為250分鐘，加工時(shí)間為395分鐘，改進(jìn)后加工準(zhǔn)備時(shí)間為210分鐘，加工時(shí)間為310分鐘。

零件的加工效率顯著提高。

參考文獻(xiàn)

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