軸承座研制工藝攻關(guān)

馮彥瑾 孟迪 李齊 王熔

摘 要：發(fā)動機(jī)中的軸承座作為轉(zhuǎn)動件軸承的支撐承力關(guān)鍵零部件，其精度要求高，加工難度大，本文通過總結(jié)工廠實(shí)際經(jīng)驗(yàn)而成，并對類似工件有一定參考價值。

關(guān)鍵詞：工藝難點(diǎn);毛坯;改進(jìn)

1 研制任務(wù)來源

某發(fā)動機(jī)軸承座零件加工合格率常年徘徊在20%以下，已嚴(yán)重影響交付任務(wù)，因此需對該零件的加工工藝進(jìn)行研究。

2 概述

近幾年，我國航空事業(yè)蓬勃發(fā)展，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)提出更高的要求，產(chǎn)品趨于體積小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，從而產(chǎn)生了許多新結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，給加工過程帶來了新的挑戰(zhàn)。

我單位承制的軸承座，在某型發(fā)動機(jī)中起到封嚴(yán)和潤滑的作用。該零件毛坯由K4169精密鑄造而成，毛坯等級CT6級，基體材料為典型鎳基高溫合金。零件呈現(xiàn)難加工，毛坯制造難度大等特點(diǎn)。

3 攻關(guān)研究情況

3.1工藝難點(diǎn)分析

零件尺寸要求精度高，毛坯制造難度大，內(nèi)腔中存在多處空間交點(diǎn)至機(jī)加到毛坯尺寸，尺寸難以保證毛坯基準(zhǔn)偏心或局部余量不足，導(dǎo)致后續(xù)加工余量不足等問題。

3.2工藝難點(diǎn)

影響軸承座的工藝難點(diǎn)主要有以下幾個方面：

（1）零件錐面在發(fā)動機(jī)中起到封嚴(yán)作用，若錐面存在毛坯面或缺陷，裝機(jī)時會發(fā)生漏油現(xiàn)象，影響發(fā)動機(jī)使用;

（2）滑油通過特定角度經(jīng)零件內(nèi)腔油路孔潤滑發(fā)動機(jī)，油路存在多處空間角度，流量不易保證，影響發(fā)動機(jī)供油;

（3）零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，內(nèi)腔油路存在多處空間角度尺寸，若采用分工序加工，空間焦點(diǎn)尺寸難以保證;自內(nèi)腔油路改為五軸加工后，統(tǒng)計零件加工時長，加工一件零件生產(chǎn)周期約10h/件，五軸設(shè)備資源緊張，該工序已成為我單位瓶頸工序;

（4）部分機(jī)加和機(jī)加到毛坯尺寸受毛坯制造、毛坯基準(zhǔn)等因素尺寸難以保證。

3.3攻關(guān)措施

3.3.1 協(xié)調(diào)設(shè)計更改零件錐面結(jié)構(gòu)并修改毛坯模具，增大加工余量。原模具錐面最小處直徑由錐面與毛坯面共同形成，受毛坯加工約束，錐面最小直徑約φ7，毛坯單邊加工余量約0.5mm，錐面加工后易存在毛坯面，影響裝機(jī)使用。針對余量不足，協(xié)調(diào)設(shè)計在不影響裝配的前提下調(diào)整零件結(jié)構(gòu)，并于毛坯車間討論增大錐面加工余量的可行性。將錐面最小直徑φ7減小至約φ5，單邊加工余量由0.5mm增加至1.5mm加工余量，能有效保證加工質(zhì)量。

3.3.2 改進(jìn)流量試驗(yàn)夾具，新增電火花專用夾具

1）滑油通過特定角度經(jīng)零件內(nèi)腔油路孔噴射出并起到潤滑發(fā)動機(jī)的作用。該零件流量試驗(yàn)結(jié)果易受孔徑大小，油孔角度，油壓等因素影響。經(jīng)現(xiàn)場跟蹤，發(fā)現(xiàn)流量試驗(yàn)時C孔滑油經(jīng)常濺射至A面后反彈回油孔造成D孔流量值偏大。因C孔在內(nèi)槽端面其位置工裝不易堵塞。正所謂堵不如疏，考慮C孔位置和結(jié)構(gòu)，改制流試夾具并在原有結(jié)構(gòu)上新增安裝邊靠緊B面，防止C孔滑油回彈至油孔，保證流量試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2）現(xiàn)場長期使用拼裝夾具加工流量孔，零件加工穩(wěn)定性不如專用工裝，且每次加工前需計算加工點(diǎn)位，零件準(zhǔn)備周期長。結(jié)合上述問題，現(xiàn)已申請并制造回兩套專用工裝。結(jié)合現(xiàn)場長期加工實(shí)際情況，摸索出加工參數(shù)并在工藝規(guī)程中明確要求“在圖示孔徑公差范圍內(nèi)，孔徑可先按下差加工，流量試驗(yàn)不合格后再逐步加大孔徑，每次加大孔徑推薦值為0.02-0.03mm”。

3.3.3 內(nèi)腔油路采用五軸一次性加工，內(nèi)螺紋由五軸一次加工，分解為五軸鉆孔，數(shù)車加工內(nèi)螺紋。

（1）采用傳統(tǒng)三軸或四軸立式加工中心分工序加工，存在重復(fù)裝夾和找正誤差，空間交點(diǎn)尺寸難以保證，故采用五軸一次性加工保證交點(diǎn)尺寸;

（2）2019年隨機(jī)抽取20件五軸工序加工時長，加工周期約10h/件，因單位僅有一臺五軸，該工序加工周期長，故此工序已成為我單位瓶頸工序，急需提高加工效率，縮減加工周期。跟蹤現(xiàn)場實(shí)際加工情況發(fā)現(xiàn)，造成該工序加工周期長的因素有以下三點(diǎn)：1零件材料K4169硬度高，難切削，刀具易磨損;2內(nèi)螺紋加工時長約4h，內(nèi)螺紋原加工路線為先鉆φ11螺紋底孔再用φ9螺紋銑刀按每層0.2mm螺紋銑削0.5625-18UNJF-2B，因材料難加工，刀具剛性不足，存在讓刀的現(xiàn)象，故每次加工完后需重復(fù)加工2-3次方可加工到尺寸;3因該工序存在多尺寸需采用計量檢測，計量等待周期長。為了解決上述三項嚴(yán)重影響加工周期，借用質(zhì)量工具分析，分別從設(shè)備、方法上擬采用以下三點(diǎn)措施：

1）本工序刀具均選用材料為硬質(zhì)合金的刀具，該材料具有較好剛性和切削性能;

2） 更改工藝路線，由原一道五軸工序加工內(nèi)螺紋拆分為五軸工序加工φ11螺紋底孔，數(shù)車工序加工0.5625-18UNJF-2B內(nèi)螺紋;

3）部分尺寸采用通用檢測手段進(jìn)行檢測，縮短檢測周期，提高加工效率。

3.3.4 協(xié)調(diào)設(shè)計和毛坯單位調(diào)整毛坯尺寸并改制毛坯，取消部分毛坯尺寸要求。1）工藝50工序鉆孔3×φ6.9（+0.02，0）因支靠面與零件軸線不垂直，鉆孔后存在1-2個孔壁厚小于0.7mm，影響后續(xù)裝機(jī)使用。原毛坯軸向基準(zhǔn)面小，加工前找正誤差大，車工加工端面A與軸線不垂直進(jìn)而影響50工序加工，在不影響發(fā)動機(jī)使用的前提下，協(xié)調(diào)設(shè)計適當(dāng)增加毛坯余量;2）與設(shè)計溝通，部分機(jī)加至毛坯尺寸僅用于毛坯模具設(shè)計限位用，不影響裝配關(guān)系，故取消檢查23.8、11.5等部分尺寸。

3.4攻關(guān)效果

2020年軸承座（毛坯改制后）加工4批次共27件，其中合格22件，報廢5件，辦單1件，一次交檢合格率81.48%。分析6件超差零件問題分布，1件毛坯缺肉，1件流量試驗(yàn)不合格，2件碰傷，2件尺寸超差。綜上所述本次軸承座研究加工難點(diǎn)基本解決，能滿足小批試制。

4 結(jié)論

通過軸承座工藝研究，零件合格率由不足20%提至81.48%，可滿足小批生產(chǎn)的要求，通過固化加工方法、明確加工參數(shù)、細(xì)化加工步驟，為持續(xù)穩(wěn)定加工出合格產(chǎn)品提供技術(shù)上的保障。

（中航動力株洲航空零部件制造有限公司，湖南 株洲 412002）