某型号薄壁机匣加工技术研究

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1、某型号薄壁机匣加工技术研究摘要：文章研究的对象是某科研机型组件中的一个关键薄壁机匣零件，该零件属于典型的大尺寸、空心、薄壁件结构，所以工件刚性差、强度弱，在加工中极易变形。在实际生产加工中通过优化改进，最终使得零件的加工难点得到解决。关键词：薄壁机匣；刚性差；变形前言文章研究的机匣即是某科研机型组件中的一个钦合金材料薄壁类零件。该零件的质量对整个机械系统运行的稳定性起到很关键作用。由于该机匣的重要工作表面为内部流道型面部位，因此对于机匣型腔内部流道部位的表面粗糙度要求较高，以保证工作时的精度要求。零件的材料为TAV6钛合金材料，钛

2、合金材料的特点为导热系数极小，切削热又集中在切削刃附近，所以切削温度很高，使得加工表面容易产生变形，在者钛合金材料的化学性能活泼，在高温下易与大气中的氧、氮等元素化合从而生成硬而脆的物质，加剧刀具磨损，还有钬合金材料弹性模量小，已加工表面的回弹量大，加剧了对刀片后刀面的摩擦，所以这种材料的切削加工性能很差，给机械加工提出了很高的要求，但是由于这种材料的密度小、重量轻、强度高等结构特点，因此在航天航空领域的应用非常广泛，而国外对这种材料的研究比较早，研究的也比较深入，我国对这种材料的研究还比较少，可供借鉴的资料也很少，对于完全掌握这

3、种材料的切削技术还有些难度。1零件结构特点及加工难点分析零件最大外廓几何尺寸为直径<1>500mm,高度147mm,最薄处壁厚仅为2.3mm,属于典型的回转体薄壁件机匣流道示意图。由于工件刚性差、强度弱，加之零件材料为钬合金，因此流道部位粗糙度难以保证，是加工中的一个难点，针对此问题在加工现场进行了大量的攻关试验，最终该问题得到解决。1机匣流道示意2解决流道粗糙度问题优化措施2.1工装夹具的改进为保证流道粗糙度满足图纸要求，加工过程中必须保证整个工艺系统的稳定性，因此进行合理的装夹及定位是非常关键的，另外切削时夹紧力不能过大，一定

4、要掌握好零件的夹紧力度。改善前工装只是定位和压紧了零件的左侧，需加工的型面处与夹紧部位距离较大，形成了悬臂结构，加工时工件很容易产生振动，加工后出现了明显的振纹现象，流道表面的粗糙度不合格2为改善后工装图，新工装增加了辅助支撑装置，避免悬臂结构的出现，加强了工件在加工过程中的刚性，减小工件振动，另外，改进后的夹具将原来的右旋压紧螺栓改为左旋，使零件受力方向与螺栓旋紧方向一致，并在零件外径表面处缠绕工业橡胶带起到减震作用，这些都对减少振动起到一定作用。2.2刀具结构的选择在加工过程中刀具是切削加工的直接作用工具，它的完善、合理程度对

5、切削加工起着决定性的作用，根据零件材料的特性和硬度，来合理的选取相应的刀具加工是相当重要的。加工中试验了两种刀具方案，如图3所示。在试验中发现，通过增大刀柄直径即加强刀柄强度，能大大改善加工表面的质量。其次，刀片的结构也很重要，方案1的刀片悬伸长，连接部位加工时易产生振动，因此会影响加工表面的质量，而方案2选用的圆刀片使得槽刀片悬伸部分由刀体代替，刀片直接由螺钉固定在刀体上，减小了刀具振动，有利于提高加工表面的粗糙度。该方案总体思路采用的是非标专用刀杆结构加通用刀片形式，这样既可以通过特殊设计保证刀具强度，克服加工振动，又可以利用

6、通用刀片的高精度、高性能和低磨损，减少加工变形、回弹，保证尺寸精度。通过优化刀具结构和形式，保证加工型面质量。2.3加工参数的优化切肖1温度高是切削钦合金的显著特点，必须优化切削用量以降低切削温度，其中重要的是确定最佳的切削速度。钛合金切削速度宜低，以免切削温度过高；进给量适中，过大易烧刀，过小则因刀刃在加工硬化层中工作而磨损过快；切削深度可较大，使刀尖在硬化层以下工作，有利于提高刀具耐用度。加工时须加冷却液充分冷却。为了使得流道部位粗糙度能够满足技术要求，实际加工过程中，在切削加工参数上进行了大量试验，最终确定粗、精车加工参数。

7、粗加工切削参数转速n=35r/min,进给f=0.15mm/r,切深ap=O.5mm，精加工转速n=35r/min，进给f=0.05mm/r，切深ap=O.05mmo3结束语通过对该机匣的研制，使我们对薄壁件的变形及钛合金的机加性能有了更深的了解；对薄壁零件的特点、加工中的关键问题、变形的影响因素以及如何制定行之有效的控制措施，有了新的认识。