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时间:2019-01-09
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1、收扩喷口安装边的工艺改进 摘要:某锥形安装边是发动机收扩喷口的主要承力部件,其铸造高温合金材料使零件加工性能较差,前后安装边的轴线偏置、薄壁,造成零件加工中定位装夹不稳定。现场加工存在加工质量不稳定,周期长,效率低的问题。本文从现场的实际问题出发,结合产品的设计结构特点,对零件的加工工艺重新进行规划设计,针对原零件工艺的弊端,制定改进措施,旨在能最大限度地提高安装边的制造水平。 关键词:安装边;薄壁;基准调整;工序合并;夹具 中图分类号:V228文献标识码:A 0.引言 随着航空发动机设计性能的
2、不断提高,发动机零件的设计结构和材料性能越来越趋于复杂和优质,这样给航空零件的质量和效率带来新的挑战,收扩喷口安装边是航空发动机的重要部件,复杂结构造成零件质量不稳定加工周期长,影响组件装配和加工质量和效率。由于单件加工的差异性,在排故中,新件与原台件的互换性差,调整和修配的周期加长。随着生产规模的扩大,解决此安装边质量和效率问题是非常必要的。 1.零件概述 1.1零件结构5 收扩喷口安装边为发动机收扩喷口的主要承力部件,该件为扇形锥环块结构,通过侧面的两两贴合装配形成一个锥台状环形零件。零件材料为
3、铸造高温合金,规格约200×140×60mm,锥面壁厚为0.8mm。装配结构为向心侧面精密孔系两两贴合,通过精密长销、锁紧螺母等紧固连接,形成组合件。安装边前后方向上设计有外延的安装端面,后部连接喷口。 1.2原加工路线及分析 1.2.1加工流程 (前略)―去毛刺―钻工艺孔―去毛刺―粗磨右侧面―粗磨左侧面―去毛刺―铣镗右侧―铣镗左侧―磨右侧面―磨左侧面―去毛刺―铣右内侧45°面―铣右侧45°面―铣左内侧45°面―铣左侧45°面―去毛刺―铣右内侧槽―铣左内侧槽―去毛刺―洗涤―荧光检查―洗涤―最终检验
4、 1.2.2存在问题 (1)粗基准偏差大。 (2)定位基准的位置精度差。 (3)设计结构的偏置。 (4)工序分散加工误差较大。 上述问题导致零件加工质量不稳定,造成组件质量状态低下,存在组合后圆度状态差,影响发动机部件的一些性能指标。 2.改进措施制定和验证 2.1确定改进方向和措施 对加工问题进行整理分类,从加工稳定性和集中性两方面入手,制定改进方案。 设计(铸件)基准部位偏差大,单件加工后状态差:依据互为基准原则,兼顾薄弱环节,转化毛料基准。5 基准加工工序,两次加工,钻孔工序钻具
5、及刀具状态不好,导致基准偏差较大:设计铣镗夹具,工序合并,一次装夹完成基准加工,保证基准一致性。 零件大小端不处于同一轴线位置,小端偏摆,侧面与孔的垂直度偏差,小端状态不稳定:合并磨侧面工序与铣镗两侧面,一次装夹加工;夹具设置适应性可调辅助支撑,增强系统刚性,避免加工让刀和定位不准。 内侧槽等部位加工分散,定位基准不统一:合并工序,与侧面/孔结构同一工序加工,重点是围绕同一定位基准加工多部位。 2.2改进后的加工路线 (前略)―去毛刺―铣后端面及钻工艺孔―去毛刺―粗磨右侧面―粗磨左侧面―铣镗侧面孔
6、及内测安装面―倒角去毛刺―洗涤―荧光检查―洗涤―最终检验。 2.3改进方案具体实施 2.3.1调整毛料粗基准 结合组件装配加工存在问题,按互为基准的原则,改内锥面三点定位为小端花边外侧两点和大端外圆两点定位。以最薄弱处为控制要点,控制工艺孔位置和组件小端花边壁厚尺寸。 2.3.2定位基准一次装夹加工 按调整后的粗基准,大端轴向基准和工艺孔一同加工,精基准一致性好。 定位:通过夹具上的四处定位销限定回转和径向自由度,后安装边背面限制轴向。5 压紧:爪形压紧头在零件的内锥面上压紧,压紧头的工作部
7、位靠近对应的定位销,压紧部位不出现悬空点,防止加工变形让刀;零件两侧面大螺纹底孔位置设置轴向压紧压板,使零件轴向定位平面与夹具稳定贴合。 改进后工序:铣后端面及钻工艺孔。 加工内容:铣后端基准面、加工定位基准孔。 2.3.3解决零件加工系统刚性差,加工偏摆,工序分散问题 合并铣加工,统一定位基准,一次装夹完成所有的加工内容。由于加工空间紧凑。除了必须定位压紧,还要考虑辅助支撑和走刀干涉问题。 以安装边后基准面和工艺孔为基准,压紧部位在后安装边背面。零件小端侧面和内锥面设计有辅助压紧和支撑。大端主
8、定位基准安装好后,松开小端弹簧支撑,自适应调整支撑位置,锁紧;再压紧小端花边的辅助压板;紧固上侧面辅助支撑。上下、左右、前后均具有刚性支撑,工件系统的刚性增强。 改进后工序:铣镗侧面孔及内侧安装面。 加工内容:铣镗侧面、铣左/右内测槽、凸耳、内侧安装面。 3.验证效果 3.1零件加工质量方面 通过对零件加工的改进调整,零件的加工状态得到显著改善。 基准孔孔距:由偏差0.4mm缩严至0.1mm。 定位面和侧面平面度
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