李瑩++陳要武++楊平++韓博++張繼軍
摘 要:某錐形安裝邊是發動機收擴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定?,F場加工存在加工質量不穩定,周期長,效率低的問題。本文從現場的實際問題出發,結合產品的設計結構特點,對零件的加工工藝重新進行規劃設計,針對原零件工藝的弊端,制定改進措施,旨在能最大限度地提高安裝邊的制造水平。
關鍵詞:安裝邊;薄壁;基準調整;工序合并;夾具
中圖分類號:V228 文獻標識碼:A
0.引言
隨著航空發動機設計性能的不斷提高,發動機零件的設計結構和材料性能越來越趨于復雜和優質,這樣給航空零件的質量和效率帶來新的挑戰,收擴噴口安裝邊是航空發動機的重要部件,復雜結構造成零件質量不穩定加工周期長,影響組件裝配和加工質量和效率。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,調整和修配的周期加長。隨著生產規模的擴大,解決此安裝邊質量和效率問題是非常必要的。
1.零件概述
1.1 零件結構
收擴噴口安裝邊為發動機收擴噴口的主要承力部件,該件為扇形錐環塊結構,通過側面的兩兩貼合裝配形成一個錐臺狀環形零件。零件材料為鑄造高溫合金,規格約200×140×60mm,錐面壁厚為0.8mm。裝配結構為向心側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計有外延的安裝端面,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—粗磨右側面—粗磨左側面—去毛刺—銑鏜右側—銑鏜左側—磨右側面—磨左側面—去毛刺—銑右內側45°面—銑右側45°面—銑左內側45°面—銑左側45°面—去毛刺—銑右內側槽—銑左內側槽—去毛刺—洗滌—熒光檢查—洗滌—最終檢驗
1.2.2 存在問題
(1)粗基準偏差大。
(2)定位基準的位置精度差。
(3)設計結構的偏置。
(4)工序分散加工誤差較大。
上述問題導致零件加工質量不穩定,造成組件質量狀態低下,存在組合后圓度狀態差,影響發動機部件的一些性能指標。
2.改進措施制定和驗證
2.1 確定改進方向和措施
對加工問題進行整理分類,從加工穩定性和集中性兩方面入手,制定改進方案。
設計(鑄件)基準部位偏差大,單件加工后狀態差:依據互為基準原則,兼顧薄弱環節,轉化毛料基準。
基準加工工序,兩次加工,鉆孔工序鉆具及刀具狀態不好,導致基準偏差較大:設計銑鏜夾具,工序合并,一次裝夾完成基準加工,保證基準一致性。
零件大小端不處于同一軸線位置,小端偏擺,側面與孔的垂直度偏差,小端狀態不穩定:合并磨側面工序與銑鏜兩側面,一次裝夾加工;夾具設置適應性可調輔助支撐,增強系統剛性,避免加工讓刀和定位不準。
內側槽等部位加工分散,定位基準不統一:合并工序,與側面/孔結構同一工序加工,重點是圍繞同一定位基準加工多部位。
2.2 改進后的加工路線
(前略)—去毛刺—銑后端面及鉆工藝孔—去毛刺—粗磨右側面—粗磨左側面—銑鏜側面孔及內測安裝面—倒角去毛刺—洗滌—熒光檢查—洗滌—最終檢驗。
2.3 改進方案具體實施
2.3.1 調整毛料粗基準
結合組件裝配加工存在問題,按互為基準的原則,改內錐面三點定位為小端花邊外側兩點和大端外圓兩點定位。以最薄弱處為控制要點,控制工藝孔位置和組件小端花邊壁厚尺寸。
2.3.2 定位基準一次裝夾加工
按調整后的粗基準,大端軸向基準和工藝孔一同加工,精基準一致性好。
定位:通過夾具上的四處定位銷限定回轉和徑向自由度,后安裝邊背面限制軸向。
壓緊:爪形壓緊頭在零件的內錐面上壓緊,壓緊頭的工作部位靠近對應的定位銷,壓緊部位不出現懸空點,防止加工變形讓刀;零件兩側面大螺紋底孔位置設置軸向壓緊壓板,使零件軸向定位平面與夾具穩定貼合。
改進后工序:銑后端面及鉆工藝孔。
加工內容:銑后端基準面、加工定位基準孔。
2.3.3 解決零件加工系統剛性差,加工偏擺,工序分散問題
合并銑加工,統一定位基準,一次裝夾完成所有的加工內容。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。
以安裝邊后基準面和工藝孔為基準,壓緊部位在后安裝邊背面。零件小端側面和內錐面設計有輔助壓緊和支撐。大端主定位基準安裝好后,松開小端彈簧支撐,自適應調整支撐位置,鎖緊;再壓緊小端花邊的輔助壓板;緊固上側面輔助支撐。上下、左右、前后均具有剛性支撐,工件系統的剛性增強。
改進后工序:銑鏜側面孔及內側安裝面。
加工內容:銑鏜側面、銑左/右內測槽、凸耳、內側安裝面。
3.驗證效果
3.1 零件加工質量方面
通過對零件加工的改進調整,零件的加工狀態得到顯著改善。
基準孔孔距:由偏差0.4mm縮嚴至0.1mm。
定位面和側面平面度: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縮嚴至0.2mm。
零件質量狀態改善明顯。
3.2 零件加工效率方面
(1)周轉時間縮短:改進前加工工序為29道,改進后工序數量為17道,每批次加工節省周轉時間為:(29-17)×15=180分鐘。
(2)加工時間減少:改進前加工準備時間為250分鐘,加工時間為395分鐘,改進后加工準備時間為210分鐘,加工時間為310分鐘。
零件的加工效率顯著提高。
參考文獻
[1]劉友才,肖繼德.機床夾具設計[M].北京:機械工業出版社,1997.
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