航空發(fā)動(dòng)機(jī)小型作動(dòng)筒零件加工工藝方案改進(jìn)

（沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)小型作動(dòng)筒零件加工工藝方案改進(jìn)

王 浩 王建新

（沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043）

本文研究的是航空發(fā)動(dòng)機(jī)小型作動(dòng)筒零件切削加工過程，主要利用對零件的接嘴進(jìn)行高速螺旋銑削、內(nèi)孔的絎磨加工和消除零件安裝面變形等方法進(jìn)行加工實(shí)驗(yàn)，最終解決了作動(dòng)筒零件加工周期長，無法保證零件內(nèi)孔的高精度要求及加工變形導(dǎo)致的質(zhì)量不穩(wěn)定等難題。

螺旋銑削；絎磨；變形

引言

作動(dòng)筒零件外形小巧，但在發(fā)動(dòng)機(jī)中屬于傳動(dòng)元件。該零件是由筒體、接嘴和安裝板三部分組成，而且零件的所有表面均為加工表面，尤其是這三部分的加工表面及尺寸要求較高，這使零件的加工工藝過程相對復(fù)雜，其工藝過程包括車、銑、磨、鉗、電加工等一系列過程，以往這樣的加工過程零件交付周期在20天左右。零件的內(nèi)孔粗糙度為Ra0.2,圓柱度0.01mm，現(xiàn)階段即使高精度內(nèi)圓磨床也很難保證此項(xiàng)技術(shù)要求，零件合格率低。另外在零件安裝板處，壁厚僅為2mm，以往加工完成后零件變形嚴(yán)重，很難保證安裝面到零件內(nèi)孔的距離要求，需多次人工修復(fù)，質(zhì)量極其不穩(wěn)定。

那么，要提高零件加工效率和零件加工精度需要解決哪些問題，如何保證零件的交付質(zhì)量呢？下面就此作動(dòng)筒零件加工為例來闡述一下實(shí)現(xiàn)此零件工藝改進(jìn)的全過程。

1 原因分析

1.1 零件加工周期長、加工效率低

零件外形相對復(fù)雜是零件設(shè)計(jì)時(shí)對其性能的要求，不能因其加工周期問題去更改設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，而且這樣也會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)的性能受之影響，所以加工工藝流程對零件加工周期和效率影響較大。具體來說，其原工藝過程中車、銑、磨、鉗、電加工等一系列加工工序交錯(cuò)進(jìn)行，而且在車削后進(jìn)行銑削，然后再進(jìn)行車削，再銑削……以零件其中一處接嘴加工時(shí)工序安排為例，工序安排如下：

線切割外形—銑外形余量—車螺紋—鉆內(nèi)孔—車錐度面

顯而易見，零件加工工序冗雜，是導(dǎo)致零件加工周期長、效率低的主要原因。

1.2 零件內(nèi)孔精度不易保證導(dǎo)致合格率低下

零件的內(nèi)孔粗糙度為Ra0.2、圓柱度0.01mm，原工藝方案是采用內(nèi)圓磨削的方式，但由于零件的內(nèi)孔直徑僅為20mm，加工時(shí)砂輪的線速度較低，所以加工后的內(nèi)孔表面粗糙度最高僅為Ra0.4，達(dá)不到設(shè)計(jì)圖紙要求，為滿足零件的使用要求需進(jìn)行人工拋光零件內(nèi)孔表面，但由于零件的內(nèi)孔較小，拋光難度較大，圓柱度0.01mm時(shí)有超差，最終導(dǎo)致合格率低下。

1.3 零件安裝板處加工變形嚴(yán)重質(zhì)量不穩(wěn)定

安裝板處加工前為實(shí)體結(jié)構(gòu)，最終加工后為懸臂結(jié)構(gòu)，板厚為2mm，這樣當(dāng)經(jīng)過電加工、銑加工、車加工等復(fù)雜的加工工序后，將零件中間大部分余量去除，零件基體內(nèi)存在較大的加工殘余應(yīng)力和材料的殘余應(yīng)力會(huì)隨著表面余量的逐漸減少而逐步釋放，在最終零件成型時(shí)造成零件安裝板面變形，變形量為0.03～0.05mm。

2 解決措施

針對以上分析的三方面的原因，首先對零件的加工工序進(jìn)行優(yōu)化，將原工藝過程中車、銑、磨、鉗、電加工等一系列交錯(cuò)的加工工序調(diào)整為順次加工，避免因反復(fù)周轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的周期。但其中銑削后的車螺紋、車錐度面工序不可缺少，這成為周轉(zhuǎn)過程中的一項(xiàng)瓶頸問題，若想解決這項(xiàng)問題，需將車螺紋、車錐度面工序合并到銑削加工工序中，但螺紋和錐度面在數(shù)控銑床上加工存在一定的難度。最終采用螺旋進(jìn)刀、多刀路、高速切削方式進(jìn)行加工零件的錐面，加工錐面時(shí)采用帶圓角的立式銑刀，這樣才能保證錐面的表面粗糙度可達(dá)Ra0.8以上。在螺紋的加工上選用小直徑、短刃長的螺紋銑刀進(jìn)行銑削，銑削時(shí)采用由下至上的加工方式并應(yīng)用TURN編程指令手工編程，這樣既可控制螺紋的中徑尺寸要求又能保證加工螺紋時(shí)的刀具強(qiáng)度。這種方法，雖然實(shí)際的切削加工時(shí)間并未縮短，但中間避免了零件的周轉(zhuǎn)，將幾道工序合并成一道工序，一次裝夾完成幾道工序的加工。

其次，對于零件內(nèi)孔精度不易保證導(dǎo)致合格率低下的問題，是由于零件的內(nèi)孔小而必須采用直徑小于零件內(nèi)孔的砂輪，所以將原磨加工方法改為絎磨加工，以提高零件的表面粗糙度要求。

再次，對于零件安裝板處加工變形嚴(yán)重的問題，需先將零件加工成型，端面預(yù)留少許余量0.1～0.15mm，讓零件內(nèi)部的應(yīng)力充分釋放，然后采用內(nèi)孔和端面定位，進(jìn)行磨削端面。

3 加工驗(yàn)證和試驗(yàn)結(jié)論

根據(jù)以上制定措施，分別對以上三種措施進(jìn)行了實(shí)際加工驗(yàn)證。

零件加工中電加工、車、銑、磨、鉗等一系列過程依次進(jìn)行，加工設(shè)備不發(fā)生重疊現(xiàn)象，這樣就可將加工過程像流水一樣一一安排到各個(gè)工序中，但這樣一來，其中的瓶頸工序就制約整條生產(chǎn)鏈的加工周期，必須將其中的瓶頸工序的加工效率提升起來。銑削型面、螺紋、錐度面工序?yàn)榇隧?xiàng)加工中的難點(diǎn)和加工瓶頸，通過采用高速銑削的加工方法完成了型面和錐度面的加工，而且此方法加工的零件表面粗糙度比設(shè)計(jì)圖紙要求的還高出一個(gè)等級(jí)，錐度面的精度要求通過著色法檢查完全符合標(biāo)準(zhǔn)要求，整個(gè)工序的加工時(shí)間在30min以內(nèi)，符合零件的加工節(jié)拍。另外，將原內(nèi)孔進(jìn)行絎磨加工后，零件的內(nèi)孔表面粗糙度可達(dá)Ra0.2或更好一些，僅在同軸度方面要損失一些，較原來的0.02mm增大了0.005mm，但此項(xiàng)技術(shù)條件仍然符合設(shè)計(jì)圖紙的要求。對于防止零件安裝板處加工變形嚴(yán)重的問題，采取了預(yù)留余量的方法，但原方案中預(yù)留0.1～0.15mm余量再進(jìn)行磨削加工，加工后零件平面變形0.02～0.04mm，經(jīng)過研究后，將余量改為0.05～0.10mm，這樣零件的平面變形量為0.02mm以內(nèi)，最終符合設(shè)計(jì)圖紙的要求，零件合格交付。

結(jié)語

本文通過以上對航空作動(dòng)筒零件加工過程的優(yōu)化、內(nèi)孔加工精度的保證、加工變形問題的解決三個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究，并針對加工過程中工藝流程的安排提出了一套全新的加工方法，使整個(gè)加工過程的效率提升50%以上。將工序中的難點(diǎn)和制約加工效率的瓶頸問題一一排除解決，大膽采用了先進(jìn)的加工方法——絎磨加工，使目前航空作動(dòng)筒類零件的加工問題得到了進(jìn)一步的解決，產(chǎn)品的交付質(zhì)量又上了一個(gè)臺(tái)階。

[1] 王潤孝.先進(jìn)制造技術(shù)導(dǎo)論[M]. 北京：科學(xué)出版社，2004.

TH137

A

王浩，男，工程師，畢業(yè)于沈陽航空工業(yè)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化專業(yè)，2005年8月投身于中航工業(yè)黎明，主要研究航空結(jié)構(gòu)件零件的加工。