航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓作動(dòng)筒筒體工藝解析

黃晨華 劉曉哲 鄭　楠

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)液壓作動(dòng)筒筒體工藝解析

黃晨華 劉曉哲 鄭楠

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

本文主要對(duì)液壓作動(dòng)筒筒體的加工工藝進(jìn)行解析，簡要介紹了液壓作動(dòng)筒筒體的特點(diǎn)，從結(jié)構(gòu)及精度上進(jìn)行筒體加工工藝的解析，明確筒體的工藝特點(diǎn)，圍繞車削工序、磨削工序、銑削工序、熱處理工序進(jìn)行工藝優(yōu)化改進(jìn)，確定了筒體優(yōu)化改進(jìn)后的工藝路線，并重點(diǎn)介紹了筒體主要工作表面——活塞腔內(nèi)孔和導(dǎo)桿孔的加工過程及控制要點(diǎn)。

液壓作動(dòng)筒筒體；工藝；活塞腔內(nèi)孔；導(dǎo)桿孔

作動(dòng)筒是航空發(fā)動(dòng)機(jī)上的調(diào)節(jié)附件，主要功能是通過筒體內(nèi)活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)加力燃燒室的調(diào)節(jié)環(huán)移動(dòng)，改變噴口截面面積；移動(dòng)壓氣機(jī)可調(diào)葉片的主動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)，轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)葉片；操縱放氣機(jī)構(gòu)打開放氣帶等。作為作動(dòng)筒組件上的主要零件——筒體，其加工質(zhì)量關(guān)系到整個(gè)組件的性能。

液壓作動(dòng)筒筒體主要工作表面是內(nèi)孔，大端為活塞腔內(nèi)孔，小端為導(dǎo)桿孔，小端外部有兩個(gè)接嘴。液壓作動(dòng)筒筒體屬于薄壁件，最薄處壁厚約2mm，材料為1Cr11Ni2W2MoV，毛坯為模鍛件。

1.筒體的工藝分析

1.1從結(jié)構(gòu)上分析

如圖1所示，不銹鋼材料的液壓作動(dòng)筒筒體切削性能較好，結(jié)構(gòu)主體屬于回轉(zhuǎn)體，但其小端外部分布著兩個(gè)接嘴，給加工筒體大端時(shí)的裝夾帶來一定難度。

而筒體屬于薄壁件，活塞腔內(nèi)孔處最小壁厚僅為2mm，控制加工變形也成為液壓作動(dòng)筒筒體的一個(gè)工藝難點(diǎn)。

1.2從精度上分析

如圖1所示，活塞腔內(nèi)孔尺寸公差5級(jí)，表面粗糙度Ra0.10μm，圓度公差0.02mm，表面鍍鉻；導(dǎo)桿孔尺寸公差7級(jí)，表面粗糙度Ra0.40μm，活塞導(dǎo)桿在液壓作動(dòng)筒筒體的導(dǎo)桿孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，為保證活塞桿在導(dǎo)桿孔中運(yùn)動(dòng)靈活無卡滯，并且保證裝配后的密封性能，需要控制導(dǎo)桿孔加工精度，要求活塞腔內(nèi)孔與導(dǎo)桿孔之間跳動(dòng)不大于0.03mm；大端外圓是寬度約為2mm的筋條；小端端頭帶有內(nèi)螺紋，外部有接嘴，接嘴內(nèi)錐面相對(duì)接嘴螺紋中徑有跳動(dòng)量要求。

從上述尺寸和形位精度要求上可以看出，筒體活塞腔內(nèi)孔是最重要的表面，導(dǎo)桿孔對(duì)活塞腔內(nèi)孔有位置公差要求，因此導(dǎo)桿孔的精加工均以活塞腔內(nèi)孔為基準(zhǔn)。

活塞腔內(nèi)孔由于尺寸精度和形狀精度要求都比較高，且要求表面鍍鉻，加工時(shí)一般分為粗加工、半精加工、精加工，鍍鉻后安排光整加工，從而保證內(nèi)孔精度和技術(shù)要求。

2.筒體工藝路線的確定

根據(jù)筒體的結(jié)構(gòu)和精度特點(diǎn)，按照傳統(tǒng)的加工思路，筒體各表面需經(jīng)過多道車、銑、磨、鉆等工序，工序分散，周轉(zhuǎn)次數(shù)多，加工周期長。為提高筒體加工質(zhì)量和加工效率，縮短加工周期，對(duì)筒體工藝路線進(jìn)行優(yōu)化。

2.1磨削工序的優(yōu)化

使用高精度的車削中心來取代普通磨削機(jī)床，精簡了磨削工序，由傳統(tǒng)工藝中的8道磨削工序和3道拋光工序精簡為3道磨削工序和1道拋光工序。

2.2車削、銑削工序的優(yōu)化

利用車削中心的復(fù)合功能，將車小端內(nèi)外表面、銑槽等表面的精加工由5道工序精簡為兩道工序，實(shí)現(xiàn)了多工序、復(fù)雜型面的一次加工，不僅大大減少了零件因?yàn)橹苻D(zhuǎn)和等待機(jī)床以及多次裝夾找正延誤交付周期的問題，而且多型面一次加工極大地保證了零件的質(zhì)量，減低了出現(xiàn)超差品的可能性，同時(shí)提高了先進(jìn)設(shè)備的利用率。

2.3熱處理工序的優(yōu)化

筒體屬于薄壁件，加工中極易變形。為消除加工應(yīng)力造成的零件變形，在粗加工后增加熱處理工序消除加工應(yīng)力是一種有效的方法。通過對(duì)比試驗(yàn)，選擇將筒體垂直放置的方式進(jìn)行熱處理，消除筒體去除大部分余量的粗加工帶來的加工應(yīng)力，減少后續(xù)加工中應(yīng)力釋放帶來的變形。

2.4優(yōu)化后的主要工藝路線

經(jīng)過改進(jìn)優(yōu)化，確定液壓作動(dòng)筒筒體的主要工藝路線如下：

模鍛件毛坯→粗車內(nèi)外表面→粗銑外形→熱處理→半精車內(nèi)外表面→磨外圓→車接嘴部位→精銑外形→精加工內(nèi)外表面→磨兩端孔→磁力探傷→鍍鉻→精磨內(nèi)孔→拋光內(nèi)孔→最終檢驗(yàn)。

3.筒體主要表面加工工藝解析

3.1筒體活塞腔內(nèi)孔的工藝解析

液壓作動(dòng)筒筒體的活塞腔內(nèi)孔具有高精度、低粗糙度及薄壁等特點(diǎn)，且屬于半盲孔，因此加工難度較大，其加工過程主要分為粗加工、半精加工、鍍鉻前精加工及鍍鉻后的光整加工，如圖2所示。

3.1.1粗加工

以小端外圓及端面B為基準(zhǔn)，在普通車床上先用鉆頭加工出底孔，然后鏜孔，外圓A也在同一工序加工，保證活塞腔內(nèi)孔C和大端端面對(duì)外圓A的位置要求。

3.1.2半精加工

以外圓A及端面B為基準(zhǔn)，在車削加工中心上進(jìn)行鏜孔加工，保證活塞腔內(nèi)孔C相對(duì)外圓D的跳動(dòng)量要求，以及大端端面對(duì)活塞腔內(nèi)孔C的垂直度要求，為精加工做準(zhǔn)備。

3.1.3鍍鉻前精加工

鍍鉻前活塞腔內(nèi)孔的精加工采用磨削內(nèi)孔的方法，以外圓A及小端端面B為基準(zhǔn)，加工前找正外圓A跳動(dòng)量不大于0.01mm，加工后保證孔K相對(duì)基準(zhǔn)外圓A的跳動(dòng)及端面C對(duì)內(nèi)孔K的跳動(dòng)要求。

3.1.4鍍鉻后光整加工

鍍鉻后活塞腔內(nèi)孔需要進(jìn)行光整加工才能達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣的要求，通常采用精磨鍍鉻后內(nèi)孔然后拋光的方法，如圖2所示，精磨及拋光內(nèi)孔C，均為外圓A為基準(zhǔn)，加工前找正外圓D的跳動(dòng)在0.01mm以內(nèi)，從而使活塞腔內(nèi)孔C的尺寸及表面粗糙度達(dá)到設(shè)計(jì)圖樣的要求。

3.2筒體導(dǎo)桿孔的工藝解析

筒體導(dǎo)桿孔的加工分為粗加工、半精加工和精加工，如圖3所示，粗加工時(shí)以大端外圓及端面B為基準(zhǔn)，在普通車床上鉆鏜加工出導(dǎo)桿孔的底孔C，并要求控制孔C相對(duì)大端外圓的跳動(dòng)，為后續(xù)加工提供保障。

導(dǎo)桿孔半精加工時(shí)，以大端外圓及端面B為基準(zhǔn)，在車削加工中心上加工導(dǎo)桿孔一端，導(dǎo)桿孔及同側(cè)的槽、螺紋、卡槽等型面同時(shí)加工，保證各表面之間相互位置精度。

導(dǎo)桿孔的精加工采用磨削內(nèi)孔的方法，以鍍鉻前精加工過的活塞腔內(nèi)孔A及端面B為基準(zhǔn)，磨削導(dǎo)桿孔，保證導(dǎo)桿孔C對(duì)活塞腔內(nèi)孔A的跳動(dòng)不大于0.03mm，完成導(dǎo)桿孔的最終加工。

結(jié)論

液壓作動(dòng)筒筒體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，精度要求高，且有薄壁部分，從定位基準(zhǔn)的選擇及裝夾方式，到粗加工后的熱處理去應(yīng)力，以及精加工工序的安排，都進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，以保證零件的加工質(zhì)量。

優(yōu)化后的開藝路線采用復(fù)雜外形一次加工、一次裝夾的方法，將內(nèi)孔的半精加工由磨削改為車削，利用車削加工中心的銑削功能，將卡槽、端面槽等型面與外圓、內(nèi)孔一次裝夾完成。優(yōu)化后筒體工藝路線縮短，工序集中，加工周期由2個(gè)月減少到11天，大大提高了加工效率，同時(shí)也提高了零件加工質(zhì)量和穩(wěn)定性。

［1］《透平機(jī)械現(xiàn)代制造技術(shù)叢書》編委會(huì).結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)［M］.北京：科學(xué)出版社，2002.

［2］《航空制造工程手冊(cè)》總編委會(huì).航空制造工程手冊(cè).發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械加工［M］.北京：航空工業(yè)出版社，1997.

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