前支架外部嵌板加工工藝研究

高　闖　葛　蕾　何東敏　王　碩　張立艷（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

前支架外部嵌板加工工藝研究

高闖葛蕾何東敏王碩張立艷
（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

摘要：作為航空發動機結構中最為重要的結構，如何提高前支架外部嵌板的加工質量成為了當前航空發動機技術研究的重要作用。文章最主要針對目前我國前支架外部嵌板加工工藝進行論述，并針對性的介紹了工藝改進方案。本文主要介紹了航空發動機上前支架外部嵌板的加工難點及解決方案，及對此類大直徑小環段異型結構零件加工變形的控制。

關鍵詞：前支架外部嵌板；變形控制；工藝分析；工藝方案

1　引言

前支架外部嵌板零件為大直徑小環段異型結構零件，其材料為鎳基高溫合金，硬度為HRC46-48，零件硬度高且易變形，車、銑、鉆加工難度很大，需要通過攻關研究確定其加工工藝，解決零件加工及鉚接難題。

2　工藝分析

該零件直徑為φ1165.7584± 0.05mm，壁 厚 為3.048±0.127 mm， 弧 段 為18.5°，為大直徑小環段異型結構零件。由于零件材料為鎳基高溫合金，材料硬度高切削性極差，機械加工中還存在定位壓緊不可靠及斷屑切削等問題，加工存在著很大的難度。

其加工難度主要有以下幾點：

（1）大直徑小環段異型結構零件加工中因系統剛性差，強度低，切削易產生振動，影響零件加工精度；

（2）小孔的位置度φ0.05不易保證；

（3）加工余量、加工參數、定位夾緊和刀具的選擇；

（4）零件組合后鉚接。

3　工藝方案

3.1確定工藝路線

從零件材料、尺寸及控制變形的角度出發，確定了如下工藝路線：

毛料（環料）→車基準→車內外型面→加工定位孔→線切割切斷→銑內外輪廓→線切割槽輪廓→銑輪廓及鉆孔→去毛刺→清洗→標印→中間檢驗→熒光滲透檢查→裝配→最終檢驗→入庫。

3.2改進數控程序提高車加工效率

主要改善方法：調整數控程序，更改走刀路線。

No.10工序車內外型面，余量約在25mm左右。

改善前采用輪廓方式編程，且加工參數為S=7、f=0.10mm，X向每刀上0.5mm，每刀走刀時間1.6小時。這樣總共走刀時間為160小時。

改善后經試驗加工采用切刀去余量（為精加工留2mm余量），及輪廓程序精車的方式進行加工。

粗加工時切刀X向排7刀，Z向切深0.5mm，S=10、f=0.1。

精加工時采用輪廓編程方式，加工參數為S=7、f=0.10mm，X向每刀上0.5mm，每刀走刀時間1.6h。

這樣共消耗走刀時間約為48h。

改善后效果分析：車加工工序提高生產效率70%。

4　改進工裝

大直徑小環段異型結構零件的難點在于零件定位壓緊不可靠，系統剛性差，強度低，切削易產生振動，其振動可造成鉆頭中心相對工件預鉆中心發生偏移，鉆出的孔徑大于鉆頭直徑或打刀，還將直接影響加工精度、刀具耐用度和切削效率。為了正確定位壓緊，將原來的線接觸定位方式改為面接觸定位方式，定位壓緊得到了改善，消除了零件與夾具兩者之間的間隙，盡可能提高了整體的剛度，有效解決了銑、鉆定位壓緊不可靠問題，提高了銑、鉆加工精度和孔壁表面質量，生產效率也得到相應的提高。

5　改進鉆頭

加工鎳基高溫合金時，鉆頭容易發生破損或出鉆偏斜，鉆頭與零件材料的匹配性直接影響鉆頭的耐用度和鉆孔質量，也是控制小孔表面質量和保證小孔的位置度φ0.05的關鍵因素。

改進后采用φ2.5合金鉆頭直接加工取代原小鉆頭鉆底孔再用φ2.5銑刀加工，加工過程穩定，有效地提高了鉆頭的耐用度，小孔的位置度φ0.05得到保證，表面質量提高效果顯著，大大降低刀具消耗。

6　切削參數

粗車加工切削速度v=35m/min，進給量=0.10mm/r，切削深度ap=3.75mm；

精車加工切削速度v=53m/min，進給量=0.15mm/r，切削深度ap=0.3mm；

銑加工切削速度v=114m/min，進給量=2000mm/min，切削深度ap=0.5mm；

鉆加工切削速度v=24m/min，進給量=60mm/min。

7　鉚接裝配

鉚接時易出現鉚釘松動和鉚接處板材間有間隙或鉚偏等問題，鉚接裝配質量直接影響零件的交付。我們采用手工鉚接的方法，靠人工控制鉚釘成型，這就要求鉚接人員嚴格按工藝操作，檢查零件在夾具上的定位與支撐、鉚頭設計、鉚頭尺寸材料和硬度以及鉚釘結構對鉚接工藝的適應性。鉚釘結構和鉚接夾具的結構上必需要保持支撐面的面積至少要大于1.2倍的鉚接面的面積，鉚釘與鉚座之間的最大間隙要控制在0.3mm之內，保證鉚釘成型頭部的直徑φD=3.5814min，成型頭部高度H=1.1938 min，并保證埋頭鉚釘頭應充滿或凹下埋頭孔，鉚釘頭低于周圍表面0mm~0.381mm。

結語

該論文研究了大直徑小環段異型結構零件的基本實現途徑，改進了加工方法、工藝參數，摸索出加工這種零件的有效工藝措施。有效地提高了深孔加工精度、提高了加工效率。

參考文獻

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[2]劉新芹，王富恥，王琳，路永勝．鋼中絕熱剪切帶的動態損傷演化[J]．兵器材料科學與工程，2004（03）．

中圖分類號：TD35

文獻標識碼：A