航空發動機液壓作動筒筒體工藝解析

黃晨華 劉曉哲 鄭　楠

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

航空發動機液壓作動筒筒體工藝解析

黃晨華 劉曉哲 鄭楠

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

本文主要對液壓作動筒筒體的加工工藝進行解析，簡要介紹了液壓作動筒筒體的特點，從結構及精度上進行筒體加工工藝的解析，明確筒體的工藝特點，圍繞車削工序、磨削工序、銑削工序、熱處理工序進行工藝優化改進，確定了筒體優化改進后的工藝路線，并重點介紹了筒體主要工作表面——活塞腔內孔和導桿孔的加工過程及控制要點。

液壓作動筒筒體；工藝；活塞腔內孔；導桿孔

作動筒是航空發動機上的調節附件，主要功能是通過筒體內活塞桿的往復運動，推動加力燃燒室的調節環移動，改變噴口截面面積；移動壓氣機可調葉片的主動調節環，轉動可調葉片；操縱放氣機構打開放氣帶等。作為作動筒組件上的主要零件——筒體，其加工質量關系到整個組件的性能。

液壓作動筒筒體主要工作表面是內孔，大端為活塞腔內孔，小端為導桿孔，小端外部有兩個接嘴。液壓作動筒筒體屬于薄壁件，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從結構上分析

如圖1所示，不銹鋼材料的液壓作動筒筒體切削性能較好，結構主體屬于回轉體，但其小端外部分布著兩個接嘴，給加工筒體大端時的裝夾帶來一定難度。

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

1.2從精度上分析

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

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

活塞腔內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，從而保證內孔精度和技術要求。

2.筒體工藝路線的確定

根據筒體的結構和精度特點，按照傳統的加工思路，筒體各表面需經過多道車、銑、磨、鉆等工序，工序分散，周轉次數多，加工周期長。為提高筒體加工質量和加工效率，縮短加工周期，對筒體工藝路線進行優化。

2.1磨削工序的優化

使用高精度的車削中心來取代普通磨削機床，精簡了磨削工序，由傳統工藝中的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、銑削工序的優化

利用車削中心的復合功能，將車小端內外表面、銑槽等表面的精加工由5道工序精簡為兩道工序，實現了多工序、復雜型面的一次加工，不僅大大減少了零件因為周轉和等待機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量，減低了出現超差品的可能性，同時提高了先進設備的利用率。

2.3熱處理工序的優化

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

2.4優化后的主要工藝路線

經過改進優化，確定液壓作動筒筒體的主要工藝路線如下：

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

3.筒體主要表面加工工藝解析

3.1筒體活塞腔內孔的工藝解析

液壓作動筒筒體的活塞腔內孔具有高精度、低粗糙度及薄壁等特點，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，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，保證活塞腔內孔C和大端端面對外圓A的位置要求。

3.1.2半精加工

以外圓A及端面B為基準，在車削加工中心上進行鏜孔加工，保證活塞腔內孔C相對外圓D的跳動量要求，以及大端端面對活塞腔內孔C的垂直度要求，為精加工做準備。

3.1.3鍍鉻前精加工

鍍鉻前活塞腔內孔的精加工采用磨削內孔的方法，以外圓A及小端端面B為基準，加工前找正外圓A跳動量不大于0.01mm，加工后保證孔K相對基準外圓A的跳動及端面C對內孔K的跳動要求。

3.1.4鍍鉻后光整加工

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

3.2筒體導桿孔的工藝解析

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

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

導桿孔的精加工采用磨削內孔的方法，以鍍鉻前精加工過的活塞腔內孔A及端面B為基準，磨削導桿孔，保證導桿孔C對活塞腔內孔A的跳動不大于0.03mm，完成導桿孔的最終加工。

結論

液壓作動筒筒體的結構較為復雜，精度要求高，且有薄壁部分，從定位基準的選擇及裝夾方式，到粗加工后的熱處理去應力，以及精加工工序的安排，都進行了優化改進，以保證零件的加工質量。

優化后的開藝路線采用復雜外形一次加工、一次裝夾的方法，將內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、內孔一次裝夾完成。優化后筒體工藝路線縮短，工序集中，加工周期由2個月減少到11天，大大提高了加工效率，同時也提高了零件加工質量和穩定性。

［1］《透平機械現代制造技術叢書》編委會.結構件制造技術［M］.北京：科學出版社，2002.

［2］《航空制造工程手冊》總編委會.航空制造工程手冊.發動機機械加工［M］.北京：航空工業出版社，1997.

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