收擴噴口安裝邊的工藝改進

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。現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.

[2]《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.