一種燃?xì)廨啓C內(nèi)擴散器的加工方案

董兆鵬，鎖忠偉

(共享智能裝備有限公司，寧夏 銀川 750021)

0 引言

燃?xì)廨啓C靜止部分的大部件主要有進(jìn)氣缸、壓氣缸、排氣缸、透平缸、內(nèi)擴散器和外擴散器等。內(nèi)擴散器屬于燃?xì)廨啓C零部件中典型的薄壁件，薄壁件剛性差，加工協(xié)調(diào)的精度高，對刀具切削參數(shù)合理化使用有特殊需求，對裝夾起吊的方法需總結(jié)提煉，對加工順序、走刀路線需細(xì)化試切。

1 內(nèi)擴散器結(jié)構(gòu)及加工中出現(xiàn)的問題

1.1 內(nèi)擴散器結(jié)構(gòu)

內(nèi)擴散器材質(zhì)為G17CrMoV5-10，主體結(jié)構(gòu)為大型薄壁件，最薄處壁厚為4.5 mm，此薄壁處有T型槽和勾頭槽。內(nèi)擴散器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 內(nèi)擴散器結(jié)構(gòu)

1.2 加工中出現(xiàn)的問題

(1)采用常規(guī)4爪找正法進(jìn)行裝卡時，產(chǎn)品在裝卡過程中由于受徑向力而變形，內(nèi)外圓都存在變橢圓現(xiàn)象。

(2)4.5 mm薄壁處加工工步安排不合理，導(dǎo)致顫刀嚴(yán)重，出現(xiàn)內(nèi)圓圓柱面成圓錐面的現(xiàn)象，超出圖紙設(shè)計要求。

(3)4.5 mm薄壁處吊運過程中受拉力導(dǎo)致變形，防護(hù)不到位導(dǎo)致吊運機損。

2 內(nèi)擴散器原加工方案及改進(jìn)

2.1 裝夾方式

2.1.1 原裝夾方式

圖2為內(nèi)擴散器原裝夾方式。先在車床的回轉(zhuǎn)工作臺上均勻分布4個等高墊塊，兩個墊塊之間的夾角為90°，以其中一個墊塊為基準(zhǔn)零位，起始45°分布1個卡爪，再以第一個卡爪為基準(zhǔn)，間隔90°分布其他3個卡爪。按前道工序已加工大端基準(zhǔn)面找平，按已加工出的內(nèi)圓基準(zhǔn)找正，找平找正要求使用百分表+CNC的方式，利用4爪找正法使工件回轉(zhuǎn)中心和車床回轉(zhuǎn)工作臺中心重合。裝夾結(jié)束后空運行機床15 min，然后再驗證找平找正，發(fā)現(xiàn)找平變化0.05 mm，找正變化0.3 m左右，采用米字型檢測發(fā)現(xiàn)卡爪的部位和未卡的位置變形不一致，存在0.15 mm差值，超出工藝方案要求，無法滿足圖紙要求。

2.1.2 改進(jìn)裝夾方式

圖3為改進(jìn)的重疊回轉(zhuǎn)體裝夾方式。為了保證加工質(zhì)量，利用車床重疊回轉(zhuǎn)工作臺將內(nèi)擴散器先在鉗工區(qū)進(jìn)行裝卡，裝卡時使用滑動塊和百分表的方式檢測，以保證內(nèi)擴散器外側(cè)大端面處搭壓板，支壓點統(tǒng)一，形成米字型8個點。使用墊塊11支撐產(chǎn)品，短支撐12支撐直壓板7，直壓板另一側(cè)壓住產(chǎn)品法蘭，短螺桿8和螺母13連接，調(diào)整調(diào)整螺栓10使直壓板成水平，用扭矩扳手軸向力壓緊內(nèi)擴散器。預(yù)壓前使用百分表檢測，先預(yù)緊一次，再根據(jù)扭矩值對角扭緊，檢查百分表的跳動，確保變化值在0.03 mm范圍即可將內(nèi)外圓變形縮減到最小范圍。在加工4.5 mm薄壁部位時，因支撐和壓緊力未過工件重心，導(dǎo)致尺寸超差，為確保輔助支撐和支壓點過重心，使用長支撐2支撐Z字型壓板5，Z字型壓板另一側(cè)壓住產(chǎn)品T型勾連接塊，長螺桿6與螺母4連接，調(diào)整螺栓3使Z字型壓板成水平進(jìn)行輔助支壓，保證輔助支撐來確保有效的裝卡措施，排除因高度產(chǎn)生的振動。壓緊狀態(tài)下繼續(xù)使用百分表檢測，將4個徑向卡爪輔助卡住，起到限制自由度作用，不能受力。將重疊回轉(zhuǎn)工作臺放置在車床上正常裝卡，使工件回轉(zhuǎn)中心和工作臺中心重合，如圖4所示。

1-夾具體；2-長支撐；3，10-調(diào)整螺栓；4，13-螺母；5-Z字型壓板；6-長螺桿；7-直壓板；8-短螺桿；9-輔助卡爪；11-墊塊；12-短支撐

圖4 工件回轉(zhuǎn)中心和工作臺中心重合

2.2 加工方案

內(nèi)擴散器材質(zhì)為G17CrMoV5-10，屬于易加工的材質(zhì)。通過分析內(nèi)擴散器的結(jié)構(gòu)可知，最難加工的部位為前端的內(nèi)外圓直槽和外圓T型勾槽，如圖5所示。此處的厚度最薄處僅為4.5 mm，工件直徑為1 551.8±0.1 mm，高度為1 569.3±0.1 mm，粗糙度為Rz10。A基準(zhǔn)是外圓Φ1 551.8，A基準(zhǔn)左側(cè)是前端面，B基準(zhǔn)面是距前端面1 569.3 mm的一處端面，B基準(zhǔn)面為后端面，A基準(zhǔn)面和B基準(zhǔn)面垂直，前端面和后端面平行。直槽距A基準(zhǔn)垂直度要求為0.05 mm、距B基準(zhǔn)平行度要求為0.05 mm，Φ1 510.1內(nèi)圓全跳動為0.05 mm，Φ1 519.2外圓和A基準(zhǔn)同軸度為0.05 mm。

圖5 4.5 mm薄壁處結(jié)構(gòu)

2.2.1 原加工方案

原加工方案為：車端面-車內(nèi)圓Φ1 506.1-車內(nèi)圓直槽Φ1 510.1和內(nèi)圓直槽Φ1 520-車外圓Φ1 551.8-車外圓直槽Φ1 534-車外圓直槽Φ1 519.2-車外圓勾槽Φ1 537.1。

根據(jù)原方案現(xiàn)場試切，在車外圓直槽Φ1 519.2時顫刀嚴(yán)重，車削聲音大，斷屑異常，機床功率正常。經(jīng)檢測：粗糙度為Ra6.3，粗糙度不合格；槽寬度為11.3 mm，超差0.15 mm；外圓直徑為Φ1 518.8 mm，超差0.3 mm。車外圓勾槽Φ1 537.1時，4.5 mm壁厚處出現(xiàn)向內(nèi)變形，使用內(nèi)千檢測發(fā)現(xiàn)內(nèi)圓直槽圓柱面呈圓錐面，變形0.25 mm。此方案不能滿足圖紙要求。

2.2.2 改進(jìn)加工方案

改進(jìn)加工方案為：車端面-車外圓Φ1 551.8-車外圓直槽Φ1 534-車外圓直槽Φ1 519.2-車外圓勾槽Φ1 537.1-車內(nèi)圓Φ1 506.1-車內(nèi)圓直槽Φ1 510.1和內(nèi)圓直槽Φ1 520。

根據(jù)改進(jìn)方案現(xiàn)場試切，在車外圓直槽Φ1 519.2時，車削聲音正常，斷屑正常，機床功率正常。經(jīng)檢測：粗糙度為Ra1.58，粗糙度合格；槽寬度為11.11 mm，尺寸合格；外圓直徑為1 519.2 mm，尺寸合格。車外圓勾槽Φ1 537.1時，4.5 mm壁厚處未出現(xiàn)向內(nèi)變形，使用內(nèi)千檢測內(nèi)圓直槽尺寸合格，粗糙度合格。繼續(xù)加工完成內(nèi)圓及其內(nèi)圓直槽，再次使用百分表+CNC的方式檢測4.5 mm薄壁處，尺寸都滿足圖紙要求。此方案能滿足圖紙設(shè)計精度要求。

2.3 起吊方案

2.3.1 原起吊方案

原起吊方案采用捆綁式，使用專用防護(hù)墊片和防護(hù)鋁板，在4.5 mm薄壁處使用120 mm的方木進(jìn)行支撐防護(hù)，以避免吊鏈機損薄壁處。車間吊索具常規(guī)使用軟鋼絲繩和吊鏈，吊運過程中因防護(hù)墊片和防護(hù)鋁板易脫落，會造成機加工面磕碰、劃傷等，出現(xiàn)機損，造成質(zhì)量問題。吊鏈和鋼絲繩吊運時自身強度高、質(zhì)量大，操作相對困難，常規(guī)捆綁式易造成4.5 mm薄壁處直接變形或拉裂。此方案不適合此產(chǎn)品的起吊。

2.3.2 改進(jìn)起吊方案

考慮到原起吊方案的問題及內(nèi)擴散器 的重量(4.5 t)，決定設(shè)計紅套環(huán)吊具保護(hù)4.5 mm薄壁處，并使用高強度尼龍繩配合萬向吊環(huán)來起吊，以防止起吊翻件過程出現(xiàn)機損。改進(jìn)的起吊方案如圖6所示。經(jīng)過現(xiàn)場實踐證明該方案可行。

3 結(jié)束語

本文通過對內(nèi)擴散器加工方案的策劃，現(xiàn)場實踐，證明改進(jìn)方案著實可行。經(jīng)過三坐標(biāo)檢測和顧客現(xiàn)場見證，一次通過驗收，滿足圖紙設(shè)計要求。改進(jìn)加工方案在實際生產(chǎn)中得到了應(yīng)用和驗證，可為同行業(yè)生產(chǎn)制造大型薄壁件提供參考。

1-紅套環(huán)；2-紅套環(huán)萬向吊裝孔；3-缸體設(shè)計萬向吊裝孔；4-紅套環(huán)端面加強筋