鋁合金帽罩前段的工藝研究

馬鎮鎮　張　娟 李　瑩　馮守勝（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

鋁合金帽罩前段的工藝研究

馬鎮鎮張娟 李瑩馮守勝
（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

鋁合金帽罩前段尺寸和技術條件多，有樣條曲線的外型面、3條直線段圓滑轉接組成內型面、孔、槽、噴漆、螺旋漸進線、靜平衡、硫酸陽極化等多項技術要求，初始靜平衡量精度要求嚴，加工很難保證。經過分析研究，合理安排工藝路線和加工方法，選擇合適夾具和刀具，研究具體加工方案，加工出合格工件，滿足了設計要求，對研究類似工件有著重要意義。

靜平衡；返修；變形；加工

1 概述

帽罩前段為發動機最前端的一個部件，就其裝配的位置簡單的理解為是飛機發動機的防護罩。本零件為轉子件涉及靜平衡，由于零件加工過程中初始不平衡量往往滿足不了產品最終的要求，造成零件常常返修，嚴重影響了現場加工的時間和周期；零件最終平衡不平衡量的質點不穩存在跑偏現象，嚴重影響后續裝配組件的平衡確定。

帽罩前段所采用的材料為2A70，它屬于AL-Cu-Mg-Fe-Ni系鋁合金，此材料加工性能差，在切削加工過程中熱變形極為嚴重。通過控制零件變形控制間接控制靜平衡的初始不平衡大小和最終不平衡量質點穩定的可行性，實現此類特殊工件的技術突破，對研究鋁合金轉子錐體件有著重要的意義。

2 制定工藝前準備

2.1零件分析

帽罩前段從外貌來看整個形狀就是一個內部空腔帶階梯的錐體物體，是某機中與發動機外殼進氣口端部連接的部件，能有效防止飛行異物吸入飛機發動機，是一種新型的能有效改善飛機安全性的裝置。帽罩前段本身的結構屬于端面孔和外型面槽不對稱，設計圖要求當支撐在最大端安裝邊表面上時，內﹑外徑表面相對零件中心軸線的徑向跳動公差0.1mm，內﹑外徑輪廓度要求0.16mm；在滿足設計圖機加工的技術要求的條件下，很難實現工件以最大安裝邊端面和零件中心軸線為基準的情況下初始不平衡量不大于50g. cm；允許最終不平衡量5g.cm。我們以前從未加工過類似結構要求靜平衡精度這么小的零件，沒有可借鑒的加工經驗。

2.2 工件切削加工性

工件材料為2A70，它屬于AL-Cu-Mg-Fe-Ni系鋁合金，此材料加工性能差，在切削加工過程中熱變形極為嚴重，時效處理采用自然時效，材料隨著溫度變化變形不穩定，嚴重影響零件壁厚差和同軸度要求，屬難加工材料。

為了保證零件加工過程中內﹑外型面同軸，壁厚差一致，相關的夾具設計很復雜，必須滿足內﹑外圓一次裝夾同時車加工；依據夾具結構的設想，適應加工零件的工藝路線就會發生很大的變化；控制零件的變形不能僅僅考慮夾具和工藝路線還應結合數控程序的改進﹑刀具裝夾的方式﹑刀具的選擇﹑及現場加工過程中存在的問題整體分析控制零件的變形實現零件要求靜平衡初始允許的不平衡量為500g. mm。

3 主要表面的加工方法

3.1 零件加工夾具的設計

考慮零件的結構及滿足零件初始不平衡量的要求，先確定零件裝夾的基準，實現一次裝夾加工內﹑外型面，保證零件同軸﹑壁厚差均勻。

3.2 零件加工的路線選擇

為了保證零件初始靜平衡一次加工合格，就要考慮零件加工過程中內﹑外型面的精度控制，縮嚴內﹑外型面技術要求，保證靜平衡前零件內﹑外型面輪廓度為0.05，整圈跳動不大于0.03，對點不少于4點跳動為0；對同一個截面的壁厚差在三坐標機上數據檢測保證同一截面壁厚差不大于0.03；避免因鉆孔﹑銑加工等工序對零件最終表面的精度影響，內﹑外型面最終表面需要在所有加工工序之后進行，同時配合專用工裝隨型夾具的使用；確定了適合零件加工的車加工工藝路線：留安裝邊去毛料余量-粗車內﹑外型面-細車內型面-半精車外型面及去除安裝邊-銑加工﹑鉆孔-半精車內型面-鉆180個孔-使用隨型夾具精車內﹑外型面。

零件基準面止口加工過程控制不好容易使尺寸產生的超差，主要注意零件的加工順序和加工最后一刀時零件放置的時間，編制類似零件時需要注意半精車對精車加工的余量單邊0.4-0.5即可，避免零件加工量大對零件使用隨型夾具前的定位止口加工產生變形問題；

3.3數控車加工

對于內﹑外型面加工我們采用數控車床加工，同時采用R0.8偏刀或者R更小的車刀進行加工控制零件加工表面的精度﹑減少切削面積﹑減少切削應力，加工過程中減少進刀量，可從而控制零件的變形。

加工過程中的刀具裝夾采用與主軸平行裝夾切削；其目的是增大刀具前角，減少前刀面擠壓切削層時的塑性變形，減少切屑流經前刀面的摩擦阻力，從而減少切削力﹑切削熱和功率。

程序中使用G97﹑G96﹑G50指令，這樣可以保證直徑變化，但主軸的線速度不變，從而保證切削速度不變使得工件表面的質量保持一致。

3.4孔及銑槽的加工

工藝加工基準不平，對零件初始不平衡量值影響很大，不能僅僅考慮車加工的基準還應注意銑加工的余量是否均勻；端面上的不對稱孔及對應的槽加工對零件的初始靜平衡不平衡量的影響很大，我們采用對稱銑﹑鉆，圓弧進刀，分層銑加工保證分層銑削距離一致，控制零件變形。

3.5 靜平衡

靜平衡采用立式平衡機，制作專用夾具。專用夾具設計時結合總裝配時工件帽罩前段與相配件的間隙要求，考慮專用平衡夾具的定位基準及止口的尺寸設計。平衡工件前先對夾具進行靜平衡，找正夾具的配合表面的跳動不大于0.01，夾具的不平衡量應不大于1g.cm。然后再對工件進行靜平衡，找正工件外圓跳動不大于0.02，保證工件初始不平衡量不大于50g. cm再按設計要求位置及尺寸用銑削加工和打磨方法去除材料，剩余不平衡量不大于5g.cm，去除后表面粗糙度為Ra3.2。

結語

經過進行鋁合金帽罩前段工藝的分析研究，優化了工藝路線﹑加工方法，結果表明工藝路線﹑加工方法可行，提高零件加工質量，實現一次加工合格設計要求初始不平衡量為50g.cm，因而為類似零件的機械制造加工提供了寶貴的經驗。

[1] 柯明揚．機械制造工藝學[M]．北京：航空航天大學出版社，1996．

[2] 黃鶴汀，吳善元．機械制造技術[M]．北京：機械工業出版社，2000．

[3] 陳日曜．金屬切削原理（第2版）[M]．北京：機械工業出版社，2000．

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