蜂窩環類零件及其組件工藝改進

2015-07-18 09:56:48中航工業沈陽黎明航空發動機集團有限責任公司遼寧沈陽110043

中國新技術新產品 2015年14期

王　蓮（中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧　沈陽　110043）

蜂窩環類零件及其組件工藝改進

王蓮
（中航工業沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧沈陽110043）

摘要：本文以某發動機蜂窩環類零件的加工關鍵、難點為中心，集中筆墨論述在原有加工方法的基礎上，通過減少加工余量，控制零件的加工變形，降低毛料成本，提高零件加工效率及加工精度的工藝優化方案設計。

關鍵詞：薄壁零件；精化毛料；零件變形；工藝路線

1　概述

蜂窩環類零件及其組件，基體材料為GH4169，組件內孔為蜂窩結構。由于高溫合金自身為難加工材料，且零件為薄壁易變形零件，毛料余量大，單件在加工過程中產生較大的加工應力無法釋放。組件通過釬焊等特種工藝的高溫作用，零件的加工應力釋放出來，導致零件繼續變形，無法滿足設計圖紙的要求。為降低零件在加工過程中的變形，通過優化毛料、調整工裝結構、制定新版工藝路線，經過反復的加工驗證，成功解決了蜂窩類零件變形難控制的問題，保證了設計圖紙的要求，提高了產品的合格率。

2　加工難點分析

蜂窩環類零件，基體材料為GH4169，由于切削溫度高，材料本身的導熱性能又很差，工件極易產生變形，精度不易保證；其蜂窩組件，零件外圓直徑公差較小，僅為0.02，零件最小壁厚為1.5，尺寸精度要求較高，加工過程中余量較大，零件外圓尺寸余量為24.5，內孔尺寸余量為46，軸向尺寸余量為13。單件在加工過程中殘留的加工應力，在組件釬焊及時效的過程中，受高溫作用，應力釋放出來，導致零件繼續變形，使零件最大的變形量在1左右，超出了零件的余量范圍，無法滿足設計圖紙要求。

因此，如何控制薄壁零件變形，正是我們需要解決的重點問題。

對零件進行工藝分析后，確定優化關鍵、難點4項：（1）精化單件毛料尺寸，降低加工余量，減少加工過程中殘留的加工應力，減少零件變形；（2）確定新版工藝路線，調整精車工序零件加工余量，使精車工序余量均勻，減少零件變形；（3）編制臨時工裝圖紙，調整零件裝夾方式，調整夾具止口尺寸，保證零件加工順利進行；（4）在電解磨的加工過程中，調整加工參數，選擇出最優化的加工參數以減少零件變形。

3　優化方案的制定

3.1新版毛料的制定。以某一蜂窩零件為例，經過仔細分析與計算，最終確定新版毛料的尺寸。零件外圓加工余量為由24.5降低為14.5，內孔加工余量由46降低為34，（在加工過程中留工藝臺，因此加工余量較大），軸向加工余量由13降低為10。經計算，毛料最終的重量為13kg，相對于原始毛料重量18kg，節約材料28%，單臺降低毛料成本2000元。

3.2新版工藝路線的制定。GH4169為鎳基變形高溫合金，其加工特點為切削加工性差、切削變形大、加工硬化傾向大、切削力大且波動大、切削溫度高、刀具易磨損、表面質量和精度不易保證。由于切削溫度高，材料本身的導熱性很差，工件極易產生熱變形，故精度不易保證。

結合高溫合金的材料特點，調整蜂窩環各工序之間的加工尺寸，最終確定單件工藝路線為：毛料圖表—粗車基準面—粗車外圓—粗車內孔—精車外圓—精車內孔—洗滌—熒光檢驗—洗滌—最終檢驗—包裝入庫。

組件的工藝路線為：集件圖表—釬焊—時效—修復基準—磨端面—車基準面—研磨一端面—磨另一端面—精車外圓—車去內工藝凸臺—電火花磨內孔—加工外型—標印—加工槽及型面—清理—洗滌—最終檢驗—靜平衡—包裝入庫。

3.3臨時工裝的制定。由于零件毛料尺寸發生變化，粗車過程中尺寸需要作相應的調整，導致零件在加工過程中夾具止口尺寸也隨之發生變化，其中涉及到蜂窩環精車外圓工序以及組件精車外型面兩工序夾具尺寸的變化，同時調整零件裝夾方式，將軸向夾緊調整為端面壓緊，較小零件加工過程的受力變形，提高零件的加工精度。

3.4加工方案的制定。單件蜂窩零件的加工過程中，在精車外圓的時候采用內孔定位，保證外圓兩個直徑之間的同軸度為0.03，再以外圓定位加工內孔，加工內孔前找正外圓跳動不大于0.03，這樣加工完成的零件內外圓的跳動不大于0.05。簡言之，在加工單件的過程中，既要保證零件內外圓的同軸度不大于0.05，又要保證零件兩個外圓之間的同軸度不大于0.05。

蜂窩組件，通過釬焊、焊接后時效等特種工藝，零件的變形量一般在0.3左右，經過修復基準、磨平面、研磨等粗加工工序，修復精車過程中的夾具止口，使夾具止口與零件外圓及蜂窩焊接前內孔保持同軸。在精車外圓時，以內孔定位，找正外圓表面跳動不大于0.05，這樣避免了零件的偏心問題。同時，其精車工序須在數控設備上進行，加工過程中要合理的選擇刀具材料、刀具結構、切削參數，制定合理的走刀路線，以滿足零件加工。對于零件內孔的蜂窩結構，優先采用加工應力較小的電解磨加工。在電解磨加工過程中，要合理的選擇電極材料，優先選擇導電性能良好的紫銅。紫銅組織細密，含氧量低，無氣孔、沙眼、裂紋、雜質，而且電阻小，發熱量小，適合精打、細打，并且價格實惠。其次是在加工過程中要合理的控制加工參數。經過反復的加工驗證，選擇出最合理的加工參數見表1。