鈦合金小直徑鑄件加工技術研究

李鳳華?陳要武

摘要：本文從生產實際情況出發，意在解決鈦合金小直徑精密鑄件在新設備五坐標上加工，保證高精度機匣類零件變形控制，提高加工零件技術條件一次合格率，提升加工效率，降低生產周期的問題，軸承座、前軸承機匣、后蓋/后蓋組件內環前段就屬于該類機匣零件。針對每個零件其結構特點及技術條件要求，主要從工藝路線、加工方法、數控程序、切削參數等方面進行分析及試驗研究，制定出合理的工藝路線。并對加工中遇到的問題和采取的措施進行了較為詳細闡述。

關鍵詞：工序集成；五坐標

1引言

隨著航空發動機設計性能的不斷提高，機匣的設計精度越來越高，機匣的設計結構越趨復雜，加上難加工材料的使用，這給機匣在加工中如何控制變形，如何保證加工精度、縮短制造周期帶來了極大的難度，特別較為復雜型面的機匣加工，其變形量的控制更是機匣制造技術提升的關鍵。從目前機匣零件的生產加工來看，高精度機匣類零件在加工中是很難控制變形量的。在加工過程中的變形，以及試車、試飛后的變形，將影響機匣的質量及裝配互換性的要求，解決高精度機匣類零件的變形及提高加工一次合格率是迫在眉睫的問題.

2項目概述

2.1 任務來源

分廠級攻關

2.2 技術指標

1.在新設備五坐標上加工，配合五坐標加工中心完成數控工藝；

2.合并加工工序，提高生產效率；

3.提高零件質量。

2.3 研究內容

2.3.1軸承座：

1. 摸索適應五坐標數控加工設備的工藝及程序，并進行驗證。

2. 試驗軸承座零件新型工藝路線，將零件技術條件合格率控制在100%

2.3.2后蓋：

1.完成適應五坐標數控加工設備的工藝及程序編制、驗證，研究鈦合金小直徑精密鑄件加工技術。

2.通過銑加工高度集中到五坐標加工中心，提高零件加工效率。

3 攻關實施

3.1軸承座

軸承座是主要部件，材料為鈦合金，鑄件，最大直徑Φ600，總高180.5mm，壁厚4.5mm。零件前后端面分布有螺栓孔，螺紋孔，銷子孔；徑向分布有安裝座，銷子孔。

3.1.1利用五坐標數控加工設備，合并銑加工工序。

通過對零件工藝路線進行調整，將同一擺放位置能夠加工的內容合并到一起加工。共計節省找正時間1.5h，節省找正次數3次，節省零件周轉4次，平均節省加工周期16天。

3.1.2調整工藝路線，將零件技術條件合格率控制在100%。

原工藝規程中在精車Φ200內孔時靠找正各面跳動保證最終技術條件，實際零件找正狀態無法滿足圖紙要求，加工后技術條件超差嚴重。

3.1.3超差原因分析

零件安裝邊為懸臂梁結構，在加工精車工序后仍存在較多鉆、銑加工工序，零件端面、止口受力變形，在最終精車Φ200內孔時A、B、L等技術條件相關基準面發生變形，導致加工后自由狀態下技術條件尺寸超差

3.1.4改進措施

派制帶輔助支撐鉆孔夾具，減小鉆孔時安裝邊受力變形。

調整工序加工內容 ：將各技術條件相關尺寸單邊留0.1-0.2mm余量，在精車Φ200內孔工序一次裝夾加工，保證各技術條件合格。

3.1.5改進效果：改進后零件四項技術條件100%合格。

3.2后蓋

材料為鈦合金的精密鑄件，最大直徑Φ500，最小直徑Φ45 ，總高150mm。零件鑄造結構復雜，大小端相差較大；有兩個有通氣管及一個通油管，大端有螺紋孔及花邊，小端有螺紋，內孔有涂層。

3.2.1利用五坐標數控加工設備，合并銑加工工序

通過對零件工藝路線進行調整，將零件銑加工內容高度集中、合并到五坐標數控加工設備.

3.2.2優化銑加工方案，提高L型槽表面質量，滿足圖紙要求。

3.2.3改進措施

使用五坐標加工中心新設備，采用五軸聯動銑加工方式，使用Φ20R3合金銑刀，無需使用刀具加長桿，銑刀強度較高。

4、工作總結

工作取得效益，通過本次攻關，節約了大量設備周轉等待的時間，減少找正時間共計4.5h，降低工人的勞動強度。

5、經驗、問題

5.1經驗

1.鈦合金小直徑零件在五坐標加工中心試驗成功，可實現多工序合并完成，對后續新型別家族零件的工藝路線編制具有指導性作用

5.2存在的主要問題

1.參考隨行夾具的設計理念，請制小直徑零件快換工裝通用底座及定位夾具，快換翻轉盤制造未回，無法進行加工驗證。

2.目前僅有一臺五坐標加工中心，若所有小直徑零件銑加工均轉由該機床加工，設備產能將不足，無法滿足生產需求。

6、結論

本次攻關，零件均完成了了適應五坐標加工中心的工藝驗證，雖然過程中存在一些不足，但是從零件質量，加工效率，周期，工段排產，工人勞動強度等方面都看到了效益，總體評價攻關是成功的，同時也對后續家族零件的工藝路線編制指明了方向，對小直徑零件的工裝派制開辟出了一條新的道路。

參考文獻：

[1] 王聰梅.機匣制造技術[M].北京：科學出版社，2002.

[2] 趙太平.數控編程與加工技術[M].北京：北京理工大學出版社，2006.endprint