某低壓機匣變形控制

陳亞莉+楊平+呂曉丹+劉俠

摘 要：某低壓機匣為大直徑薄壁零件，材料為高溫合金。該零件總高尺寸99.2±0.1實測加工值為99.4mm～99.6mm，超差0.1mm～0.3mm，超差情況較嚴重。本文通過對各工序加工后的測量數據進行分析，確定致使零件變形的工序，找出零件變形的原因并對該工序的加工方法進行優化調整，成功地解決了該零件的變形問題，上述超差尺寸均合格，大大提高了該零件的交付質量。

關鍵詞：高溫合金；變形控制；提高質量

中圖分類號：V263 文獻標識碼：A

0. 引言

某低壓機匣為大直徑薄壁零件，殼體壁厚1.5mm，材料為高溫合金。該零件超差情況較嚴重，還有多個軸向尺寸也存在超差情況，嚴重影響了該零件的交付質量。這些超差尺寸是在精車工序形成的，在該工序加工完成后測量上述超差尺寸均合格，這說明這些尺寸的超差是在后續加工工序中零件變形造成的而非加工超差，所以要想上述超差尺寸合格就必須控制該零件在后續工序中的變形，變形控制已經成為該零件合格交付的關鍵所在。

1.原因分析

想控制零件變形首先要找到零件變形的真正原因。為了分析零件變形的原因，首先要收集零件在各工序加工后的數據，以了解零件在加工過程中的變形過程。以7件零件為研究對象，收集數據見表1。

從圖表中可以看出99.2±0.1這個尺寸在50工序精車小端形成，該尺寸在50工序精車小端、65工序鏜斜孔后均合格，說明后端安裝邊變形量很小，說明銑花邊工序是安裝邊產生變形的原因。

圖1是針對銑花邊工序零件加工時的受力分析。零件安裝邊變形趨勢如紅色箭頭方向，經過對加工過程的分析，有兩個因素和安裝邊翹起變形有關。第一個因素是安裝邊轉接處比較單薄，當安裝邊外側受力過大時，轉接處強度不夠安裝邊易翹起變形；第二個因素是銑刀沿花邊輪廓銑加工零件時，銑刀側刃施加給零件較大旋轉力導致零件翹起變形。

2.優化措施

首先，針對安裝邊轉接部位單薄問題采取的措施是增大轉接部位R值。零件轉接R要求R2±0.5，過去零件一直按中差R2進行加工，為了增加轉接處強度，將此處R值增加至R2.5。其次，采用鉆頭先去除花邊凹槽部位余量，再用銑刀沿輪廓銑削零件，此時銑刀銑削余量大大減少，施加給零件向上旋轉力也減小了很多，有利于零件安裝邊的變形控制。

經過優化后的零件加工6個零件在銑花邊工序加工完后總高尺寸均合格，將零件放在機床上打表檢測，零件大端安裝邊跳動均小于0.05mm。這些數據說明之前對零件安裝邊翹起變形原因的分析是正確的，采取的措施是有效的，攻關成功。

結語

通過對此問題的研究，該低壓機匣大端安裝邊平面跳動可以控制在0.05mm以內，指標尺寸99.2±0.1全部合格，從根本上解決了零件大端安裝邊翹起變形的問題，提高了零件的交付質量。

此種花邊結構在其他機匣零件中也經常使用，這種結構的加工方法表面上看起來很簡單，采用合適的銑刀沿輪廓銑削加工即可加工出花邊輪廓，但這種加工方式沒有考慮到加工應力對零件的影響，從而造成加工零件受力變形，影響零件交付質量。如果想加工出合格的零件就必須了解零件加工過程中的受力情況，通過調節零件受力的大小和方向減小或消除零件變形，保證零件質量。

機匣零件安裝邊花邊無變形加工方法在應用過程中要注意以下幾個方面的問題：第一，增加安裝邊轉接部位的R值一定要在滿足設計要求的前提下增加，要了解此處轉接R是否和相配零件干涉，增大后的轉角不能影響零件的后續加工或正常使用；第二，在安裝邊花邊凹槽部位鉆孔要保證整圓，要根據凹槽的大小合理選擇鉆孔的大小，必要時可以增加孔的個數來增大去除材料面積，多孔時要注意孔和孔之間要留有一定距離，一般0.2min最好，同時要注意孔與零件安裝邊邊緣要留有一定距離一般0.2min，完整孔的加工能夠發揮鉆頭的優勢，如果加工孔不是完整圓，鉆頭在鉆削過程中會由于余量不均而受力不均，極易造成鉆頭的破損。另外，鉆孔一定要距離花邊凹槽邊緣留有余量，一般0.3min為宜，用來光整花邊表面粗糙度。相信這種加工方法的應用可以有效減小薄壁零件的加工變形，提高零件的交付質量。

致使薄壁環形機匣變形的原因有很多，除了機械加工應力會導致零件變形，熱處理殘余應力、焊接殘余應力等都可能造成薄壁零件的變形，這就要求我們在解決零件變形問題的時候一定要找準零件變形的真正原因，對癥下藥才能藥到病除。薄壁機匣的變形問題依然是我們從事機械加工人員最需要研究和解決的問題之一。

參考文獻

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