一種高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法
【專利摘要】本發(fā)明一種高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法，屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，該加工方法改變了以往內(nèi)、外型面分不同工序加工，余量分配不均，尺寸難以保證的加工方式，即保證了零件合格交付，又保證了單、組件之間的接刀要求，最終形成了以單件三道車加工、組件一道車加工、鏜孔加工為主干的工藝流程；本發(fā)明零件加工過(guò)程中充分考慮薄壁機(jī)匣易變形因素，精車加工及鏜孔加工中均采用不同方式的輔助支承方式以防止零件顫動(dòng)；對(duì)精車加工刀具的選擇、走刀路線、參數(shù)方面都進(jìn)行了優(yōu)化；另外，采用螺紋銑加工技術(shù)替代了高溫合金小直徑螺紋孔手動(dòng)攻絲；采用此加工方法能夠保證零件的尺寸精度，并實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、低成本，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
【專利說(shuō)明】一種高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，具體涉及一種高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國(guó)航空工業(yè)的飛躍發(fā)展，大型運(yùn)輸飛機(jī)技術(shù)不斷完善，大型運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)也在持續(xù)改善，隨之對(duì)零件的要求也越來(lái)越高；大直徑機(jī)匣零件廣泛的應(yīng)用在大型運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)上，作為典型機(jī)匣零件的薄壁錐體整體機(jī)匣，此類機(jī)匣的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸精度高、薄壁、材料難加工等；
[0003]低壓渦輪機(jī)匣單元體是由低壓渦輪軸組件、低壓渦輪靜子部分組合件和低壓渦輪機(jī)匣單元體三部分組成；低壓渦輪靜子部分組合件中最重要的組成部分也就是低壓渦輪機(jī)匣焊接組合件，它的內(nèi)部裝配導(dǎo)向葉片以及轉(zhuǎn)子葉片外封嚴(yán)環(huán)組合件(俗稱“蜂窩”)，外部裝有6個(gè)熱電偶，機(jī)匣外側(cè)有3個(gè)測(cè)壓孔和3個(gè)觀測(cè)孔；
[0004]低壓渦輪機(jī)匣焊接組合件屬于大型薄壁機(jī)匣(最大直徑為1065mm，壁厚1.45mm)，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，機(jī)匣內(nèi)部有6道凹槽，槽體側(cè)面有U型槽，外側(cè)焊接3種共12個(gè)凸臺(tái)，前、后安裝邊鉆有孔。大型機(jī)匣和薄壁機(jī)匣在加工中所面臨的最重要的問(wèn)題就是加工中側(cè)壁及前、后安裝邊容易引起變形；零件在焊接之后同樣也會(huì)引起變形。因此，克服機(jī)匣變形是加工中面臨的重大問(wèn)題。機(jī)匣的內(nèi)部布有多道異型環(huán)槽，且尺寸較小、精度較高；機(jī)匣材料為GH4169硬度較大，加工困難；由于機(jī)匣直徑的增加，其變形量更難控制；
[0005]低壓渦輪機(jī)匣焊接組合件是由低壓渦輪機(jī)匣殼體在焊接凸臺(tái)后組成的；目前，加工方案是加工完所有的機(jī)匣尺寸再對(duì)機(jī)匣焊接后的凸臺(tái)進(jìn)行加工，機(jī)匣內(nèi)、外型面分不同工序加工，余量分配不均，尺寸難以保證，不能保證零件合格交付和單、組件之間的接刀要求，現(xiàn)有加工方案加工后的零件在焊接后變形極大，直徑尺寸最大變形達(dá)2_以上，內(nèi)部環(huán)槽也嚴(yán)重變形，零件在不符合設(shè)計(jì)要求的同時(shí)也影響了導(dǎo)向葉片以及轉(zhuǎn)子葉片外封嚴(yán)環(huán)組合件正常的裝配；
[0006]為了避免零件變形，滿足大型運(yùn)輸發(fā)動(dòng)機(jī)研制，需要一種穩(wěn)定的加工方法來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的加工要求。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出一種高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法，以達(dá)到解決高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣零件變形問(wèn)題，在滿足型號(hào)研制的同時(shí)，提高質(zhì)量、加工效率和降低成本的目的。
[0008]一種高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法，包括以下步驟:
[0009]步驟1、將高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣毛坯料安裝于機(jī)床上，對(duì)其進(jìn)行粗加工；
[0010]步驟2、將粗加工后的機(jī)匣放置于熱處理爐中對(duì)其進(jìn)行去除應(yīng)力處理；
[0011]步驟3、去除應(yīng)力后，再重新將機(jī)匣安裝于數(shù)控機(jī)床上，對(duì)其進(jìn)行半精加工；
[0012]步驟4、將機(jī)匣通過(guò)外型面輔助支撐夾具固定于數(shù)控機(jī)床；
[0013]步驟5、對(duì)機(jī)匣小端進(jìn)行精加工；
[0014]步驟6、對(duì)機(jī)匣大端進(jìn)行精加工；
[0015]步驟7、對(duì)機(jī)匣的內(nèi)型面進(jìn)行粗加工；
[0016]步驟8、對(duì)機(jī)匣的外型面進(jìn)行粗加工、再進(jìn)行精加工；
[0017]步驟9、對(duì)機(jī)匣的內(nèi)型面進(jìn)行精加工；
[0018]步驟10、根據(jù)實(shí)際需求在機(jī)匣上某位置打徑向孔；
[0019]步驟11、將安裝座通過(guò)徑向孔與機(jī)匣固定，形成組件；
[0020]步驟12、重復(fù)步驟4和步驟5，再次對(duì)機(jī)匣小端面進(jìn)行精加工；
[0021]步驟13、對(duì)機(jī)匣內(nèi)型面上的第二級(jí)至倒數(shù)第二級(jí)環(huán)槽的U型槽和外壁底端進(jìn)行精加工；
[0022]步驟14、完成對(duì)高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工。
[0023]步驟9所述的對(duì)機(jī)匣的內(nèi)型面進(jìn)行精加工，過(guò)程如下:
[0024]步驟9-1、從機(jī)匣止口起對(duì)內(nèi)型面進(jìn)行精加工；
[0025]步驟9-2、當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)型面上第一級(jí)環(huán)槽時(shí)，根據(jù)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽的寬度、深度和底部半徑，選取球刀，采用選定球刀對(duì)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽進(jìn)行精加工；
[0026]步驟9-3、完成對(duì)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽的精加工后，切換刀具繼續(xù)對(duì)機(jī)匣內(nèi)型面進(jìn)行精加工；
[0027]步驟9-4、當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)型面上第二級(jí)環(huán)槽時(shí)，先采用槽刀去除第二級(jí)環(huán)槽的U型槽余量，再采用球刀對(duì)第二級(jí)環(huán)槽的U型槽進(jìn)行精加工；
[0028]步驟9-5、采用與步驟9-4相同的加工過(guò)程依次對(duì)內(nèi)型面其余環(huán)槽進(jìn)行精加工；
[0029]步驟9-6、直至完成對(duì)內(nèi)型面最后一級(jí)環(huán)槽的精加工。
[0030]本發(fā)明優(yōu)點(diǎn):
[0031]本發(fā)明一種高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法，該加工方法改變了以往內(nèi)、外型面分不同工序加工，余量分配不均，尺寸難以保證的加工方式，即保證了零件合格交付，又保證了單、組件之間的接刀要求，最終形成了以單件三道車加工、組件一道車加工、鏜孔加工為主干的工藝流程；本發(fā)明零件加工過(guò)程中充分考慮薄壁機(jī)匣易變形因素，精車加工及鏜孔加工中均采用不同方式的輔助支承方式以防止零件顫動(dòng)；對(duì)精車加工刀具的選擇、走刀路線、參數(shù)方面都進(jìn)行了優(yōu)化；另外，采用螺紋銑加工技術(shù)替代了高溫合金小直徑螺紋孔手動(dòng)攻絲；采用此加工方法能夠保證零件的尺寸精度，并實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、低成本，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。
【專利附圖】
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是本發(fā)明一種實(shí)施例的高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2是本發(fā)明一種實(shí)施例的高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法流程圖；
[0034]圖3是本發(fā)明一種實(shí)施例的低壓渦輪機(jī)匣焊接組合件內(nèi)部環(huán)槽車加工操作圖，其中，I為刀具，2為刀軌，3為機(jī)匣環(huán)槽；
[0035]圖4是本發(fā)明一種實(shí)施例的機(jī)匣小端面加工區(qū)域示意圖；
[0036]圖5是本發(fā)明一種實(shí)施例的機(jī)匣環(huán)槽加工區(qū)域示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0038]本發(fā)明實(shí)施例中，根據(jù)現(xiàn)有加工工藝的經(jīng)驗(yàn)，解決零件焊接后變形過(guò)大行之有效的方法是對(duì)單件和組合件的余量進(jìn)行調(diào)整，將除機(jī)匣外部的所有最終尺寸全部留給焊接后的組合件加工，這樣就可以將焊接帶來(lái)的變形在組合件的加工中去掉，保證尺寸要求。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例中，對(duì)低壓渦輪機(jī)匣進(jìn)行加工，對(duì)低壓渦輪機(jī)匣如圖1所示，加工方法流程圖如圖2所示，包括以下步驟:
[0040]步驟1、將高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣毛料安裝于機(jī)床上，對(duì)其進(jìn)行粗加工；
[0041]本發(fā)明實(shí)施例中，低壓渦輪機(jī)匣作為單件，在其前、后安裝邊和內(nèi)部環(huán)槽留有Imm到1.5mm的余量，與以往機(jī)匣加工路線相似，分粗車、半精車和精車加工；
[0042]本發(fā)明實(shí)施例中，采用UG NX7.5軟件的CAM(計(jì)算機(jī)輔助制造)功能進(jìn)行輔助編程，在建模、建立操作和后處理等過(guò)程后生成數(shù)控程序，如圖3所示，程序生成后利用VERICUT軟件模擬仿真，檢查程序是否存在殘留和過(guò)切等不合理之處，并對(duì)程序進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，利用VERICUT軟件校驗(yàn)加工程序的準(zhǔn)確性，辨識(shí)出那些會(huì)損壞零件，工裝夾具和加工刀具的錯(cuò)誤，包括:1)圖紙或讀圖錯(cuò)誤；2)編程不精確；3)快速移動(dòng)時(shí)接觸材料；4)錯(cuò)誤的走刀路徑；5)與工裝夾具發(fā)生的碰撞；6)CAD/CAM和后處理器錯(cuò)誤；7)分析加工中產(chǎn)生的應(yīng)力。
[0043]步驟2、將粗加工后的機(jī)匣放置于熱處理爐中對(duì)其進(jìn)行去除應(yīng)力處理；
[0044]步驟3、去除應(yīng)力后，再重新將機(jī)匣安裝于數(shù)控機(jī)床上，對(duì)其進(jìn)行半精加工；
[0045]步驟4、將機(jī)匣通過(guò)外型面輔助支撐夾具固定于數(shù)控機(jī)床；
[0046]步驟5、對(duì)機(jī)匣小端進(jìn)行精加工，具體步驟如下:
[0047]步驟5-1、對(duì)機(jī)匣小端外型面的下端面和圓弧面進(jìn)行精加工；
[0048]如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例中，采用球刀對(duì)第①區(qū)域進(jìn)行精加工，轉(zhuǎn)速為8-12r/min，給進(jìn)速度為 0.1-0.16mm/r ；
[0049]步驟5-2、對(duì)機(jī)匣小端的外型面的側(cè)壁進(jìn)行精加工；
[0050]如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例中，采用偏刀對(duì)第②區(qū)域進(jìn)行精加工；
[0051]步驟5-3、對(duì)機(jī)匣小端的內(nèi)型面的側(cè)壁進(jìn)行精加工；
[0052]如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例中，采用偏刀對(duì)第⑧區(qū)域進(jìn)行精加工；
[0053]步驟5-4、對(duì)機(jī)匣小端的內(nèi)圓面進(jìn)行精加工；
[0054]如圖4所示，本發(fā)明實(shí)施例中，采用偏刀對(duì)第④區(qū)域進(jìn)行精加工；
[0055]步驟6、對(duì)機(jī)匣大端面進(jìn)行精加工；
[0056]步驟7、對(duì)機(jī)匣的內(nèi)型面進(jìn)行粗加工；
[0057]步驟8、對(duì)機(jī)匣的外型面進(jìn)行粗加工、再進(jìn)行精加工；
[0058]本發(fā)明實(shí)施例中，粗加工到精加工去除余量為0.2-0.3mm ；
[0059]步驟9、對(duì)機(jī)匣的內(nèi)型面進(jìn)行精加工，過(guò)程如下I
[0060]步驟9-1、從機(jī)匣止口起對(duì)內(nèi)型面進(jìn)行精加工；
[0061]步驟9-2、當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)型面上第一級(jí)環(huán)槽時(shí)，根據(jù)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽的寬度、深度和底部半徑，選取球刀，采用選定球刀對(duì)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽進(jìn)行精加工；
[0062]步驟9-3、完成對(duì)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽的精加工后，切換刀具繼續(xù)對(duì)機(jī)匣內(nèi)型面進(jìn)行精加工；
[0063]步驟9-4、當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)型面上第二級(jí)環(huán)槽時(shí)，先采用槽刀去除第二級(jí)環(huán)槽的U型槽余量，再采用球刀對(duì)第二級(jí)環(huán)槽的U型槽進(jìn)行精加工；
[0064]步驟9-5、采用與步驟9-4相同的加工過(guò)程依次對(duì)內(nèi)型面其余環(huán)槽進(jìn)行精加工；
[0065]步驟9-6、直至完成對(duì)內(nèi)型面最后一級(jí)環(huán)槽的精加工。
[0066]步驟10、根據(jù)實(shí)際需求在機(jī)匣上某位置鉆鏜徑向孔；
[0067]本發(fā)明實(shí)施例中，采用螺紋銑加工技術(shù)在機(jī)匣外型面鉆有12個(gè)徑向孔，供焊接安裝座時(shí)使用；
[0068]步驟11、將安裝座通過(guò)徑向孔與機(jī)匣進(jìn)行電子束焊接形成組件；
[0069]本發(fā)明實(shí)施例中，焊接后的組合件主要的加工目的就是要去掉殼體所留余量以及焊接后的變形；
[0070]步驟12、重復(fù)步驟4和步驟5，再次對(duì)機(jī)匣小端面進(jìn)行精加工；
[0071]步驟13、對(duì)機(jī)匣內(nèi)型面上的第二級(jí)至倒數(shù)第二級(jí)環(huán)槽的U型槽和外壁底端進(jìn)行精加工 1-1.5mm ；
[0072]如圖5所示，加工區(qū)域?yàn)棰莺廷蓿?br>
[0073]步驟14、完成對(duì)高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工。
[0074]本發(fā)明實(shí)施例中，在虛擬環(huán)境下進(jìn)行零件的加工，加工結(jié)束后對(duì)零件進(jìn)行分析，把設(shè)計(jì)實(shí)體同切削過(guò)后的實(shí)體進(jìn)行自動(dòng)比較從而發(fā)現(xiàn)過(guò)切或殘留余量，在比較過(guò)程中可以整體比較，也可以分區(qū)域比較，根據(jù)比較的精度重新設(shè)置公差。
[0075]經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明有效的控制了零件變形，滿足設(shè)計(jì)圖紙及裝配要求；加工周期提高了 30%以上；加工成本降低了 30%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟1、將高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣毛坯料安裝于機(jī)床上，對(duì)其進(jìn)行粗加工； 步驟2、將粗加工后的機(jī)匣放置于熱處理爐中對(duì)其進(jìn)行去除應(yīng)力處理； 步驟3、去除應(yīng)力后，再重新將機(jī)匣安裝于數(shù)控機(jī)床上，對(duì)其進(jìn)行半精加工； 步驟4、將機(jī)匣通過(guò)外型面輔助支撐夾具固定于數(shù)控機(jī)床； 步驟5、對(duì)機(jī)匣小端進(jìn)行精加工； 步驟6、對(duì)機(jī)匣大端進(jìn)行精加工； 步驟7、對(duì)機(jī)匣的內(nèi)型面進(jìn)行粗加工； 步驟8、對(duì)機(jī)匣的外型面進(jìn)行粗加工、再進(jìn)行精加工； 步驟9、對(duì)機(jī)匣的內(nèi)型面進(jìn)行精加工； 步驟10、根據(jù)實(shí)際需求在機(jī)匣上某位置打徑向孔； 步驟11、將安裝座通過(guò)徑向孔與機(jī)匣固定，形成組件； 步驟12、重復(fù)步驟4和步驟5，再次對(duì)機(jī)匣小端面進(jìn)行精加工； 步驟13、對(duì)機(jī)匣內(nèi)型面上的第二級(jí)至倒數(shù)第二級(jí)環(huán)槽的U型槽和外壁底端進(jìn)行精加工； 步驟14、完成對(duì)高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫合金大直徑薄壁錐體整體機(jī)匣的加工方法，其特征在于:步驟9所述的對(duì)機(jī)匣的內(nèi)型面進(jìn)行精加工，過(guò)程如下: 步驟9-1、從機(jī)匣止口起對(duì)內(nèi)型面進(jìn)行精加工； 步驟9-2、當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)型面上第一級(jí)環(huán)槽時(shí)，根據(jù)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽的寬度、深度和底部半徑，選取球刀，采用選定球刀對(duì)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽進(jìn)行精加工； 步驟9-3、完成對(duì)第一級(jí)環(huán)槽的U型槽的精加工后，切換刀具繼續(xù)對(duì)機(jī)匣內(nèi)型面進(jìn)行精加工； 步驟9-4、當(dāng)?shù)竭_(dá)內(nèi)型面上第二級(jí)環(huán)槽時(shí)，先采用槽刀去除第二級(jí)環(huán)槽的U型槽余量，再采用球刀對(duì)第二級(jí)環(huán)槽的U型槽進(jìn)行精加工； 步驟9-5、采用與步驟9-4相同的加工過(guò)程依次對(duì)內(nèi)型面其余環(huán)槽進(jìn)行精加工； 步驟9-6、直至完成對(duì)內(nèi)型面最后一級(jí)環(huán)槽的精加工。
【文檔編號(hào)】B23P15/00GK104476112SQ201410589370
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】苗鴻志, 尚小麗, 聞男 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司