某型机高压压气机前机匣精密孔高效加工技术的应用浅谈.docVIP

某型机高压压气机前机匣精密孔高效加工技术的应用浅谈 　　[摘 要]某型机高压压气机前机匣是一个结构复杂、技术含量高、加工难度大的大型精密薄壁对开机匣。整个机匣上各种径向孔、轴向孔多达500余个。孔的种类繁多，尺寸公差与技术条件要求严格，表面粗糙度要求高。在发动机类零件的钻、镗、铰孔加工中具有一定的代表性。本文着重介绍前机匣高效孔加工工艺改进过程和实施方法。 　　[关键词]高效钻 镗 铰切削 工艺路线 　　中图分类号：TG124.8 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）27-0021-03 　　1、引言 　　航空发动机的制造是一个国家制造业的典型代表，它集制造业的设计、工艺、材料、加工、质量控制等领域的高、精、尖技术为一体。结构复杂、壁薄、材料难加工、尺寸精度高是发动机零件的典型特征。与飞机等其它装备相比，航空发动机制造在材料、结构空间的可加工性、精度等诸方面有更高的要求，更能体现一个国家制造业的制造水平。 　　扩大新机的生产能力这是国防建设的需要，也是国际形势的需要，重要的是对航空发动机行业生产能力和水平的巨大考验和挑战。根据以往的情况来看，提高年产能力的形成仅靠传统技术改造的设备投入（数控加工设备占较大比例）是不可能达到的，毕竟资金、场地、熟练的操作者等等都是有限的。因此，必须在技术改造引进加工设备的同时，注重提高设备的应用水平和应用效率才是根本。因此，我们应该在某新型发动机转入批量生产之前以先进制造技术中的核心技术之一――数控加工技术为突破口，以及机匣类零件中的关键零件为载体，展开高效数控加工技术在发动机零件制造中的应用研究，达到提升整个航空发动机行业数控加工技术水平和数控加工效率的目的。 　　本项目以某型机发动机前机匣为载体，进行了详细的工艺分析。目前现有的钻孔、镗孔和铰孔加工程序，其工艺是80年代首件试制时编制的，多年以来一直就没有进一步完善与提高，沿袭了普通设备加工的切削参数。因此与外型面的铣加工，内型腔的车加工一起构成了前机匣的三大重要“瓶颈”工序。这种加工格局存在一定的不足，再不进行改进，就不能满足某型机定型后批量生产的需要，在解决了前机匣外型面的高效铣削后，精密孔的高效加工就成了我们重点研究的当务之急。只有解决了三大典型工序，才有可能建立起机匣加工的高效率、高质量生产线。为解决这一问题，从2003年起，我们对机匣的三大工序陆续采用新工艺、新技术，进行了全面的研究，前机匣高效精密镗孔加工技术研究是其中的一个重要分支。 　　2、前机匣零件结构分析 　　发动机高压压气机前机匣是某型机机械加工中结构最复杂的机匣，其加工周期长，技术要求高、加工难度大。机匣材料是钛合金，为对开式结构。该零件在制造过程中有三大关键工序，即：外形面铣削加工、内形面车削加工和径向镗孔加工，这三道工序都具备了加工周期长，难度高的特点。前机匣仅径向孔、前、后端面孔，对开纵向结合面装配连接孔等就多达500多个。 其中包含280个镶叶片的径向孔，分布在外型面的0-3级梁上（见图2.1）。 　　孔直径公差为0.018，位置度不超过0.1。这些孔两侧都有台阶孔（见图2.2）。 　　而整个机匣内外型腔车、铣加工完毕后，整个机匣壁厚只有2.5毫米，由于机匣壁较薄，孔加工时会对加工尺寸产生影响。除此之外，前、后安装边上分布有高精度的轴向定位孔与连接孔。机匣的上、下两半部对开结合处有连接装配孔。在1-6级腔槽中又分布有构型复杂的各种直的、斜的凸台、一些台阶孔就位于这些凸台上。斜凸台上的孔与发动机轴线空间夹角不尽相同，需要在五坐标加工中心上主轴摆动一定角度才能加工。如采用普通设备，每加工一个空间角度不同的孔，就要配一套工装，无论在加工成本上，还是在加工周期上，都不划算。前机匣的这种结构给加工带来了相当大的难度。 　　3.高效精密孔加工工艺路线、加工方法优化 　　3.1 工装夹具的调整 　　我们对现行的镗孔夹具作了分析，现有的夹具材料是原来车间自己设计的铝盘，材料较软，多年使用后，局部已经不平。而本道工序对位置度的要求较高，夹具的基本状态不佳，势必对加工的结果有影响。基于此，我们对前机匣一些工序的夹具进行了筛选分析，发现本道工序的夹紧限位尺寸与镗轴向孔工序相同，这两道工序可以公用一个夹具，该夹具是具有正式工装号的夹具，这样既保证了夹紧的状态又可以节省科研试制的成本。改进零件的装夹方案，增加工艺系统的刚性，对高效加工至关重要。 　　3.2 工艺性分析及加工方法的优化 　　原精镗工序在NOVAR四坐标加工中心上进行，该设备是90年代引进的。280个镶叶片的精密径向孔形状见图2.2与图2.3，孔直径公差是：0.018，位置公差是0.1，孔的内、外两侧均有台阶，非常难加工。原来的加工路线是：打点→钻孔→镗孔→铰孔→