機匣等薄壁類零件變形分析

機匣等薄壁類零件變形分析

1機表面用件制造的技術(shù)問題現(xiàn)在，如果一個國家的航空航天技術(shù)能夠發(fā)展，它是衡量該國科技水平、國防能力和綜合實力的重要標志之一。而航空發(fā)動機制造技術(shù)又構(gòu)成了其中最重要的一環(huán),作為發(fā)動機重要部分的機匣件,在實際加工過程中有很多技術(shù)難題。由于機匣結(jié)構(gòu)復雜且壁薄,在加工中如何控制變形和提高質(zhì)量成為關(guān)鍵。大型薄壁機匣的加工在國際航空業(yè)也是一個難題,但隨著加工技術(shù)的不斷成熟,國外同行已經(jīng)摸索出一套方法,國內(nèi)在這方面做了很多研究,但仍很難達到自由狀態(tài)的技術(shù)要求。2鑄鎂機表面系統(tǒng)的研究—研究目標本項目以某機鑄鎂附件機匣為載體,采取冷熱工藝結(jié)合的研究方式,從毛坯到成品全過程,系統(tǒng)地開展鑄鎂機匣變形控制及檢測方法研究,探索出一條有效的解決附件機匣變形的途徑,提高附件機匣加工質(zhì)量,徹底解決鑄鎂機匣類零件加工及使用中的變形問題,保證零件使用過程中尺寸穩(wěn)定、變形可控,保證發(fā)動機的裝配精度、使用性能和可靠性。3表中變形原因分析4控制變形措施4.1機表面質(zhì)量的加工(1)毛料自然時效,消除應力。合理安排工序,在滿足生產(chǎn)的條件下,毛料周轉(zhuǎn)過程有一段自然時效時間。提前準備毛坯,存放一段時間,使鑄造應力自然時效釋放殘余應力,自然時效時間至少為二個月至六個月的存放期。(2)細化加工方法,不同的加工方法產(chǎn)生的加工應力不同,細化機匣加工工藝規(guī)程,固化走刀路線,切削參數(shù),減少應力產(chǎn)生的變形。(3)在機匣加工工藝中引進振動時效技術(shù),在機匣半精加工后,精加工前,增加振動時效工序,進一步釋放機匣加工應力。(4)應用機匣類零件動力學仿真加工技術(shù)研究,將仿真加工分析技術(shù)應用于機匣加工變形控制上。(5)最終檢驗工序取消檢查工序檢驗印的做法,設(shè)計、制造限制夾具,增加模擬裝配的限制狀態(tài)檢查控制手段。(6)工裝夾具上采用輔助支承結(jié)構(gòu)的夾具,減小薄壁機匣的變形。4.2機表面壓緊的加工帶有孔系的附件機匣粗加工在鏜床上進行。但是精加工,為保證機匣殼體孔系的孔距和同軸孔系的同軸度,一般選用坐標鏜床,采用坐標法和調(diào)頭鏜的方法加工。即將被加工孔系間的孔距尺寸,換算為兩個互相垂直的坐標尺寸,在工件的一次安裝下,通過控制機床的坐標移動鏜出機匣一端的孔后,將工作臺旋轉(zhuǎn)180度后再加工機匣另一端的孔。對于機匣加工中對易產(chǎn)生機匣變形的工序的夾具,應在壓緊方式上盡可能采取軸向壓緊和內(nèi)漲緊的形式。對于懸臂的部分增加了輔助支承。4.3壓緊位置和加工工藝路線的確定對于結(jié)構(gòu)復雜、壁薄、剛性較差的鑄鎂機匣,在工序安排時需設(shè)法減少變形產(chǎn)生的加工誤差,正確選擇零件的壓緊位置,而且互為基準且要反復修復基準,防止最終加工變形;因此在安排工藝路線時采用先加工面后加工孔的加工順序;粗精加工分階段進行和工序集中的原則,并將殼體孔系的加工安排在座標鏜床上分粗加工———半精加工———精加工三個階段;以確保主要表面的加工精度。4.4選擇大平面根據(jù)附件機匣的結(jié)構(gòu)特點,采用一面兩銷的定位方式,面盡可能選擇大平面(定位面或裝配結(jié)合面),兩銷孔選擇距離最遠的兩處。為了防止零件變形,基準平面的加工時要安排反復修復基準,同時增加手工刮削或精研工序。4.5確定孔直徑5mm2mm切削用量一般在座標鏜床上加工,由于后續(xù)加工有變形,此兩銷孔只作為粗加工定位用,不能一次加工到位,銷孔尺寸比設(shè)計圖紙尺寸小。確定加工工步:鉆中心孔———鉆孔———鏜孔(擴孔)———鉸孔(用于尺寸相同但數(shù)量較多的孔,擴孔用于孔徑小于ф4mm的孔)確定切削用量:在坐標鏜床上加工孔直徑(ф6mm~ф8mm)常用的工藝參數(shù)見表1:加工注意事項:要嚴格貫徹粗、精分開,先粗后精的鏜削原則;鏜刀的材料一般為普通高速鋼,中心鉆、鉆頭、鉸刀的材料一般為高速鋼W2Mo9Cr4VCo8(M42),采用硬質(zhì)合金材料耐用度更好,孔徑更穩(wěn)定;加工時可采用機油進行潤滑和冷卻,以降低粗糙度和保持尺寸穩(wěn)定;鉸孔前的鏜孔尺寸應嚴格控制,保持穩(wěn)定,以保證鉸孔尺寸的穩(wěn)定;采用鉸孔為最終加工方法,孔的位置度應在鉸孔前鏜孔時保證;精鏜孔以前將端孔中油槽全部加工到位,精鏜孔加工完成后只剩下軸孔做基準的其它油路孔(在側(cè)面或很小ф0.8小孔)加工,不易對零件軸孔及端面產(chǎn)生變形。4.6空刀實際加工鏜軸孔分粗、精加工,采取工序集中的方法,粗鏜孔給精加工單邊留0.5mm余量。精加工分兩刀進行,第一刀單邊留0.1mm余量,第二刀加工到尺寸。采用立臥轉(zhuǎn)換的座標鏜床,盡可能一次裝夾后加工所有面及孔。同時將技術(shù)條件的基準盡可能在一次裝夾下加工,這樣保證了12個軸孔之間較高位置精度要求。4.7制作統(tǒng)一平臺附件機匣通常采用一面兩銷方式定位,接合面一般都有著色要求,沿周邊60%不間斷。著色用的平臺一般都制作專用平臺,平面形狀可與機匣接合面形狀相近,以保證著色質(zhì)量,而且著色不能太厚,否則影響加工者和檢驗人員的判斷。應特別注意:鎂合金零件不得采用鑄鐵盤研磨表面,主要是因為研磨膏易滲入機體內(nèi),無法進行清除,采用100#金鋼砂研磨或者采用刮刀刮修表面著色檢查。4.8漏劑的合理也是一種嚴重漏漏法為了使鑄件內(nèi)部組織更緊密,防止由于試驗滲漏而補焊,一般在工藝中安排此工序。浸潤處理常用的堵漏劑有樹脂類、硬氧膠、亞麻等,樹脂類、硬氧膠的堵漏效果較好,一次浸潤處理就可堵住滲漏部位;浸潤亞麻效果差,常重復浸潤,清理很困難。一般浸潤次數(shù)不允許超過3次。特別注意的是:浸潤處理后需要進行固化,為了防止粘在殼體上,尤其是加工后的孔中,浸潤后必須要求增加清洗工序后再固化。加工工藝執(zhí)行過程中出現(xiàn)的變形本方法所研制的附件機匣已裝機、試車考核,證明可以滿足發(fā)動機的設(shè)計要求。該工藝的設(shè)計結(jié)構(gòu)合理,滿足了生產(chǎn)的要求,達到了預期的技術(shù)、經(jīng)濟、質(zhì)量指標,對類似件的加工有一定的借鑒作用,有一定的推廣價值。3.1機匣零件尺寸較大,材料為鎂鑄件,由于生產(chǎn)組織不合理,毛料加工后基本沒有自然時效釋放殘余應力的過程,直接投入生產(chǎn),零件在加工和周轉(zhuǎn)過程中,應力釋放而產(chǎn)生變形。3.2現(xiàn)行機匣加工工藝通常在粗加工后安排穩(wěn)定處理去除加工應力,但熱處理也不能完全消除加工應力,據(jù)統(tǒng)計熱處理僅能去除30%~40%的應力。3.3目前國內(nèi)大型復雜結(jié)構(gòu)鑄鎂機匣整體鑄造精度和質(zhì)量達不到要求,鑄件基準不好,零件找正較困難,還經(jīng)常冶金缺陷、有缺肉現(xiàn)象,缺肉后補焊造成零件變形較大。3.4現(xiàn)行機匣加工工藝規(guī)程中,許多尺寸僅在工序中檢查,最終檢驗只