機(jī)匣等薄壁類零件變形分析

機(jī)匣等薄壁類零件變形分析

1機(jī)表面用件制造的技術(shù)問(wèn)題現(xiàn)在，如果一個(gè)國(guó)家的航空航天技術(shù)能夠發(fā)展，它是衡量該國(guó)科技水平、國(guó)防能力和綜合實(shí)力的重要標(biāo)志之一。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造技術(shù)又構(gòu)成了其中最重要的一環(huán),作為發(fā)動(dòng)機(jī)重要部分的機(jī)匣件,在實(shí)際加工過(guò)程中有很多技術(shù)難題。由于機(jī)匣結(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)匣的加工在國(guó)際航空業(yè)也是一個(gè)難題,但隨著加工技術(shù)的不斷成熟,國(guó)外同行已經(jīng)摸索出一套方法,國(guó)內(nèi)在這方面做了很多研究,但仍很難達(dá)到自由狀態(tài)的技術(shù)要求。2鑄鎂機(jī)表面系統(tǒng)的研究—研究目標(biāo)本項(xiàng)目以某機(jī)鑄鎂附件機(jī)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(guò)程,系統(tǒng)地開(kāi)展鑄鎂機(jī)匣變形控制及檢測(cè)方法研究,探索出一條有效的解決附件機(jī)匣變形的途徑,提高附件機(jī)匣加工質(zhì)量,徹底解決鑄鎂機(jī)匣類零件加工及使用中的變形問(wèn)題,保證零件使用過(guò)程中尺寸穩(wěn)定、變形可控,保證發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)表面質(zhì)量的加工(1)毛料自然時(shí)效,消除應(yīng)力。合理安排工序,在滿足生產(chǎn)的條件下,毛料周轉(zhuǎn)過(guò)程有一段自然時(shí)效時(shí)間。提前準(zhǔn)備毛坯,存放一段時(shí)間,使鑄造應(yīng)力自然時(shí)效釋放殘余應(yīng)力,自然時(shí)效時(shí)間至少為二個(gè)月至六個(gè)月的存放期。(2)細(xì)化加工方法,不同的加工方法產(chǎn)生的加工應(yīng)力不同,細(xì)化機(jī)匣加工工藝規(guī)程,固化走刀路線,切削參數(shù),減少應(yīng)力產(chǎn)生的變形。(3)在機(jī)匣加工工藝中引進(jìn)振動(dòng)時(shí)效技術(shù),在機(jī)匣半精加工后,精加工前,增加振動(dòng)時(shí)效工序,進(jìn)一步釋放機(jī)匣加工應(yīng)力。(4)應(yīng)用機(jī)匣類零件動(dòng)力學(xué)仿真加工技術(shù)研究,將仿真加工分析技術(shù)應(yīng)用于機(jī)匣加工變形控制上。(5)最終檢驗(yàn)工序取消檢查工序檢驗(yàn)印的做法,設(shè)計(jì)、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(jī)匣的變形。4.2機(jī)表面壓緊的加工帶有孔系的附件機(jī)匣粗加工在鏜床上進(jìn)行。但是精加工,為保證機(jī)匣殼體孔系的孔距和同軸孔系的同軸度,一般選用坐標(biāo)鏜床,采用坐標(biāo)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(gè)互相垂直的坐標(biāo)尺寸,在工件的一次安裝下,通過(guò)控制機(jī)床的坐標(biāo)移動(dòng)鏜出機(jī)匣一端的孔后,將工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180度后再加工機(jī)匣另一端的孔。對(duì)于機(jī)匣加工中對(duì)易產(chǎn)生機(jī)匣變形的工序的夾具,應(yīng)在壓緊方式上盡可能采取軸向壓緊和內(nèi)漲緊的形式。對(duì)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(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄、剛性較差的鑄鎂機(jī)匣,在工序安排時(shí)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(zhǔn)且要反復(fù)修復(fù)基準(zhǔn),防止最終加工變形;因此在安排工藝路線時(shí)采用先加工面后加工孔的加工順序;粗精加工分階段進(jìn)行和工序集中的原則,并將殼體孔系的加工安排在座標(biāo)鏜床上分粗加工———半精加工———精加工三個(gè)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(jī)匣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),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(yuǎn)的兩處。為了防止零件變形,基準(zhǔn)平面的加工時(shí)要安排反復(fù)修復(fù)基準(zhǔn),同時(shí)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(biāo)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(jì)圖紙尺寸小。確定加工工步:鉆中心孔———鉆孔———鏜孔(擴(kuò)孔)———鉸孔(用于尺寸相同但數(shù)量較多的孔,擴(kuò)孔用于孔徑小于ф4mm的孔)確定切削用量:在坐標(biāo)鏜床上加工孔直徑(ф6mm~ф8mm)常用的工藝參數(shù)見(jiàn)表1:加工注意事項(xiàng):要嚴(yán)格貫徹粗、精分開(kāi),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(shí)可采用機(jī)油進(jìn)行潤(rùn)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(yīng)嚴(yán)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(yīng)在鉸孔前鏜孔時(shí)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(zhǔn)的其它油路孔(在側(cè)面或很小ф0.8小孔)加工,不易對(duì)零件軸孔及端面產(chǎn)生變形。4.6空刀實(shí)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(jìn)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(biāo)鏜床,盡可能一次裝夾后加工所有面及孔。同時(shí)將技術(shù)條件的基準(zhǔn)盡可能在一次裝夾下加工,這樣保證了12個(gè)軸孔之間較高位置精度要求。4.7制作統(tǒng)一平臺(tái)附件機(jī)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(tái)一般都制作專用平臺(tái),平面形狀可與機(jī)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(yàn)人員的判斷。應(yīng)特別注意:鎂合金零件不得采用鑄鐵盤研磨表面,主要是因?yàn)檠心ジ嘁诐B入機(jī)體內(nèi),無(wú)法進(jìn)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(yán)重漏漏法為了使鑄件內(nèi)部組織更緊密,防止由于試驗(yàn)滲漏而補(bǔ)焊,一般在工藝中安排此工序。浸潤(rùn)處理常用的堵漏劑有樹(shù)脂類、硬氧膠、亞麻等,樹(shù)脂類、硬氧膠的堵漏效果較好,一次浸潤(rùn)處理就可堵住滲漏部位;浸潤(rùn)亞麻效果差,常重復(fù)浸潤(rùn),清理很困難。一般浸潤(rùn)次數(shù)不允許超過(guò)3次。特別注意的是:浸潤(rùn)處理后需要進(jìn)行固化,為了防止粘在殼體上,尤其是加工后的孔中,浸潤(rùn)后必須要求增加清洗工序后再固化。加工工藝執(zhí)行過(guò)程中出現(xiàn)的變形本方法所研制的附件機(jī)匣已裝機(jī)、試車考核,證明可以滿足發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)要求。該工藝的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)合理,滿足了生產(chǎn)的要求,達(dá)到了預(yù)期的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、質(zhì)量指標(biāo),對(duì)類似件的加工有一定的借鑒作用,有一定的推廣價(jià)值。3.1機(jī)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(méi)有自然時(shí)效釋放殘余應(yīng)力的過(guò)程,直接投入生產(chǎn),零件在加工和周轉(zhuǎn)過(guò)程中,應(yīng)力釋放而產(chǎn)生變形。3.2現(xiàn)行機(jī)匣加工工藝通常在粗加工后安排穩(wěn)定處理去除加工應(yīng)力,但熱處理也不能完全消除加工應(yīng)力,據(jù)統(tǒng)計(jì)熱處理僅能去除30%~40%的應(yīng)力。3.3目前國(guó)內(nèi)大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)鑄鎂機(jī)匣整體鑄造精度和質(zhì)量達(dá)不到要求,鑄件基準(zhǔn)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(bǔ)焊造成零件變形較大。3.4現(xiàn)行機(jī)匣加工工藝規(guī)程中,許多尺寸僅在工序中檢查,最終檢驗(yàn)只