支撑环工艺研究

陈亚莉　赵冬梅　张阳　郭姗姗

摘 要：本文介绍了在环形件生产中，航空发动机制造行业，典型零件的工艺研制过程，包括复杂型面的零件结构分析，加工难点介绍，工艺路线的安排，工艺方法的选择和加工中所存在的问题及解决的办法等。随着科技的发展，现代发动机的构成零件结构多样性更为广泛，孔、平面、圆弧是构成零件最主要的构成单位。零件机械加工工艺设计过程是关系零件加工质量及效率的最重要的过程，对于一些结构特殊、不方便装夹的零件，怎么能使加工工艺过程优化是工艺技术人员一直在探索的目标，随着科学技术的发展，先进设备、先进加工方法及新设计理念的夹具比以往传统加工有很大改善。

关键词：变形；薄壁；工艺分析

中图分类号：TG75 文献标识码：A

1引言

零件刚性很差，加工也很有难度，混合进气部分新设计的零件支撑环就是这样的一个零件，为摸索此种零件的工艺路线安排及加工方法，针对此零件进行试制分析，本文就试制过程做简单介绍，为今后零件加工提供参考及工艺上的借鉴。

2 攻关实施

2.1工艺分析及加工难点分析

2.1.1工艺分析

该零件属于大型薄壁环型件，此环形件内外型面复杂，壁厚薄，无安装边 ，零件材料为GH536，属难加工材料，最大直径Ф923 mm，轴向尺寸：52.5mm，壁厚仅1.6mm～2.5mm；自由状态下圆柱度在1.5 mm；且在外圆均匀分布24处宽21的凸台，凸台中有宽15+0.035，位置度为0.15的槽，内孔有24处宽72的槽，该结构是以往研制机种中未曾遇到过的，其工艺难度大，加工难度大。

2.1.2加工难点分析

主要难点如下：

（1）精车加工无工艺边，装夹不方便，加工中变形大不易保证尺寸要求。

（2）铣加工量大，内外型面无法一次加工完成，壁厚尺寸很难保证。

（3）凸台中槽尺寸及位置度要求严格，不易保证。

2.2工艺路线安排

从零件结构上看，为解决工艺分析的难点，我们在工艺路线安排上采取如下方案：此薄壁的零件必须在夹具支撑涨开的情况下才能实现精加工，要实现涨开必须内型面先加工出来，由于此零件外型面复杂，加工量大，相对内孔型面要复杂的多，适合先加工内孔，可解决加工变形，无法保证壁厚问题。由于零件无安装边，给装夹带来很大的难度，零件的一端有24个工艺凸台，加工时我们就选用这些台阶的面作为装夹边，另一端我们采用预留工艺边的办法解决装夹问题。

2.3具体工序安排

5工序图样：粗车（预留工艺边）35工序：精车大端（用预留的工艺边装夹）

40工序：精车小端（涨紧内孔，压紧大端凸台，车掉工艺边）

50工序：精铣内型面（涨紧内孔，压紧大端凸台，加工内孔中间型面）

60工序：精铣外型面（涨紧内孔，压紧小端面）

2.4试加工过程

在零件的整个加工过程中，先后出现许多问题，经过工艺和现场操作者全力配合，逐一解决了这些问题，使试制过程得以顺利进行。

（1）首先遇到的问题就是零件材料硬，加工不动。材料及状态决定零件的硬度，零件的材料GH536是一种很难加工的材料。我们采用了减小切削参数（进给量及切削深度）、及时更换机夹刀片的办法来克服这个难题。

（2）零件变形大，粗车加工后零件圆度2.5mm，粗铣外型面工序时外圆无法与车加工面接平，只能按最大点进行接刀。粗车给精车留有2.5mm～3mm余量，如稳定处理变形大，很可能加工不出来。待稳定处理后测量零件的变形小了很多，圆度为1.5mm，保证了顺利加工。

（3）基准面修不平，稳定处理后零件变形大造成基准面修不平，为保证零件有一个好的基准进行精车工序，现场采用上下两端面反复修整的办法最终将基准面修平。

（4）精车加工断续切削，刀片损耗大，经过现场调整加工参数，减小进给量及切削深度，加工速度虽慢了一些，但刀片的损耗减少了很多。

（5）精铣外型面工序角向无定位，零件旋转方向未限位，经过探讨，在对称180度方向外凸台中心余量部位增加加工2处ф10工艺孔用做精铣外型面工序角向无定位，铣加工外型面时先加工其它凸台，最后加工这2处时去掉插入的定位销，也没有太大的加工力。

（6）铣工艺孔打刀问题，加工第1个工艺孔出现打刀，碰伤相临表面，碰伤处在槽余量范围内，没有对零件造成损伤。由于ф10工艺孔在零件上只切削一半，且孔的深度达到60以上，端铣刀单面切削，很容易出现打刀，打刀问题出现后，经过调整刀具装夹长度及切削速度，顺利将2处工艺孔加工完成。

（7）零件壁薄，变形，无法直接装夹加工。在零件试制加工过程中，为固定零件状态，先后设计3个涨紧夹具用于粗铣、精车、精铣工序，保证了零件在理想状态下加工。

（8）精车加工后的机械加工工序压紧基准面太小，有压伤零件的问题。由于精车加工后零件的一个端面壁厚仅为1.6，很难承受压板的压紧力，我们选用4mm厚的垫片放在压板下面，增大受力面积，减小压紧力。

3 总结经验

3.1涨紧夹具的设计

在精车工序及铣加工工序，由于零件无安装边，变形很明显，要实现加工，将零件恢复理想状态很重要，这就需要涨紧夹具，夹具的内孔采取精密止口配合的方法将零件涨紧，也可以采用连续的块状软接触涨紧，但为避免各块的涨紧状态不一致造成的影响，需要在涨紧块相对应的外圆处打表控制涨紧力。

3.2压紧面太小的解决方法

精车加工后的机械加工工序压紧基准面太小，有压伤零件的问题。由于精车加工后零件的一个端面壁厚仅为1.6，很难承受压板的压紧力，我们选用4mm厚的垫片放在压板下面，增大受力面积，减小压紧力，使得零件加工顺利进行。

3.3无安装边大型环形件工艺安排原则

此种薄壁的零件必须在夹具支撑涨开的情况下才能实现精加工，要实现涨开必须内型面先加工出来，由于此零件外型面复杂，加工量大，相对内孔型面要复杂的多，适合先加工内孔，可解决加工变形，无法保证壁厚问题。由于零件无安装边，给装夹带来很大的难度，利用零件的凸台结构及预留工艺边的方法解决装夹问题。

参考文献

[1]王爱玲，等.机匣制造技术[M].北京：国防工业出版社，1993.