大圆环的加工方案

中航工业常州兰翔机械有限责任公司 (江苏 213022) 欧阳卫东 牟宗平

大圆环的加工方案

中航工业常州兰翔机械有限责任公司 (江苏 213022) 欧阳卫东 牟宗平

钣金件中经常有类似大圆环的零件，尤其是航空发动机燃烧室部分的冷却环或排气部分的加强环等。这类大圆环零件大多是耐高温合金材料，不仅薄，而且宽度窄。从发动机结构上讲，燃烧室是发动机中最核心的部分之一，燃烧室将热能转化成动能的同时，还要将多余的热量、废气通过燃烧室气模孔、排气通道等进行及时的冷却和排放，覆盖在气模孔上的各级冷却环对其气流走向、散热效果有着密切的关系，它的制作质量也直接影响到发动机的输出功率以及使用寿命。而由于这些冷却环的自身特点，在加工过程中要投入很多的人力、物力和财力，尤其是新研发的发动机，在试制、评估过程中更为突出。

例如:某型号燃气轮机的各级冷却环，如图1所示，直径在500～700 mm之间，宽度在15～30 mm之间，材质均为GH536，壁厚0.8 mm，工艺加工工序为:下料→卷圆、焊接→打磨焊缝→荧光→热处理→胀型→人工时效→车加工→去毛刺 (打凸包)→终检→包装、入库。

图1

1.存在的问题

此类零件看似简单，只是个大圆环带，但一台燃气轮机共有八种内、外冷却环，且每种只需一件;在试制生产准备阶段，需要借助专用胀形模具及车夹工装来保证加工尺寸。由于工装体积大，制作成本比较高，加之考虑到科研试制阶段样机数量只有两台，而且后期根据试车情况，部分冷却环零件角度可能需要微调。因此，为了节约成本，在生产准备过程中只制作了必要的胀形模具，结果，在车两端面加工工序中，原有的胀形模具因其结构无法和车床匹配，用胀形模具代替车夹一模两用的方案失败，而且胀形模具后期批量生产还需使用，不可以破坏。因此，冷却环的宽度加工碰到了瓶颈。如果采用五轴激光设备代替车加工，虽然可行，但仍然需要制作框架工装支撑零件，不仅加工费用提高，而且生产周期进一步加长，让人感觉此类圆环零件加工成本“名不副实”。

2.解决的方案

针对这一情况，车间工艺人员进行了多次技术讨论，共同出谋划策，但一直没得出有效的解决方案，迫在眉睫之际，车间一钣金工大胆提出一套特殊加工方案，因此，大家带着怀疑的态度进行了尝试、验证，现将具体实施过程简述如下:

(1)用抹布将人工时效后的工件内、外表面擦洗干净。

(2)将工件放置在平台上，检查其是否存在扭曲变形情况，如有对其变形部位进行整形。

(3)根据图样要求尺寸进行划线，具体要领将工件摆放在平台上，以工件外径转接处为基准，用高度尺在工件内径表面粗划一条加工线 (之所以在内侧划线，是因为便于观察剪裁)，留0.5 mm余量，划后测量确认，如达不到要求，用红色记号笔将原有的划线涂掉，重新划线，并再次测量。

(4)如图2所示，将铁皮直剪刀一侧手柄固定在虎钳上，手柄下方用垫铁支撑，调整好角度，防止剪刀旋转移动不利于剪裁。注意:如果是小直径圆环，需改用弯形剪刀剪裁。

图2

(5)按工件内径表面划线进行剪裁，剪裁时注意工件保持平稳，剪完后用气磨笔去除多余毛刺，使其截面光滑顺畅。

(6)将剪裁后的工件放置在平台上进行高度测量，用气磨笔略去高点。

(7)用粉笔涂抹整个剪切截面，使其截面与涂有机油的平台接触，机油要薄而均匀，旋转工件，拿起观察工件截面渗油情况，如有未渗到油的地方，说明此处为低点，不能修理，相反需将渗到油的位置轻微去量，之后继续粉笔涂抹，重复操作，直到整个截面有90%接触后，用研磨膏稍微研磨截面，使其平整。

(8)将工件放置在干净的平台上，以研磨好的截面为基准，用高度尺按图样高度划工件另一侧加工线，重复6、7两步操作，且注意随时测量尺寸。

经过以上“以剪代车，加以研磨”的简易加工方法，不仅能节约成本，缩短生产周期，而且加工出来的产品经检测尺寸精度都很好。

3.存在的优、缺点

以剪代车，加以研磨具有以下优缺点:

(1)无需增加工装及专用刀具，节约加工成本，经济效益好。

(2)加工方法简单，零件不变形。

(3)加工效率高，与同类产品车加工相比，不论生产准备，还是生产加工，其周期都大大缩短。

(4)划线和剪裁过程非常关键，要求操作人员技能水平高。

(5)圆环截面加工不能一刀剪下，存在断痕，需抛光、研磨，其平面度不如车加工好。

(6)不是所有的大圆环都能剪裁加工，如图3所示， “方波”形加强圆环，在剪裁过程中“方波”会严重变形，因此，这类零件的加工，必须将其切断，延展开利用线切割或激光设备加工其宽度。

图3

4.加工方法的扩展、延伸

除了以剪代车，加以研磨方法外，还有一类大圆环的加工制作更为简单，如某型号靶机拖拽的靶子，属于一次性使用摧毁件，其上有一种喷射管组件冷却环尺寸精度要求不是很高，则可以直接采用成型辊轮下条料法，如图4所示。控制好条料宽度及直线度，后期不再需要胀形及宽度加工，按相配实物直径截取总长，焊接后即可完成，无需开模或制作夹具，既省时，又省力。

图4

5.结语

不管是剪裁加工，还是直接下料方法加工大圆环，都是一种非常典型的加工实例，不仅简单，而且非常实用。当然用先进的设备、先进的加工手段也可轻易保证，但相应的也要付出一定的成本。因此，这类零件的加工具体还是要根据公司自身的条件和特点来制定，在保证质量的前提下，使其经济效益最大化。

20131109)