蜂窝环类零件及其组件工艺改进

王　莲（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁　沈阳　110043）

蜂窝环类零件及其组件工艺改进

王莲
（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳110043）

摘要：本文以某发动机蜂窝环类零件的加工关键、难点为中心，集中笔墨论述在原有加工方法的基础上，通过减少加工余量，控制零件的加工变形，降低毛料成本，提高零件加工效率及加工精度的工艺优化方案设计。

关键词：薄壁零件；精化毛料；零件变形；工艺路线

1　概述

蜂窝环类零件及其组件，基体材料为GH4169，组件内孔为蜂窝结构。由于高温合金自身为难加工材料，且零件为薄壁易变形零件，毛料余量大，单件在加工过程中产生较大的加工应力无法释放。组件通过钎焊等特种工艺的高温作用，零件的加工应力释放出来，导致零件继续变形，无法满足设计图纸的要求。为降低零件在加工过程中的变形，通过优化毛料、调整工装结构、制定新版工艺路线，经过反复的加工验证，成功解决了蜂窝类零件变形难控制的问题，保证了设计图纸的要求，提高了产品的合格率。

2　加工难点分析

蜂窝环类零件，基体材料为GH4169，由于切削温度高，材料本身的导热性能又很差，工件极易产生变形，精度不易保证；其蜂窝组件，零件外圆直径公差较小，仅为0.02，零件最小壁厚为1.5，尺寸精度要求较高，加工过程中余量较大，零件外圆尺寸余量为24.5，内孔尺寸余量为46，轴向尺寸余量为13。单件在加工过程中残留的加工应力，在组件钎焊及时效的过程中，受高温作用，应力释放出来，导致零件继续变形，使零件最大的变形量在1左右，超出了零件的余量范围，无法满足设计图纸要求。

因此，如何控制薄壁零件变形，正是我们需要解决的重点问题。

对零件进行工艺分析后，确定优化关键、难点4项：（1）精化单件毛料尺寸，降低加工余量，减少加工过程中残留的加工应力，减少零件变形；（2）确定新版工艺路线，调整精车工序零件加工余量，使精车工序余量均匀，减少零件变形；（3）编制临时工装图纸，调整零件装夹方式，调整夹具止口尺寸，保证零件加工顺利进行；（4）在电解磨的加工过程中，调整加工参数，选择出最优化的加工参数以减少零件变形。

3　优化方案的制定

3.1新版毛料的制定。以某一蜂窝零件为例，经过仔细分析与计算，最终确定新版毛料的尺寸。零件外圆加工余量为由24.5降低为14.5，内孔加工余量由46降低为34，（在加工过程中留工艺台，因此加工余量较大），轴向加工余量由13降低为10。经计算，毛料最终的重量为13kg，相对于原始毛料重量18kg，节约材料28%，单台降低毛料成本2000元。

3.2新版工艺路线的制定。GH4169为镍基变形高温合金，其加工特点为切削加工性差、切削变形大、加工硬化倾向大、切削力大且波动大、切削温度高、刀具易磨损、表面质量和精度不易保证。由于切削温度高，材料本身的导热性很差，工件极易产生热变形，故精度不易保证。

结合高温合金的材料特点，调整蜂窝环各工序之间的加工尺寸，最终确定单件工艺路线为：毛料图表—粗车基准面—粗车外圆—粗车内孔—精车外圆—精车内孔—洗涤—荧光检验—洗涤—最终检验—包装入库。

组件的工艺路线为：集件图表—钎焊—时效—修复基准—磨端面—车基准面—研磨一端面—磨另一端面—精车外圆—车去内工艺凸台—电火花磨内孔—加工外型—标印—加工槽及型面—清理—洗涤—最终检验—静平衡—包装入库。

3.3临时工装的制定。由于零件毛料尺寸发生变化，粗车过程中尺寸需要作相应的调整，导致零件在加工过程中夹具止口尺寸也随之发生变化，其中涉及到蜂窝环精车外圆工序以及组件精车外型面两工序夹具尺寸的变化，同时调整零件装夹方式，将轴向夹紧调整为端面压紧，较小零件加工过程的受力变形，提高零件的加工精度。

3.4加工方案的制定。单件蜂窝零件的加工过程中，在精车外圆的时候采用内孔定位，保证外圆两个直径之间的同轴度为0.03，再以外圆定位加工内孔，加工内孔前找正外圆跳动不大于0.03，这样加工完成的零件内外圆的跳动不大于0.05。简言之，在加工单件的过程中，既要保证零件内外圆的同轴度不大于0.05，又要保证零件两个外圆之间的同轴度不大于0.05。

蜂窝组件，通过钎焊、焊接后时效等特种工艺，零件的变形量一般在0.3左右，经过修复基准、磨平面、研磨等粗加工工序，修复精车过程中的夹具止口，使夹具止口与零件外圆及蜂窝焊接前内孔保持同轴。在精车外圆时，以内孔定位，找正外圆表面跳动不大于0.05，这样避免了零件的偏心问题。同时，其精车工序须在数控设备上进行，加工过程中要合理的选择刀具材料、刀具结构、切削参数，制定合理的走刀路线，以满足零件加工。对于零件内孔的蜂窝结构，优先采用加工应力较小的电解磨加工。在电解磨加工过程中，要合理的选择电极材料，优先选择导电性能良好的紫铜。紫铜组织细密，含氧量低，无气孔、沙眼、裂纹、杂质，而且电阻小，发热量小，适合精打、细打，并且价格实惠。其次是在加工过程中要合理的控制加工参数。经过反复的加工验证，选择出最合理的加工参数见表1。

表1　电解磨内孔工艺参数

结语

通过对蜂窝类零件及其蜂窝组件的工艺研究，找出了薄壁零件易变形的加工难点，确定了具体的加工方案，解决了薄壁零件加工易变形的困难，从而优化了工艺路线、工艺参数。结果表明工艺路线、工艺参数可行，零件加工符合设计要求，为类似零件的机械制造加工提供了宝贵的经验。

参考文献

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[4]黄鹤汀，吴善元.机械制造技术[M].北京：北京机械工业出版社，2000.

中图分类号：V214

文献标识码：A