典型結(jié)構(gòu)件加工工藝研究

摘 要：文章介紹了典型結(jié)構(gòu)件安裝邊零件的機(jī)械加工工藝路線設(shè)計(jì)，工藝難點(diǎn)分析及解決措施。包括復(fù)雜型面的零件結(jié)構(gòu)分析，工藝路線的安排，工藝方法的選擇和加工中所存在問題的解決辦法，同時(shí)還通過對(duì)刀具材料，機(jī)床特征及工件材質(zhì)的分析，選擇合理的切削用量，提高了加工效率。

關(guān)鍵詞：安裝邊；磨削加工；切削用量；刀具

引言

典型結(jié)構(gòu)件-安裝邊系列產(chǎn)品是GE動(dòng)力系統(tǒng)的主要產(chǎn)品之一。在轉(zhuǎn)包產(chǎn)品創(chuàng)匯額中所占比重較大，因此對(duì)安裝邊的典型零件加工工藝進(jìn)行深入研究，并提出建設(shè)性改進(jìn)，具有現(xiàn)實(shí)意義。

通過對(duì)典型結(jié)構(gòu)件加工工藝和機(jī)床特點(diǎn)及大量實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，確定影響加工精度的主要因素、提出總體解決方案，編制優(yōu)化的數(shù)控加工程序，同時(shí)對(duì)機(jī)床的功能進(jìn)行開發(fā)，充分發(fā)揮設(shè)備的潛能。

1 安裝邊零件結(jié)構(gòu)及其材料特性分析

1.1 產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)分析

現(xiàn)生產(chǎn)的安裝邊多為改型后的帶有焊接耳座結(jié)構(gòu)。該系列零件為長方形環(huán)型結(jié)構(gòu)，主要加工難點(diǎn)是分布在框架外部左右兩側(cè)的上下槽和大小弧段的上下槽，其中還包括上下底面的R型面和倒角，槽和R型面的加工選用成型刀具；零件精度、表面質(zhì)量及其它技術(shù)要求較高，同時(shí)零件上沿周邊排列190個(gè)φ1.52mm，深33.01mm的小孔，小孔沿周邊傾斜的角度也不同。

1.2 材料特性分析

安裝邊材料美國牌號(hào)為Nimonic263，相當(dāng)于我國的GH163合金。該材料的加工特性如下：（1）加工硬化十分嚴(yán)重，已加工表面的硬化程度可達(dá)基本硬度的2～5倍；（2）切削力大，為一般鋼材的2～3倍；（3）切削溫度高，刀具磨損劇烈，耐用度明顯下降。

2 機(jī)械加工工藝路線設(shè)計(jì)

2.1 加工過程分析

根據(jù)對(duì)安裝邊零件的加工工藝進(jìn)行分析，我們了解到該工件的重要工序尺寸為大小弧段和兩側(cè)邊的上下槽，尺寸精度高?？紤]到零件有焊接耳座的要求，除在焊接坡口兩側(cè)型面留有2mm焊后機(jī)加工余量外（3處坡口），其余型面尺寸全為最終精加工尺寸，其加工步驟如下：

銑加工表面基準(zhǔn)——磨加工表面基準(zhǔn)——半精加工內(nèi)外輪廓——精加工內(nèi)外輪廓及槽——熒光檢查——電脈沖打孔——焊接——X光檢查——熒光檢查——焊后機(jī)加工——最終檢驗(yàn)

2.2 加工方法的選擇

2.2.1 毛料粗加工

由于毛料為板料水切割或自由鍛件，平面度很差，沒有機(jī)械加工基準(zhǔn)，所以首先安排銑基準(zhǔn)工序，由于零件在以后的精加工過程中所有尺寸均以上下表面為基準(zhǔn)，且尺寸公差較嚴(yán)，所以我們?cè)阢娂庸ど舷卤砻嬷?，安排磨加工工序，以保證加工精度，但由于磨削效率較低，經(jīng)過多次試驗(yàn)之后，我們將其加工余量由原來的單面0.2mm降為現(xiàn)在單面0.1mm，既提高了效率，又保證了質(zhì)量。

2.2.2 孔的加工方法的選擇

此安裝邊零件有190個(gè)小孔，其孔徑僅為φ1.52mm，且為角度不同的斜孔，深度為33.01mm，其長徑比大于20，這種孔的加工，采用一般的加工方法是很難達(dá)到要求的，所以采用電火花加工的方法。

3 工藝難點(diǎn)分析及解決措施

典型安裝邊的材料相當(dāng)于我國的GH163，此高溫合金很難加工，在整個(gè)安裝邊的生產(chǎn)過程中，我們遇到很多難題，但經(jīng)過反復(fù)研究試驗(yàn)，都分別得到了解決。

3.1 零件變形大，應(yīng)力大

由于我們所用的毛料不但余量大，而且毛料為自由鍛件，平面度狀態(tài)很差，加工中極易變形，造成零件質(zhì)量很難保證，經(jīng)過試驗(yàn)，采取如下措施：粗銑時(shí)增加銑基準(zhǔn)工序，加工基準(zhǔn)后，松開壓板，翻轉(zhuǎn)零件加工另一面，然后再反轉(zhuǎn)零件，重新銑基準(zhǔn)面。如此既能保證零件加工的精度，為下道工序磨加工奠定良好的基礎(chǔ)，又能在加工中使應(yīng)力釋放，減小零件變形。

3.2 磨削難問題

與銑加工相比，該零件的磨削更加困難，主要表現(xiàn)為：（1）砂輪易粘堵塞且急劇鈍化；（2）磨削力和磨削溫度較高，磨削表面易燒傷；（3）加工硬化嚴(yán)重。

由于GH163的磨削加工比較困難，因此正式加工前我們對(duì)GH163的磨削加工進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，最終我們從以下幾個(gè)方面采取措施：

3.2.1 砂輪的選擇

對(duì)此高溫合金的磨削我們采用剛玉類砂輪，其優(yōu)點(diǎn)是磨粒韌性好，自銳性好，均熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性均較好，因此砂輪不僅磨削效率高，質(zhì)量好，而且成本低。

3.2.2 磨削參數(shù)的選擇

在開始試驗(yàn)加工中，當(dāng)磨削深度超過0.03mm時(shí)，零件即會(huì)突然鼓起來變形，嚴(yán)重時(shí)表面有燒傷現(xiàn)象，再者GH163合金沒有磁性，無法以其本身吸附在工作臺(tái)表面，只能靠夾緊力，所以磨削時(shí)磨削深度必須嚴(yán)格控制，經(jīng)過多次試驗(yàn)，我們選擇了比較合適的磨削參數(shù)：砂輪直徑φ350mm，切削深度0.01～0.02mm，進(jìn)給速度1400r/min。

3.2.3 切削液的使用

為了降低切削溫度和切削力，改善加工表面質(zhì)量，保證加工精度，提高生產(chǎn)效率，我們選擇了潤滑性和冷卻作用均優(yōu)的高效重負(fù)荷乳化切削液，并在其中添加優(yōu)質(zhì)極壓添加劑。如此不僅能降低零件的切削溫度，還起到了很好的潤滑作用。

3.3 讓刀現(xiàn)象

由于GH163的材料特性和NC機(jī)床主軸剛性不好的原因，在零件加工余量較大時(shí)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的讓刀現(xiàn)象。為解決這一問題，我們?cè)跀?shù)控銑加工內(nèi)外輪廓及內(nèi)槽時(shí)，在去除大的余量后，留0.1～0.2mm的余量，再精加工一刀，減小切削力，以消除由于讓刀所造成的型面上下尺寸不一致，并且保證零件的表面粗糙度的要求。

3.4 參數(shù)改進(jìn)

在加工典型安裝邊粗，精銑時(shí)，加工參數(shù)不合理，加工效率低，為典型瓶頸工序，嚴(yán)重影響生產(chǎn)順利進(jìn)行，同時(shí)也大大增加了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，選用硬質(zhì)合金刀，在切削過程中，選擇小的吃刀量，較高的主軸轉(zhuǎn)速，比較大的進(jìn)給量進(jìn)行切削，將粗銑左右耳背程序的參數(shù)調(diào)整為S=1800，F(xiàn)=450，精銑左右耳背程序的參數(shù)調(diào)整為S=2800，F(xiàn)=1200，這樣大大提高了加工效率。

4 結(jié)束語

通過對(duì)典型安裝邊零件的工藝研究，并投入到成批生產(chǎn)及交付，實(shí)踐可以證明該零件的工藝路線及工藝方法是正確有效，同時(shí)也為以后典型結(jié)構(gòu)零件縮短研制周期、保證零件質(zhì)量奠定了良好的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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