鈦合金小直徑鑄件加工技術(shù)研究

李鳳華?陳要武

摘要：本文從生產(chǎn)實(shí)際情況出發(fā)，意在解決鈦合金小直徑精密鑄件在新設(shè)備五坐標(biāo)上加工，保證高精度機(jī)匣類零件變形控制，提高加工零件技術(shù)條件一次合格率，提升加工效率，降低生產(chǎn)周期的問題，軸承座、前軸承機(jī)匣、后蓋/后蓋組件內(nèi)環(huán)前段就屬于該類機(jī)匣零件。針對(duì)每個(gè)零件其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及技術(shù)條件要求，主要從工藝路線、加工方法、數(shù)控程序、切削參數(shù)等方面進(jìn)行分析及試驗(yàn)研究，制定出合理的工藝路線。并對(duì)加工中遇到的問題和采取的措施進(jìn)行了較為詳細(xì)闡述。

關(guān)鍵詞：工序集成；五坐標(biāo)

1引言

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)性能的不斷提高，機(jī)匣的設(shè)計(jì)精度越來越高，機(jī)匣的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)越趨復(fù)雜，加上難加工材料的使用，這給機(jī)匣在加工中如何控制變形，如何保證加工精度、縮短制造周期帶來了極大的難度，特別較為復(fù)雜型面的機(jī)匣加工，其變形量的控制更是機(jī)匣制造技術(shù)提升的關(guān)鍵。從目前機(jī)匣零件的生產(chǎn)加工來看，高精度機(jī)匣類零件在加工中是很難控制變形量的。在加工過程中的變形，以及試車、試飛后的變形，將影響機(jī)匣的質(zhì)量及裝配互換性的要求，解決高精度機(jī)匣類零件的變形及提高加工一次合格率是迫在眉睫的問題.

2項(xiàng)目概述

2.1 任務(wù)來源

分廠級(jí)攻關(guān)

2.2 技術(shù)指標(biāo)

1.在新設(shè)備五坐標(biāo)上加工，配合五坐標(biāo)加工中心完成數(shù)控工藝；

2.合并加工工序，提高生產(chǎn)效率；

3.提高零件質(zhì)量。

2.3 研究?jī)?nèi)容

2.3.1軸承座：

1. 摸索適應(yīng)五坐標(biāo)數(shù)控加工設(shè)備的工藝及程序，并進(jìn)行驗(yàn)證。

2. 試驗(yàn)軸承座零件新型工藝路線，將零件技術(shù)條件合格率控制在100%

2.3.2后蓋：

1.完成適應(yīng)五坐標(biāo)數(shù)控加工設(shè)備的工藝及程序編制、驗(yàn)證，研究鈦合金小直徑精密鑄件加工技術(shù)。

2.通過銑加工高度集中到五坐標(biāo)加工中心，提高零件加工效率。

3 攻關(guān)實(shí)施

3.1軸承座

軸承座是主要部件，材料為鈦合金，鑄件，最大直徑Φ600，總高180.5mm，壁厚4.5mm。零件前后端面分布有螺栓孔，螺紋孔，銷子孔；徑向分布有安裝座，銷子孔。

3.1.1利用五坐標(biāo)數(shù)控加工設(shè)備，合并銑加工工序。

通過對(duì)零件工藝路線進(jìn)行調(diào)整，將同一擺放位置能夠加工的內(nèi)容合并到一起加工。共計(jì)節(jié)省找正時(shí)間1.5h，節(jié)省找正次數(shù)3次，節(jié)省零件周轉(zhuǎn)4次，平均節(jié)省加工周期16天。

3.1.2調(diào)整工藝路線，將零件技術(shù)條件合格率控制在100%。

原工藝規(guī)程中在精車Φ200內(nèi)孔時(shí)靠找正各面跳動(dòng)保證最終技術(shù)條件，實(shí)際零件找正狀態(tài)無法滿足圖紙要求，加工后技術(shù)條件超差嚴(yán)重。

3.1.3超差原因分析

零件安裝邊為懸臂梁結(jié)構(gòu)，在加工精車工序后仍存在較多鉆、銑加工工序，零件端面、止口受力變形，在最終精車Φ200內(nèi)孔時(shí)A、B、L等技術(shù)條件相關(guān)基準(zhǔn)面發(fā)生變形，導(dǎo)致加工后自由狀態(tài)下技術(shù)條件尺寸超差

3.1.4改進(jìn)措施

派制帶輔助支撐鉆孔夾具，減小鉆孔時(shí)安裝邊受力變形。

調(diào)整工序加工內(nèi)容 ：將各技術(shù)條件相關(guān)尺寸單邊留0.1-0.2mm余量，在精車Φ200內(nèi)孔工序一次裝夾加工，保證各技術(shù)條件合格。

3.1.5改進(jìn)效果：改進(jìn)后零件四項(xiàng)技術(shù)條件100%合格。

3.2后蓋

材料為鈦合金的精密鑄件，最大直徑Φ500，最小直徑Φ45 ，總高150mm。零件鑄造結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大小端相差較大；有兩個(gè)有通氣管及一個(gè)通油管，大端有螺紋孔及花邊，小端有螺紋，內(nèi)孔有涂層。

3.2.1利用五坐標(biāo)數(shù)控加工設(shè)備，合并銑加工工序

通過對(duì)零件工藝路線進(jìn)行調(diào)整，將零件銑加工內(nèi)容高度集中、合并到五坐標(biāo)數(shù)控加工設(shè)備.

3.2.2優(yōu)化銑加工方案，提高L型槽表面質(zhì)量，滿足圖紙要求。

3.2.3改進(jìn)措施

使用五坐標(biāo)加工中心新設(shè)備，采用五軸聯(lián)動(dòng)銑加工方式，使用Φ20R3合金銑刀，無需使用刀具加長(zhǎng)桿，銑刀強(qiáng)度較高。

4、工作總結(jié)

工作取得效益，通過本次攻關(guān)，節(jié)約了大量設(shè)備周轉(zhuǎn)等待的時(shí)間，減少找正時(shí)間共計(jì)4.5h，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。

5、經(jīng)驗(yàn)、問題

5.1經(jīng)驗(yàn)

1.鈦合金小直徑零件在五坐標(biāo)加工中心試驗(yàn)成功，可實(shí)現(xiàn)多工序合并完成，對(duì)后續(xù)新型別家族零件的工藝路線編制具有指導(dǎo)性作用

5.2存在的主要問題

1.參考隨行夾具的設(shè)計(jì)理念，請(qǐng)制小直徑零件快換工裝通用底座及定位夾具，快換翻轉(zhuǎn)盤制造未回，無法進(jìn)行加工驗(yàn)證。

2.目前僅有一臺(tái)五坐標(biāo)加工中心，若所有小直徑零件銑加工均轉(zhuǎn)由該機(jī)床加工，設(shè)備產(chǎn)能將不足，無法滿足生產(chǎn)需求。

6、結(jié)論

本次攻關(guān)，零件均完成了了適應(yīng)五坐標(biāo)加工中心的工藝驗(yàn)證，雖然過程中存在一些不足，但是從零件質(zhì)量，加工效率，周期，工段排產(chǎn)，工人勞動(dòng)強(qiáng)度等方面都看到了效益，總體評(píng)價(jià)攻關(guān)是成功的，同時(shí)也對(duì)后續(xù)家族零件的工藝路線編制指明了方向，對(duì)小直徑零件的工裝派制開辟出了一條新的道路。

參考文獻(xiàn)：

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