CN103143885A - 一种对开式薄壁零件的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种对开式薄壁零件的加工方法，属于航空发动机技术领域。该加工方法可应用于航空发动机的零部件加工，也可应用于其他机械类零件的加工。本发明可使零件在加工过程中形成的加工应力和残余应力相互制约和相互抵消，从根本上解决了对开式薄壁零件的变形问题。本发明具体包括如下步骤：毛坯选择，毛坯采用环形锻件，选择一个毛坯加工两个零件；对环形锻件进行焊接前粗加工；进行热处理，消除粗加工的残余应力；进行半精加工；焊接纵向安装边，使两个零件的纵向安装边呈十字交叉状分布；进行热处理，消除焊接应力；车基准面；进行切断，将两个零件分开；对两个零件分别进行纵向安装边线切割；对两个零件分别进行精加工。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机技术领域，特别是涉及一种对开式薄壁零件的加工方法。该加工方法可应用于航空发动机的零部件加工，也可应用于其他机械类零件的加工。
背景技术
随着航空发动机的研制进程，新工艺、新材料、新结构在发动机上的使用，不仅提高了发动机的性能和可靠性，同时也带来制造技术的不断提升。
目前，现有的对开式薄壁零件的加工方法有以下两种：第一种方法是整体毛料（环形锻件）通过车内外表面、铣外表面后，将零件纵向切开（线切割）形成半环，然后焊纵向安装边，镗纵向安装边孔，用螺栓将零件连接起来进行后续加工；第二种方法的毛料为半环形，首先进行铣基准面，镗纵向安装边结合面和纵向安装边孔，然后用螺栓将零件连接起来进行后续加工。在这两种加工方法中，虽然在粗加工安排了热处理消除加工应力，但无法彻底消除零件内的结构应力。在第一种方法中，两个半环与纵向安装边进行焊接，焊接后零件将产生很大的变形，并且两个半环与纵向安装边焊接后外圆不允许加工和零件在沿长轴线切割后受线切割缝的影响，两个半环对合后零件将出现椭圆现象，这样零件在内表面加工后势必出现壁厚差超差的问题。所以，控制变形是对开式薄壁零件制造工艺研究的关键。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种对开式薄壁零件的加工方法。该加工方法可使零件在加工过程中形成的加工应力和残余应力相互制约和相互抵消，从根本上解决了对开式薄壁零件的变形问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案，一种对开式薄壁零件的加工方法，具体包括如下步骤：
步骤一：毛坯选择，
毛坯采用环形锻件，选择一个毛坯加工两个零件；
步骤二：对环形锻件进行焊接前粗加工；
步骤三：进行热处理，消除粗加工的残余应力；
步骤四：进行半精加工；
步骤五：焊接纵向安装边，使两个零件的纵向安装边呈十字交叉状分布；
步骤六：进行热处理，消除焊接应力；
步骤七：车基准面；
步骤八：进行切断，将两个零件分开；
步骤九：对两个零件分别进行纵向安装边线切割；
步骤十：对两个零件分别进行精加工。
步骤四中所述的进行半精加工，所述半精加工具体包括如下步骤：
步骤A：修基准面；
步骤B：半精车一个端面和内孔；
步骤C：半精车另一个端面和内孔；
步骤D：若零件外表面有凸台，则进行铣加工外表面。
步骤五中所述的焊接纵向安装边，具体包括如下步骤：
步骤A：点焊第一零件的一个纵向安装边；
步骤B：点焊第一零件的另一个纵向安装边；
步骤C：点焊第二零件的一个纵向安装边；
步骤D：点焊第二零件的另一个纵向安装边；
步骤E：分别对称焊接第一零件和第二零件的纵向安装边。
步骤十中所述的对两个零件分别进行精加工，所述精加工具体包括如下步骤：
步骤A：研磨结合面；
步骤B：钻镗结合面孔；
步骤C：铣纵向安装边反面；
步骤D：装配；
步骤E：精车端面和内孔；
步骤F：精铣加工外表面；
步骤G：钻镗轴向或径向孔。
本发明的有益效果：
由于本发明的加工方法在进行切断前将两个零件一起加工，形成零件上下对称结构，这样在加工过程中形成的加工应力均匀分布，有利于控制零件变形；在焊接纵向安装边时采用两对纵向安装边十字交叉焊接，这样零件在焊接时因第一零件和第二零件是一体的，则其变形相互制约、相互抵消，从根本上解决了对开式薄壁零件的变形问题。
本发明的加工方法已经在某型号发动机零件上得到了成功的试验验证，该加工方法可从根本上解决对开式薄壁零件的变形问题，提高了航空发动机的制造技术水平，该方法也为其他类似零件的变形控制提供了借鉴。
附图说明
图1为采用本发明的加工方法焊接纵向安装边后的零件结构示意图；
图中，1—第一零件，2—第二零件，3—纵向安装边。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
加工后的成品零件：零件为对开式薄壁环形件，由上半环、下半环、纵向安装边和螺栓组成，上、下半环的材料为高温合金。主要尺寸及技术条件为：零件最大直径为Ф380mm，高度为56.5mm，内圆尺寸为Ф279+0.09mm，壁厚为2±0.12mm，两个半环与纵向安装边要求焊接后外圆不允许加工，内圆与基准之间的跳动要求为0.03mm，两个半环由螺栓装配成一体。
本发明的加工方法，具体包括如下步骤：
步骤一：毛坯选择，
毛坯采用环形锻件，选择一个毛坯加工两个零件；
步骤二：对环形锻件进行焊接前两个零件一起粗加工，加工内外表面；在整个环形锻件切断前，两个零件采取整体加工的方法，这样零件为两端大、中间小的对称回转体，零件加工应力分布均匀；
步骤三：进行热处理，消除粗加工的残余应力；
步骤四：进行半精加工；
所述半精加工具体包括如下步骤：
步骤A：修基准面；
步骤B：半精车一个端面和内孔；
步骤C：半精车另一个端面和内孔；
步骤D：若零件外表面有凸台，则进行铣加工外表面；
步骤五：焊接纵向安装边3，将两对纵向安装边3呈十字交叉状分布焊接在零件的外圆上（此时两个零件为一个回转体），如图1所示，其位置是将两对纵向安装边3交叉成90°进行摆放，目的是利用零件回转体与纵向安装边3形成交叉对称的结构特点，将两个零件的焊接变形应力相互抵消、并互相纠正变形；在焊接时采用对称点焊、分段轮流焊接的方式，以减少焊接时的变形；
所述的焊接纵向安装边，具体包括如下步骤：
步骤A：点焊第一零件1的一个纵向安装边；
步骤B：点焊第一零件1的另一个纵向安装边；
步骤C：点焊第二零件2的一个纵向安装边；
步骤D：点焊第二零件2的另一个纵向安装边；
步骤E：分别对称焊接第一零件1和第二零件2的纵向安装边，第二零件2的纵向安装边与第一零件1的纵向安装边之间成90度；
步骤六：进行整体热处理（真空稳定热处理），消除焊接应力；
步骤七：车基准面；
步骤八：进行切断，将两个零件分开；
步骤九：对两个零件分别进行纵向安装边3线切割，为了提高纵向安装边3的加工精度，保证线切割后零件的壁厚精度，线切割采用慢走丝、Ф0.08mm钼丝进行切割，切割表面采用研磨方式，目的是减少金属的去除量，并保证零件结合面的平面度和垂直度在0.05mm以内；
步骤十：对两个零件分别进行精加工；
所述精加工具体包括如下步骤：
步骤A：研磨结合面；
步骤B：钻镗结合面孔；
步骤C：铣纵向安装边反面；
步骤D：装配；
步骤E：精车端面和内孔；
步骤F：精铣加工外表面；
步骤G：钻镗轴向或径向孔。
Claims (4)
1.一种对开式薄壁零件的加工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
步骤一：毛坯选择，
毛坯采用环形锻件，选择一个毛坯加工两个零件；
步骤二：对环形锻件进行焊接前粗加工；
步骤三：进行热处理，消除粗加工的残余应力；
步骤四：进行半精加工；
步骤五：焊接纵向安装边，使两个零件的纵向安装边呈十字交叉状分布；
步骤六：进行热处理，消除焊接应力；
步骤七：车基准面；
步骤八：进行切断，将两个零件分开；
步骤九：对两个零件分别进行纵向安装边线切割；
步骤十：对两个零件分别进行精加工。
2.根据权利要求1所述的对开式薄壁零件的加工方法，其特征在于步骤四中所述的进行半精加工，所述半精加工具体包括如下步骤：
步骤A：修基准面；
步骤B：半精车一个端面和内孔；
步骤C：半精车另一个端面和内孔；
步骤D：若零件外表面有凸台，则进行铣加工外表面。
3.根据权利要求1所述的对开式薄壁零件的加工方法，其特征在于步骤五中所述的焊接纵向安装边，具体包括如下步骤：
步骤A：点焊第一零件的一个纵向安装边；
步骤B：点焊第一零件的另一个纵向安装边；
步骤C：点焊第二零件的一个纵向安装边；
步骤D：点焊第二零件的另一个纵向安装边；
步骤E：分别对称焊接第一零件和第二零件的纵向安装边。
4.根据权利要求1所述的对开式薄壁零件的加工方法，其特征在于步骤十中所述的对两个零件分别进行精加工，所述精加工具体包括如下步骤：
步骤A：研磨结合面；
步骤B：钻镗结合面孔；
步骤C：铣纵向安装边反面；
步骤D：装配；
步骤E：精车端面和内孔；
步骤F：精铣加工外表面；
步骤G：钻镗轴向或径向孔。
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