CN106078093B - 带法兰的薄壁筒型零件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，包括：法兰加工、筒体加工及焊接加工；其中，法兰加工的步骤包括：切割法兰展开料；对法兰展开料进行滚圆及对接焊接得到法兰圆环料；将法兰圆环料焊接至装夹板上，且经装夹板进行车削装夹；车削加工直至达到加工要求，且根据薄壁法兰的长度对其靠近装夹板端部的加工余量车削断，得到加工后的薄壁法兰。本发明解决了现有的法兰由于壁薄导致的法兰车削装夹容易变形、无法保证精度，且该加工方式通过各工序的有序配合，缩短了加工周期、增加了工作效率，进而降低了加工成本，尤其适用于航空发动机尾排管的加工，具有广泛的推广应用价值。

Description

带法兰的薄壁筒型零件的加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别地，涉及一种带法兰的薄壁筒型零件的加工方法。

背景技术

航空发动机试车过程中，在发动机尾部需装配一个带法兰密封面的薄壁大直径长筒型尾排管，使燃气能够顺利进入至引射筒，因此尾排管必须与发动机密封严格，如出现泄露，就会出现气动力波动大，测试数据不准，同时可能使发动机的部分燃气重新被发动机吸入，产生燃气回流，造成发动机温度过高，推力下降，随着长时间的试车，燃气反复回流，将使发动机温度不断增加，会严重影响发动机的质量。其次，试车过程发动机转速高，尾排管与发动机装配配合间隙大，容易产生振动，甚至脱落等安全隐患。因此，必须加工合格的尾排管，以保证其加工质量及与发动机的装配精度。

尾排管由一个与发动机连接的法兰和锥形筒体焊接组成。由于与发动机连接，要求重量较轻，而又要耐高温，因此零件壁很薄且直径大。在现有加工过程中，法兰毛坯料以往采用锻造圆环后再机加，费用高、生产周期长；法兰壁薄，刚性小强度弱，车削装夹过程中装夹力引起变形大，无法保证精度；法兰与筒体焊接，采用TIG焊，焊接变形大等缺点，导致加工的零件达不到精度要求，与发动机装配密封不严。

发明内容

本发明提供了一种带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，以解决现有的发动机尾排管加工周期长、且加工过程中容易变形导致装配精度受损的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，包括：

法兰加工，用于对薄壁法兰进行成型加工；

筒体加工；用于对薄壁筒体进行成型加工；

焊接加工；用于将成型后的薄壁法兰与薄壁筒体焊接构成带法兰的薄壁筒型零件；

法兰加工的步骤包括：

切割法兰展开料；

对法兰展开料进行滚圆及对接焊接得到法兰圆环料；

将法兰圆环料焊接至装夹板上，且经装夹板进行车削装夹；

车削加工直至达到加工要求，且根据薄壁法兰的长度对其靠近装夹板端部的加工余量车削断，得到加工后的薄壁法兰。

进一步地，对法兰展开料进行滚圆及对接焊接得到法兰圆环料包括：

经滚圆机对法兰展开料滚圆成圆环形；

对接焊接圆环料，打磨平整焊缝，检查焊缝质量直至合格；

在滚圆机上进行校圆，得到法兰圆环料。

进一步地，对接焊接采用倒对接焊接“V”形坡口工艺，包括采用TIG焊打底，手工电弧焊盖面进行对接焊接、连续焊缝。

进一步地，切割法兰展开料采用等离子切割法兰展开料，根据法兰的最大壁厚选择板厚，根据法兰的轴向长度确定法兰展开料的宽度。

进一步地，法兰展开料的板厚的加工余量为4-5mm，法兰展开料的宽度的加工余量大于20mm。

进一步地，筒体加工的步骤包括：

下筒体展开料；

对筒体展开料进行滚圆及焊接得到筒体环料；

在滚圆机上进行校圆，得到筒体。

进一步地，焊接加工步骤中采用电阻缝焊焊接工艺将薄壁法兰与薄壁筒体进行焊接。

进一步地，焊接加工步骤中，薄壁法兰的内壁镶嵌有用于防止薄壁法兰变形的内环支撑机构。

进一步地，内环支撑机构根据薄壁法兰的内径加工且内环支撑机构与薄壁法兰的内壁过盈配合。

进一步地，带法兰的薄壁筒型零件为航空发动机的尾排管。

本发明具有以下有益效果：

本发明带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，将法兰加工分为切割法兰展开料、法兰圆环料加工及将法兰圆环料焊接至装夹板上后经装夹板进行车削装夹，车削加工出符合加工要求的薄壁法兰，解决了现有的法兰由于壁薄导致的法兰车削装夹容易变形、无法保证精度，且该加工方式通过各工序的有序配合，缩短了加工周期、增加了工作效率，进而降低了加工成本，尤其适用于航空发动机尾排管的加工，具有广泛的推广应用价值。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例带法兰的薄壁筒型零件的加工方法的流程示意图；

图2是本发明优选实施例加工方法中法兰加工的流程示意图；

图3是本发明优选实施例法兰加工中车削装夹的结构示意图；

图4是本发明优选实施例某航空发动机试车尾排管的结构示意图。

附图标记说明：

10、薄壁法兰；20、筒体；30、法兰圆环料；40、装夹板；50、车床卡盘爪。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明的优选实施例提供了一种带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，本实施例以航空发动机的尾排管为例进行加工举例说明，参照图4，尾排管由一个与发动机相连的薄壁法兰10和锥形筒体20焊接组成，由于与发动机连接，要求薄壁法兰10的重量轻且耐高温性能好，且薄壁法兰10需与发动机封严配合，避免燃气反复回流影响发动机的质量。参照图1及图2，本实施例加工方法包括：

步骤S100，法兰加工，用于对薄壁法兰进行成型加工；

步骤S200，筒体加工；用于对薄壁筒体进行成型加工；

步骤S300，焊接加工；用于将成型后的薄壁法兰与薄壁筒体焊接构成带法兰的薄壁筒型零件；

本实施例中，法兰加工的步骤S100包括：

步骤S110，切割法兰展开料；

步骤S120，对法兰展开料进行滚圆及对接焊接得到法兰圆环料；

步骤S130，将法兰圆环料焊接至装夹板上，且经装夹板进行车削装夹；

步骤S140，车削加工直至达到加工要求，且根据薄壁法兰的长度对其靠近装夹板端部的加工余量车削断，得到加工后的薄壁法兰。

本实施例加工方法，通过将法兰加工分为切割法兰展开料、法兰圆环料加工及将法兰圆环料焊接至装夹板上后经装夹板进行车削装夹，车削加工出符合加工要求的薄壁法兰，解决了现有的法兰由于壁薄导致的法兰车削装夹容易变形、无法保证精度，且该加工方式通过各工序的有序配合，缩短了加工周期、增加了工作效率，进而降低了加工成本，尤其适用于航空发动机尾排管的加工，具有广泛的推广应用价值。

参照图3，在步骤S130中，预先制作装夹板40，且将法兰圆环料30固定至装夹板40上且焊接牢固。车床的卡盘爪50卡住装夹板40，将装夹作用力施加在装夹板40上，而非零件上，既保证了车削装夹强度又不会对零件产生装夹变形。然后进行法兰的车削工序，将各尺寸加工到图纸尺寸，保证精度要求。

本实施例中，对法兰展开料进行滚圆及对接焊接得到法兰圆环料的步骤S120包括：

经滚圆机对法兰展开料滚圆成圆环形；

对接焊接圆环料，打磨平整焊缝，检查焊缝质量直至合格；

在滚圆机上进行校圆，得到法兰圆环料。

优选地，对接焊接采用倒对接焊接“V”形坡口工艺，包括采用TIG(惰性气体钨极保护)焊打底，手工电弧焊盖面进行对接焊接、连续焊缝。本实施例采用“V”形坡口倒对接焊接，确保圆环料纵焊缝焊透，以致车削后仍然能够达到母材一致的强度，其中TIG焊打底，更好地保证焊接接头质量，且表面光滑整齐，不会产生焊渣，无需清理焊渣和修理焊道，能够保证焊接质量且提高生产效率，其次手工电弧焊盖面提高了焊接效率。通过上述工艺优化，提高了圆环料的加工质量及加工效率。

优选地，切割法兰展开料采用等离子切割法兰展开料，根据法兰的最大壁厚选择板厚，根据法兰的轴向长度确定法兰展开料的宽度。

本实施例中，法兰展开料的板厚的加工余量为4-5mm，法兰展开料的宽度的加工余量大于20mm。通过设置加工余量，便于车削加工及后续修正，有效保证了法兰的加工质量。本实施例根据法兰的中径，计算法兰展开长度，根据法兰的最大壁厚选择板厚(板厚比法兰最大厚度厚4-5mm，为加工余量)，根据法兰轴向长度定钢板宽(钢板宽比法兰轴向长度长20mm，为加工余量)。

本实施例中，筒体加工的步骤S200包括：

下筒体展开料；

对筒体展开料进行滚圆及焊接得到筒体环料；

在滚圆机上进行校圆，得到筒体。

优选地，焊接加工步骤S300中采用电阻缝焊焊接工艺将薄壁法兰与薄壁筒体进行焊接。本实施例中，薄壁法兰与薄壁筒体焊接焊缝为环焊缝，采用的电阻缝焊加热时间短、热量集中、热影响区小，变形与应力小，焊后不必进行校正和热处理工序，能够保证法兰密封面精度要求，即减少了工序又能提高零件精度；不需要焊丝、焊条等填充金属，焊接成本低；操作简单，生产率高，且无噪声及有害气体，改善了劳动条件。

优选地，焊接加工步骤中，薄壁法兰的内壁镶嵌有用于防止薄壁法兰变形的内环支撑机构。该内环支撑机构可以有效避免焊接变形，进而提高零件的加工精度。

本实施例中，内环支撑机构根据薄壁法兰的内径加工且内环支撑机构与薄壁法兰的内壁过盈配合。优选地，内环支撑机构与法兰内壁过盈配合0.01～0.02mm，可以有效避免法兰端面密封面焊后产生变形。

本实施例通过以上方法加工的某航空发动机试车尾排管零件满足精度要求，在航空发动机试车过程中运用良好。本实施例加工方法不仅解决了法兰车削装夹变形，焊接变形，达不到精度要求等问题，同时减小了劳动强度，节约了成本，缩短了加工周期，增加工作效率等，具有广泛的推广应用价值。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，其特征在于，包括：

法兰加工，用于对薄壁法兰进行成型加工；

筒体加工；用于对薄壁筒体进行成型加工；

焊接加工；用于将成型后的薄壁法兰与薄壁筒体焊接构成带法兰的薄壁筒型零件；

所述法兰加工的步骤包括：

切割法兰展开料；所述切割法兰展开料采用等离子切割法兰展开料，根据法兰的最大壁厚选择板厚，根据法兰的轴向长度确定法兰展开料的宽度；

对所述法兰展开料进行滚圆及对接焊接得到法兰圆环料；

将所述法兰圆环料焊接至装夹板上，且经所述装夹板进行车削装夹；

车削加工直至达到加工要求，且根据所述薄壁法兰的长度对其靠近所述装夹板端部的加工余量车削断，得到加工后的薄壁法兰；

所述筒体加工的步骤包括：

下筒体展开料；

对所述筒体展开料进行滚圆及焊接得到筒体环料；

在滚圆机上进行校圆，得到筒体；

所述焊接加工步骤中采用电阻缝焊焊接工艺将所述薄壁法兰与所述薄壁筒体进行焊接。

2.根据权利要求1所述的带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，其特征在于，

对所述法兰展开料进行滚圆及对接焊接得到法兰圆环料包括：

经滚圆机对所述法兰展开料滚圆成圆环形；

对接焊接圆环料，打磨平整焊缝，检查焊缝质量直至合格；

在滚圆机上进行校圆，得到所述法兰圆环料。

3.根据权利要求2所述的带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，其特征在于，

所述对接焊接采用倒对接焊接“V”形坡口工艺，包括采用TIG焊打底，手工电弧焊盖面进行对接焊接、连续焊缝。

4.根据权利要求1所述的带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，其特征在于，

所述法兰展开料的板厚的加工余量为4-5mm，所述法兰展开料的宽度的加工余量大于20mm。

5.根据权利要求1所述的带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，其特征在于，

所述焊接加工步骤中，所述薄壁法兰的内壁镶嵌有用于防止所述薄壁法兰变形的内环支撑机构。

6.根据权利要求5所述的带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，其特征在于，

所述内环支撑机构根据所述薄壁法兰的内径加工且所述内环支撑机构与所述薄壁法兰的内壁过盈配合。

7.根据权利要求1至6任一所述的带法兰的薄壁筒型零件的加工方法，其特征在于，

所述带法兰的薄壁筒型零件为航空发动机的尾排管。