CN106584027B - 一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的工艺方法，1)设计新结构精车夹具；2)根据精车夹具将设计如下工艺路线：3)调整精车工序加工余量。随着新一代发动机性能和可靠性的提高，对零件的加工精度提出了更高的要求；设计员对于回转类零件的不平衡量要求越来越严格。因此，采用本发明来降低加工难度较大的帽罩类零件的不平衡量将会得到广泛的应用，同时该技术可适用于不同结构、大小的封闭式回转零件加工，也可用于提高零件加工精度，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于封闭式回转零件加工技术领域，具体是一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的工艺方法。
背景技术
帽罩类零件是发动机中的重要构件，该类零件属于封闭式薄壁回转类零件，具有较高的不平衡量要求；该类零件仅在一端有安装边，另一端为封闭式圆锥式结构，装夹问题是机械加工中的难点。在加工过程中，因其结构特点无法实现一次装夹加工内外型面，造成零件壁厚不均匀，内外壁跳动较大，同轴度不好，进而导致不平衡量合格率较低，多次返修(一般为6～10次)仅能达到超差使用，影响其使用性能。该项技术通过改进工艺路线及装夹方法，调整加工余量，采用合理的夹具结构实现了在一道工序中内外型面的精密加工，提高了壁厚均匀性，解决了平衡量超差及多次返修问题。
发明内容
本发明目的是解决封闭式薄壁回转类零件因装夹问题不能实现一道工序加工内外型面导致壁厚不均匀、同轴度较大及不平衡量超差问题。
本发明采用的技术方案是：
一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的工艺方法，
1)设计新结构精车夹具；通常回转零件车加工夹具定位部分与底座部分是装配成一体的，为了实现帽罩类零件翻转加工时精密定位，制定的解决方案是：
将夹具分为两部分：
第一部分，定位环；该构件的一端与零件定位基准面精密配合且连接成一体，加工另一侧时不与零件拆分并随零件一起翻转，另一端设计成与底座配合结构；该构件的作用是将存在不规则变形和制造误差的零件定位基准转移到精度较高、且刚性较好的夹具定位环上，采用两个定位销与支撑座实现内外表面翻转加工时的精密定位，解决两次装夹重复定位误差问题；
第二部分，底座；该构件的一端支撑定位环，另一端与机床连接固定；
该结构可实现在一道工序中完成帽罩内外表面加工，提高零件内外表面同轴度和壁厚的均匀度，从而降低零件的不平衡量；
2)根据精车夹具将设计如下工艺路线：外型面半精车→铣外型面上台阶→在台阶上钻孔→半精车内型面→精修基准面→精车内、外型面；精车前增加修基准工序，将基准加工至最终表面，增加基准平面度0.02和圆度0.02技术要求；
3)调整精车工序加工余量，原精车余量为1mm，调整为内外型面在半精车后各留0.2mm余量，最后在精车夹具上一道工序加工完成。
本发明的优点是：
提高了产品质量，零件内外型面相对于基准面的跳动由原来的0.16～0.20mm减小至0.01～0.03mm；零件不平衡量明显降低，合格率由0％提升至100％；同时解决去重点标定不准确问题，避免了多次返修(最多10次)。
经济效益估算：
1)缩短生产周期：按原每台需返修8次计算，若年生产100台，节省返修时间＝重复平衡时间(4H*8次*100台)+返修时间(4H*8次*100台)+周转时间(0.5H*8次*2(往返)*100台)＝300天。
2)节省制造成本：避免返修6～10次，按原每台需返修8次计算，若年生产100台份，节省返修成本＝平衡返修成本(195元/小时*4H*8次*100台)+数控车铣去重返修成本(235元/小时*4H*8次*100台)＝137.6万元。
附图说明
图1是本发明帽罩类零件轮廓示意图。
图2是本发明精车内型面夹具安装示意图。
图3是本发明夹具立体图。
图4是本发明精车外型面夹具安装示意图。
图5是本发明精车外型面夹具安装立体图。
具体实施方式
结合说明书附图及实施例对本发明进一步详细说明。
如图1-5所示，该项技术通过改进工艺路线及装夹方式，调整加工余量，采用相适应的夹具结构实现了在一道工序中内外型面的精密加工，解决了封闭式薄壁回转类零件壁厚不均匀问题。
一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的工艺方法，
1)设计新结构精车夹具；通常回转零件车加工夹具定位部分与底座部分是装配成一体的，为了实现帽罩类零件翻转加工时精密定位，制定的解决方案是：
将夹具分为两部分：
第一部分，定位环；该构件的一端与零件定位基准面精密配合且连接成一体，加工另一侧时不与零件拆分并随零件一起翻转，另一端设计成与底座配合结构；该构件的作用是将存在不规则变形和制造误差的零件定位基准转移到精度较高、且刚性较好的夹具定位环上，采用两个定位销与支撑座实现内外表面翻转加工时的精密定位，解决两次装夹重复定位误差问题；
第二部分，底座；该构件的一端支撑定位环，另一端与机床连接固定；
该结构可实现在一道工序中完成帽罩内外表面加工，提高零件内外表面同轴度和壁厚的均匀度，从而降低零件的不平衡量；
2)根据精车夹具将设计如下工艺路线：外型面半精车→铣外型面上台阶→在台阶上钻孔→半精车内型面→精修基准面→精车内、外型面；精车前增加修基准工序，将基准加工至最终表面，增加基准平面度0.02和圆度0.02技术要求；
3)调整精车工序加工余量，原精车余量为1mm，调整为内外型面在半精车后各留0.2mm余量，最后在精车夹具上一道工序加工完成。
一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的精车夹具，包括底座1、在底座1中部通过螺栓固接有支持块2，支持块2对应零件设有导块6；底座1上部一体连接有腰部定位座3；该腰部定位座3为两层阶梯结构；在阶梯结构侧壁上设有方形窗4；阶梯结构内凸台一上设有支持环5；阶梯结构内凸台二上设有第一销孔7和第二销孔8；定位环10上设有第一定位孔、第二定位孔，在第一销孔7和第一定位孔内插入膨胀销9固定；在第二销孔8和第二定位孔内插入膨胀销9固定，将定位环10准确定位到腰部定位座3上；
定位环10通过多个螺栓13与锥形零件固接一体；锥形零件头部插入到支持块2内；锥形零件腰部与支持环5抵接；实现锥形零件薄壁内侧精车；
然后，定位环10带动锥形零件翻转，锥形零件头部朝上；定位环10的第一定位孔通过膨胀销9还与第一销孔7固定；第二定位孔通过膨胀销9还与第二销孔8固定，实现锥形零件薄壁外侧精车，零件壁厚均匀，同轴度好。
3、根据权利要求2所述的一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的精车夹具，其特征在于：
在锥形零件头部朝上时，阶梯结构内凸台一上的支持环5换成支撑环11，该支撑环11为凸起形，在与锥形零件薄壁结合处设有橡胶辅助软管12；实现锥形零件薄壁外侧精车。
实施加工过程：
步骤一、设计加工工艺路线。外型面半精车→铣外型面上台阶→在台阶上钻孔→半精车内型面→精车基准面→精车内、外型面……。
步骤二、完成从毛料至精修基准面工序。按工艺规程逐工序加工，内外型面半精车为精车预留0.2mm加工余量；在精车基准面工序将基准面加工至最终尺寸。
步骤三、安装精车夹具底座。将夹具底座固定在数控立式车床工作台上，找正底座上端面及外圆基准面。
步骤四、连接定位圆盘和零件。将夹具定位圆盘与零件基准部位(图1的A、AJ面)相配合并用螺钉拧紧。
步骤五、连接定位圆盘与零件的组合件与底座(按图3所示)。找正定位圆盘外圆后用两个重复定位膨胀销定位。如图2所示，标注为1号销和2号销，安装顺序为先安装1号销至相应的1号销孔内，后安装2号销至相应的2号销孔内。压紧零件。
步骤六、数控车加工外型面。
步骤七、翻转安装定位圆盘与零件的组合件(按图4所示)。定位圆盘与零件不拆分，卸下定位圆盘与零件的组合件，将其绕两销连线翻转180度后，找正定位圆盘外圆后用原两定位销定位，安装顺序仍为先安装1号销至相应的1号销孔内，后安装2号销至相应的2号销孔内。压紧零件。
步骤八、数控车加工内型面。
完成内外型面精确加工。
Claims (3)
1.一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的工艺方法，其特征在于：
1)设计新结构精车夹具；通常回转零件车加工夹具定位部分与底座部分是装配成一体的，为了实现帽罩类零件翻转加工时精密定位，制定的解决方案是；将夹具分为两部分：
第一部分，定位环；该定位环的一端与零件定位基准面精密配合且连接成一体，加工另一侧时不与零件拆分并随零件一起翻转，另一端设计成与底座配合结构；定位环另一端的作用是将存在不规则变形和制造误差的零件定位基准转移到精度较高、且刚性较好的夹具定位环上，采用两个定位销与支撑座实现内外表面翻转加工时的精密定位，解决两次装夹重复定位误差问题；
第二部分，底座；该底座的一端支撑定位环，另一端与机床连接固定；
该底座实现在一道工序中完成帽罩内外表面加工，提高零件内外表面同轴度和壁厚的均匀度，从而降低零件的不平衡量；
2)根据精车夹具将设计如下工艺路线：外型面半精车→铣外型面上台阶→在台阶上钻孔→半精车内型面→精修基准面→精车内、外型面；精车前增加修基准工序，将基准加工至最终表面，增加基准平面度0.02和圆度0.02技术要求；
3)调整精车工序加工余量，原精车余量为1mm，调整为内外型面在半精车后各留0.2mm余量，最后在精车夹具上一道工序加工完成。
2.一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的精车夹具，其特征在于：
包括底座(1)、在底座(1)中部通过螺栓固接有支持块(2)，支持块(2)对应零件设有导块(6)；底座(1)上部一体连接有腰部定位座(3)；该腰部定位座(3)为两层阶梯结构；在阶梯结构侧壁上设有方形窗(4)；阶梯结构内凸台一上设有支持环(5)；阶梯结构内凸台二上设有第一销孔(7)和第二销孔(8)；定位环(10)上设有第一定位孔、第二定位孔，在第一销孔(7)和第一定位孔内插入膨胀销(9)固定；在第二销孔(8)和第二定位孔内插入膨胀销(9)固定，将定位环(10)准确定位到腰部定位座(3)上；
定位环(10)通过螺栓与锥形零件固接一体；锥形零件头部插入到支持块(2)内；锥形零件腰部与支持环(5)抵接；实现锥形零件薄壁内侧精车；
然后，定位环(10)带动锥形零件翻转，锥形零件头部朝上；定位环(10)的第一定位孔通过膨胀销(9)还与第一销孔(7)固定；第二定位孔通过膨胀销(9)还与第二销孔(8)固定，实现锥形零件薄壁外侧精车，零件壁厚均匀，同轴度好。
3.根据权利要求2所述的一种提高封闭式薄壁回转类零件壁厚均匀性的精车夹具，其特征在于：
在锥形零件头部朝上时，阶梯结构内凸台一上的支持环(5)换成支撑环(11)，该支撑环(11)为凸起形，在与锥形零件薄壁结合处设有橡胶辅助软管；实现锥形零件薄壁外侧精车。
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