CN111390507B - 一种中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于航空发动机机加技术领域，具体涉及一种中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法，该方法是在热处理前，将加工内孔与外径工序的余量进行调整，保证在热处理后可以消除热处理产生的变形；在热处理过程中，采用吊装的方式进行热处理，减小热处理的变形量；在动平衡前增加预平衡，预平衡时不去量，只记录零件不平衡实际值及位置，预平衡后，在铣扁工序考虑之前标记好的位置确定铣扁方向，这样摸索零件变形规律，为最终动平衡去重留出更多可操作的空间，为保证零件动平衡量提供前提条件。本发明提出的制造方法可有效减少零件在热处理时的变形；实现在不去重的情况下直接合格。该方法获得精准的加工方法及参数分析，具有实际应用价值。

Description

一种中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法，该方法是对中央传动杆，这类的细长轴，长径比通常＞20，外径、内孔的加工，控制零件壁厚差及动不平衡量的制造。

背景技术

目前，对于中央传动杆类零件的加工，采用在热处理前完成零件的内孔加工和零件外径的大部分加工余量的加工，整个加工过程中，零件的形变控制并不理想。

现有技术的加工工序为：来料—下料—打顶尖孔—粗车外径—调质—粗车外径—打顶尖孔—加工内孔—加工外径(基准)—加工内孔—车顶尖—加工外形—磨基准—加工花键—镀铜—热处理—车基准—磨基准—车内—精加工外径—铣扁—钳工—消除应力—磁粉检验—尺寸检验—动平衡。

零件在热处理前，内孔加工采用柔性较大的枪钻进行加工，在加工内孔时存在加工抗力，加工出内孔存在壁厚差不均匀的现象，内孔的尺寸已到最终；在热处理时，零件未采用工装控制变形，而是将零件自由放置于热处理设备中进行热处理，使零件产生很大的变形，最大的变形量在0.7mm～0.9mm，在热处理后外径预留的余量也无法抵消热处理变形量，零件最终要求的壁厚差0.05mm，动平衡量19g.mm,精度非常高，零件本身要求的去重带并不能满足去重要求。综上问题的出现，最终导致零件的壁厚差及动不平衡量不合格。

发明内容

本发明的目的是：提供细长内孔的加工方法及提供合理可行的工艺路线，以提高零件的壁厚差和动不平衡的合格率。

本发明的技术解决方案是：一种中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法，该方法是在现有加工工序热处理前，将加工内孔与外径工序的余量进行调整，保证在热处理后可以消除热处理产生的变形；在热处理过程中，采用吊装的方式进行热处理，减小热处理的变形量；在动平衡前增加预平衡工序，预平衡时不去量，只记录零件不平衡实际值及位置，预平衡后，在铣扁工序考虑之前标记好的位置确定铣扁方向，为最终动平衡去重留出更多可操作的空间，为保证零件动平衡量提供前提条件。

本发明提出的制造方法，具体调整后的工艺路线：来料—下料—打顶尖孔—粗车外径—调质—粗车外径—打顶尖孔—加工内孔—加工外径(基准)—加工内孔—车顶尖—加工外形—磨基准—加工花键—镀铜—热处理—车基准—磨基准—车内—精加工外径—预平衡—铣扁—钳工—消除应力—磁粉检验—尺寸检验—动平衡。在实施过程中，以下几点可根据制造对象再进行适应性的选择。

为了减小热处理变形，采用以下应对措施：

通过对热处理工艺流程进行分析，决定分别通过定制专用工装和进行冷校形等措施减小零件的变形。

提订热处理吊装工装，将零件放置在吊装工装上并吊装零件，减小零件的变形。在热处理后调整工艺路线，增加在热处理后的冷校形及内孔的补充加工等工序，来校正零件因热处理而产生的变形。

为了提高细长孔加工精度，采用以下应对措施：

对零件内孔加工的工艺流程进行了全面优化，由以外径轴线做为基准改为以内孔公共轴线为基准。

热处理前，通过工装引导提高两端内孔加工的直线度和同轴度，并以此内孔公共轴线作为热处理后的修复基准，减小后续加工过程同轴度累积误差。

深孔加工分两步：第一步：热处理前在深孔钻床上，使用枪钻加工内孔；第二步：热处理后采用振动切削的方式加工内孔。

在动平衡试验时，为了满足动平衡更高的精度要求，开展多轮动平衡试验，由于去重带太小，动平衡很难合格。经分析后，在工艺流程中增加预平衡工序，预平衡时不去量，只记录零件不平衡实际值及位置，预平衡后，在铣扁工序考虑之前标记好的位置确定铣扁方向，这样摸索零件变形规律，为最终动平衡去重留出更多可操作的空间，为保证零件动平衡量提供前提条件。

本发明的技术效果是：本发明原理复合工程实际应用要求，1)热处理采用吊装的工装，减少热处理带来的变形；2)热处理前的深孔加工和热处理后的振动切削加工内孔保证零件内孔的直线度从而保证零件内孔与外径的壁厚差；3)通过预平衡，记录不平衡实际位置，通过铣扁的方式去掉一部分重量，为最终动平衡去重留出更多可操作的空间。

附图说明

图1为本发明传动杆动平衡示意图；

图2～图5为本发明传动杆壁厚精准控制示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施过程对本发明做进一步说明：

在以上发明内容技术方案的基础上，本发明提出的制造方法具体通过一下步骤进行实施，

技术方案中，余量控制参数以18Cr2Ni4WA材料制备中央传动杆为例，参数控制见下表；

针对18Cr2Ni4WA材料的零件进行分析，获取相应的计算公式，如更换其他材料，其碳氮共渗后变形情况与18Cr2Ni4WA材料相比，变形量较小，因此，尺寸计算将根据情况减小余量控制。

实施例1，18Cr2Ni4WA材料制备中央传动杆为例，具体实施过程如下；

(1)通过多跨柔性钻杆深孔加工系统动力学模型及高压冷却流体动力学模型分析，在深孔钻床上，用带引导装置的枪钻加工零件右端内孔18.55mm，为热处理后留0.5mm的余量，实施示意图见图2。

(2)在φ18.55mm的内孔处增加引导套，枪钻以此为引导加工φ15.5mm的内孔，实施示意图见图3。

(3)以内孔为基准加工外径，保证外径与内孔的同轴在0.02mm以内，实施示意图见图4。

(4)以外径为基准，从另一侧将15.5mm内孔扩至17.6mm，为热处理后单边留0.25mm的余量。在扩孔时，为防止扩孔扩偏的问题，在扩孔前先车削出25～30mm长的引导孔，孔与外径基准的同轴度要求在Φ0.02mm之内，并严格控制引导孔与钻头之间的间隙为0.005～0.02mm，实施示意图见图5。

(5)车外径各型面，插齿等工序。

(6)热处理精磨出校直基准。热处理前在轴径上磨出4个基准面，要求对顶尖孔跳动≤0.03mm，热处理后要求各面对顶尖孔跳动≤0.1mm。

(7)热处理，校直，要求杆中部跳动≤0.1mm。

(8)数控车外径，精磨外径等工序。

(9)分析振动切削刀具的振动规律及切削机理，振动车削精加工内孔，保证尺寸和粗糙度要求。

(10)钳工清理，尺寸检验，壁厚差测量，预平衡及最终动平衡等工序。

预平衡时预平衡时不去量，只记录零件不平衡实际值及位置，预平衡后，在铣扁工序考虑之前标记好的位置确定铣扁方向，这样可以为最终动平衡去重留出更多可操作的空间。

综上所述，本发明方法通过分析深孔加工技术特点，对传动杆的多跨柔性钻杆深孔加工系统动力学模型及高压冷却流体动力学模型分析，获取钻削加工方式，并根据振动切削刀具的振动规律及切削机理，获取超声振动切削技术，突破细长轴类零件控制壁厚差及动不平衡量制造方法，实现深孔加工壁厚差保持在0.05以内，改善加工方法，提高加工效率及合格率。

Claims (4)

1.一种中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法，其特征在于，制造工序为来料—下料—打顶尖孔—粗车外径—调质—粗车外径—打顶尖孔—加工内孔—加工外径—加工内孔—车顶尖—加工外形—磨基准—加工花键—镀铜—热处理—车基准—磨基准—加工内孔—精加工外径—预平衡—铣扁—钳工—消除应力—磁粉检验—尺寸检验—动平衡；在制造工序的热处理前，将加工内孔与外径工序的余量进行调整，保证在热处理后可以消除热处理产生的变形；在动平衡前增加预平衡工序，预平衡工序时不去量，只记录零件不平衡实际值及位置；预平衡后，在铣扁工序考虑之前记录好的位置确定铣扁方向，为最终动平衡去重留出可操作空间，以完成整个制造工序；

零件制造过程中，通过对热处理工艺流程进行分析，设计热处理吊装工装，将零件放置在吊装工装上并吊装零件，减小零件的变形；在热处理后调整工艺路线；增加在热处理后的冷校形及内孔的补充加工工序，来校正零件因热处理而产生的变形；

对零件内孔加工的工艺流程进行了全面优化，由以外径轴线做为基准改为以内孔公共轴线为基准；

热处理前，通过工装引导提高两端内孔加工的直线度和同轴度，并以此内孔公共轴线作为热处理后的修复基准，减小后续加工过程同轴度累积误差。

2.根据权利要求1所述的中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法，其特征在于，工装引导时通过增加引导套实现。

3.根据权利要求1所述的中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法，其特征在于，所述热处理前的内孔加工是在深孔钻床上，使用枪钻进行加工。

4.根据权利要求1所述的中央传动杆控制壁厚差及动不平衡量制造方法，其特征在于，热处理后采用振动切削的方式加工内孔。

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