CN112059553B - 一种用于中介机匣的多重交叉加工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于中介机匣的多重交叉加工方法，属于航空部件复杂型面焊接组合薄壁件加工技术领域。所述用于中介机匣的多重交叉加工方法包括如下步骤：S1、四个支板与内机匣、分流前环和外环的焊接加工；S2、热处理后，对内机匣、分流前环和外环进行车加工；S3、分流前环和分流后环的焊接加工；S4、外环和风扇静子组件的焊接加工；S5、整体中介机匣的机械加工。所述用于中介机匣的多重交叉加工方法能够在提高中介机匣加工合格率的同时又保证产品质量，提高效率、降低成本。

Description

一种用于中介机匣的多重交叉加工方法

技术领域

本发明涉及航空部件复杂型面焊接组合薄壁件加工技术领域，特别涉及一种用于中介机匣的多重交叉加工方法。

背景技术

航空部件的零组件多为复杂型面薄壁件，加工过程由于零件受力不均而颤动以及内应力的释放，造成尺寸精度、技术条件难以保证。现有的航空部件复杂型面焊接组合薄壁零件加工后变形量大，造成装配时与相关配件发生干涉，而且零件的一次提交合格率低，经常返修，产品质量不稳定。

中介机匣为复杂型面薄壁件，中介机匣的内机匣、支板和分流前环焊接在一起时，内腔体积小，四个支板与分流前环正反面焊接在一起时，一共八条焊缝，四个支板同时穿过内机匣、分流前环和外环三个环形件的四个型孔，焊接难度大，极易造成零件位置度超差。

发明内容

为了解决现有技术存在的技术问题，本发明提供了一种用于中介机匣的多重交叉加工方法，能够在提高中介机匣加工合格率的同时又保证产品质量，提高效率、降低成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于中介机匣的多重交叉加工方法，所述中介机匣包括内机匣、分流前环、分流后环、四个支板、外环和风扇静子组件，所述用于中介机匣的多重交叉加工方法包括如下步骤：

S1、四个支板与内机匣、分流前环和外环的焊接加工：

四个支板依次穿过内机匣、分流前环和外环的型孔，并在每个型孔的正反面均进行焊接加工，焊接后，进行热处理；

S2、热处理后，对内机匣、分流前环和外环进行车加工：

首先，车加工内机匣定位止口和外环大端止口，使内机匣定位止口和外环大端止口的尺寸满足设计尺寸要求；其次，以内机匣定位止口为基准，车加工外环小端和分流前环小端端面，使外环小端的尺寸满足设计尺寸要求，使分流前环小端端面为平面；

S3、分流前环和分流后环的焊接加工：

将分流前环小端端面与分流后环小端端面进行焊接，焊接后，进行热处理；

S4、外环和风扇静子组件的焊接加工：

将外环大端止口与风扇静子组件的止口进行焊接，焊接后，进行热处理；

S5、整体中介机匣的机械加工：

首先，车加工内机匣大端止口和风扇静子组件的大端，使内机匣大端止口和风扇静子组件的大端的尺寸均满足设计尺寸要求；

其次，镗加工内机匣大端的端面孔。

进一步的，所述步骤S1中，内机匣和外环在焊接时通过定位工装进行定位压紧。

进一步的，所述步骤S3中，所述分流前环与分流后环焊接时的同轴度小于等于0.2mm，焊接处的壁厚为1.5mm且不允许填加焊料。

进一步的，所述风扇静子组件包括风扇静子内壳、风扇静子外壳、风扇静叶I和风扇静叶II，所述风扇静子内壳和风扇静子外壳均分别设置有若干个型孔，所述风扇静叶I和风扇静叶II的两端均插入到风扇静子内壳和风扇静子外壳型孔中，并通过焊接连接；焊接完成后，先进行热处理，再车加工风扇静子组件的止口。

进一步的，所述分流前环和分流后环均采用数控车加工，数控程序采取分段样条，逼近圆弧转接；分流前环和分流后环各自的内外型面采用交替车削的方式，增加工艺凸台为装夹基准，零件借偏，加工时选择低转数、慢走刀的加工方式。

进一步的，所述内机匣和外环均采用数控车加工，数控程序采取分段样条，逼近圆弧转接；增加工艺凸台为装夹基准，转换基准，零件借偏；加工时选择低转数、慢走刀的加工方式。

本发明的有益效果：

1)本发明适用于复杂型面焊接组合薄壁件，能够在提高航空部件薄壁零件加工合格率的同时又保证产品质量，提高效率、降低成本；

2)本发明的加工方法能够解决航空部件零组件机械加工中的应力变形和焊接后热应力变形，使薄壁件的机械加工应力变形及焊接后的热应力变形量控制在最小，使零件的一次提交合格率提升至94.8％，单件创造价值约10万元；

3)本发明是解决薄壁件焊接、机械加工变形问题的有效方法，采用焊接、机械交叉加工、内外型面交叉车削的“多重交叉法”加工，同时辅以稳定热处理、辅助支承等手段，用以实时校对基准及避免零件加工过程由于受力不均造成的工件颤动；

4)本发明已应用到航空部件薄壁零件加工中，零件的变形量满足设计图纸要求，加工的零件已装机使用并完成试车考核，加工后零件的各种检验均满足设计文件及验收说明书要求，零件加工质量得到可靠保证，为新一代航空武器尖端武器制造开辟了新的途径，为国防事业尖端武器生产提供了可靠的保障。

本发明的其他特征和优点将在下面的具体实施方式中部分予以详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的中介机匣的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的内机匣的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的外环的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的分流前环的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的分流后环的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的风扇静子内壳的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的风扇静子外壳的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的风扇静子组件的结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

1-风扇静子组件，2-内机匣，3-支板，4-分流前环，5-外环，6-分流后环，7-风扇静子内壳，8-风扇静子外壳，9-内机匣大端，10-外环小端，11-外环大端，12-分流前环小端，13-分流后环小端。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

为了解决现有技术存在的问题，如图1至图8所示所示，本发明提供了一种用于中介机匣的多重交叉加工方法，中介机匣包括内机匣2、分流前环4、分流后环6、四个支板3、外环5和风扇静子组件1，用于中介机匣的多重交叉加工方法包括如下步骤：

S1、四个支板3与内机匣2、分流前环4和外环5的焊接加工：

四个支板3依次穿过内机匣2、分流前环4和外环5的型孔，并在每个型孔的正反面均进行焊接加工，焊接后，进行热处理。

作为优选，步骤S1中，内机匣2和外环5在焊接时通过定位工装进行定位压紧，具体的，定位工装采用现有技术，加工时，内机匣2和外环5通过定位工装进行定位压紧，分流前环4悬空即可。

本实施例中，内机匣2、分流前环4和外环5均分别设置有四个型孔，四个支板3依次穿过内机匣2、分流前环4和外环5。在内机匣2、分流前环4和外环5的每个型孔的正反面均进行氩弧焊焊接加工。在实际加工时，四个支板3内侧不允许有焊瘤且容易烧穿、不能补焊；在焊接过程中要求保证各环形件的同轴度、位置度及相应的尺寸公差、技术条件；零件尺寸公差精度高、位置要求严格，因此，焊枪角度，送丝时焊条位置，焊接参数都要选择合理，并通过定位工装的定位基准和压板进行辅助焊接加工。

S2、热处理后，对内机匣2、分流前环4和外环5进行车加工：

首先，车加工内机匣2定位止口和外环大端11止口，使内机匣2定位止口和外环大端11止口的尺寸满足设计尺寸要求；其次，以内机匣2定位止口为基准，车加工外环小端10和分流前环小端12端面，使外环小端10的尺寸满足设计尺寸要求，使分流前环小端12端面为平面。

本实施例中，使内机匣2定位止口和外环大端11止口的尺寸满足设计尺寸要求，即使内机匣2定位止口的内孔、外圆和端面的尺寸均满足设计尺寸要求，使外环大端11止口的内孔、外圆和端面的尺寸均满足设计尺寸要求；加工外环小端10时，使外环小端10的内孔、外圆和端面的尺寸均满足设计尺寸要求；加工分流前环小端12端面时，使分流前环小端12端面为平面。

S3、分流前环4和分流后环6的焊接加工：

将分流前环小端12端面与分流后环小端13端面进行焊接，焊接后，进行热处理；

作为优选，步骤S3中，分流前环4与分流后环6焊接时的同轴度小于等于0.2mm，焊接处的壁厚为1.5mm且不允许填加焊料。

本实施例中，将分流后环小端13端面与分流前环小端12端面进行氩弧焊焊接，焊接时，采用专用气动夹具将零件焊接处涨紧以保证分流前环4与分流后环6焊接时的同轴度和焊接处的壁厚。

S4、外环5和风扇静子组件1的焊接加工：

将外环大端11止口与风扇静子组件1的止口进行焊接，焊接后，进行热处理。

进一步的，风扇静子组件1包括风扇静子内壳7、风扇静子外壳8、风扇静叶I和风扇静叶II，风扇静子内壳7和风扇静子外壳8均分别设置有若干个型孔，风扇静叶I和风扇静叶II的两端均插入到风扇静子内壳7和风扇静子外壳8型孔中，并通过焊接连接；焊接完成后，先进行热处理，再车加工风扇静子组件1的止口。

本实施例中，风扇静子组件1内的各个零件通过焊接加工，风扇静子内壳7和风扇静子外壳8均分别设置有68个型孔，风扇静叶I和风扇静叶II均分别设置有34片，每个风扇静叶I的一端均插入风扇静子内壳7的一个型孔并通过真空钎焊连接，每个风扇静叶I的另一端均插入风扇静子外壳8的一个型孔并通过真空钎焊连接；每个风扇静叶II的一端均插入风扇静子内壳7的一个型孔并通过真空钎焊连接，每个风扇静叶II的另一端均插入风扇静子外壳8的一个型孔并通过真空钎焊连接；风扇静子组件1的止口位于风扇静子外壳8。在实际加工时，风扇静子组件1的风扇静子内壳7和风扇静子外壳8由各为34片的风扇静叶I和风扇静叶II通过钎焊连接，由于风扇静子内壳7和风扇静子外壳8上的68个型孔与风扇静叶I和风扇静叶II的轮廓尺寸及公差相近且极严，尺寸精度要求高，装配难度大，在钎焊中还要求两组叶片的中轴线到端面的尺寸公差为0.05mm，所以在装配及钎焊入炉时可采用现有技术中的定位工装进行定位，以保证零件的设计要求。

S5、整体中介机匣的机械加工：

首先，车加工内机匣大端9止口和风扇静子组件1的大端，使内机匣大端9止口和风扇静子组件1的大端的尺寸均满足设计尺寸要求；

其次，镗加工内机匣大端9的端面孔。

本实施例中，车加工风扇静子组件1的大端，即车加工风扇静子外壳8的外圆、内孔和端面，使风扇静子外壳8的外圆、内孔和端面的尺寸均满足设计尺寸要求。镗加工时，整体中介机匣由多个零件组成，尺寸多、零件的形状复杂，形状复杂的薄壁件，加工中容易产生振动和变形；经过三次焊接零件变形大，风扇静子组件1内部组件焊接的过程中也存在变形，因此，整体中介机匣多次焊接基准转换后，最终确定加工基准，保证设计要求，确定连接止口尺寸及定位安装孔、边、角向精度及技术条件。

本实施例中，分流前环4和分流后环6均采用数控车加工，数控程序采取分段样条，逼近圆弧转接；分流前环4和分流后环6各自的内外型面采用交替车削的方式，增加工艺凸台为装夹基准，零件借偏，加工时选择低转数、慢走刀的加工方式。内机匣2和外环5均采用数控车加工，数控程序采取分段样条，逼近圆弧转接；增加工艺凸台为装夹基准，转换基准，零件借偏；加工时选择低转数、慢走刀的加工方式。分流前环4、分流后环6、内机匣2和外环5数控车加工时的低转数是指转数为60r/min，慢走刀是指进给量为3.5mm/min，通过低转数、慢走刀的加工方式释放应力。

本发明中每次焊接后的热处理均采用常规的稳定热处理方式。

本发明一种用于中介机匣的多重交叉加工方法的工作原理：

多重交叉加工方法是采用焊接、机械加工交叉进行的多次多级相辅加工，并在每次焊接后进行热处理消除焊接应力的同时去除部分残余应力，为后续机械加工提供稳定的加工状态；在焊接和机械加工的过程中，采用现有的定位工装进行辅助支承，避免受力不均造成的工件颤动，不仅满足了尺寸、技术条件要求，同时也为下次焊接提供了更加精确的基准。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种用于中介机匣的多重交叉加工方法，所述中介机匣包括内机匣、分流前环、分流后环、四个支板、外环和风扇静子组件，其特征在于，所述用于中介机匣的多重交叉加工方法包括如下步骤：

S1、四个支板与内机匣、分流前环和外环的焊接加工：

四个支板依次穿过内机匣、分流前环和外环的型孔，并在每个型孔的正反面均进行焊接加工，焊接后，进行热处理；

S2、热处理后，对内机匣、分流前环和外环进行车加工：

首先，车加工内机匣定位止口和外环大端止口，使内机匣定位止口和外环大端止口的尺寸满足设计尺寸要求；其次，以内机匣定位止口为基准，车加工外环小端和分流前环小端端面，使外环小端的尺寸满足设计尺寸要求，使分流前环小端端面为平面；

S3、分流前环和分流后环的焊接加工：

将分流前环小端端面与分流后环小端端面进行焊接，焊接后，进行热处理；

所述步骤S3中，所述分流前环与分流后环焊接时的同轴度小于等于0.2mm，焊接处的壁厚为1.5mm且不允许填加焊料；

S4、外环和风扇静子组件的焊接加工：

将外环大端止口与风扇静子组件的止口进行焊接，焊接后，进行热处理；

所述风扇静子组件包括风扇静子内壳、风扇静子外壳、风扇静叶

和风扇静叶

，所述风扇静子内壳和风扇静子外壳均分别设置有若干个型孔，所述风扇静叶

和风扇静叶

的两端均插入到风扇静子内壳和风扇静子外壳型孔中，并通过焊接连接；焊接完成后，先进行热处理，再车加工风扇静子组件的止口；

S5、整体中介机匣的机械加工：

首先，车加工内机匣大端止口和风扇静子组件的大端，使内机匣大端止口和风扇静子组件的大端的尺寸均满足设计尺寸要求；

其次，镗加工内机匣大端的端面孔。

2.根据权利要求1所述的用于中介机匣的多重交叉加工方法，其特征在于，所述步骤S1中，内机匣和外环在焊接时通过定位工装进行定位压紧。

3.根据权利要求1所述的用于中介机匣的多重交叉加工方法，其特征在于，所述分流前环和分流后环均采用数控车加工，数控程序采取分段样条，逼近圆弧转接；分流前环和分流后环各自的内外型面采用交替车削的方式，增加工艺凸台为装夹基准，零件借偏，加工时选择低转数、慢走刀的加工方式。

4.根据权利要求1所述的用于中介机匣的多重交叉加工方法，其特征在于，所述内机匣和外环均采用数控车加工，数控程序采取分段样条，逼近圆弧转接；增加工艺凸台为装夹基准，转换基准，零件借偏；加工时选择低转数、慢走刀的加工方式。

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