CN113953772A - 一种用于铸造锥体环块异形安装边的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于铸造锥体环块异形安装边的加工方法，至少包括：粗基准规划、工艺精基准加工定位、铣加工工序集中加工和定位等步骤。本发明为了解决铸造锥体环块异形安装边的加工问题，开展工艺结构分析和规划，本发明一是着重了粗基准选定，重新设计和选定粗基准结构，保证粗加工定位装夹稳定；二是精准了工艺精基准加工定位；三是集合了铣加工工序和定位方式。本发明通过对铸造锥体环块异形安装边加工模式的转变，即由普通设备单一加工转变为集合式机床加工，在提高零件加工质量、提高加工效率、降低工装成本等方面均取得了显著的效果。
Description
技术领域
本发明涉及航天航空技术领域，特别提供了一种用于铸造锥体环块异形安装边的加工方法。
背景技术
铸造锥体环块异形安装边零件广泛应用于航空发动机技术领域当中，是航空发动机一个承力部件，装配成环后其上的安装座作为拉杆的固定端，拉杆运动机构带动调节片动作，影响发动机的喷口截面的面积。锥体环块异形安装边加工难度大，单件加工质量的差异，会显著造成发动机的一些性能指标不能达到设计预期值。所以设计验证铸造锥体环块异形安装边零件的稳定可靠显得非常必要。然而此类环块零件结构
该铸造锥体安装边作为通用型号零件，其生产量大。受结构和加工特性的限制，其在加工中存在定位不稳定的现象，装夹方式的造成工序加工内容单一，工序分散，工艺性差，零件加工效率低下，工装成本高的问题。不利于零件批量生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于铸造锥体环块异形安装边的加工方法，用于解决铸造锥体环块异形安装边零件由于结构工艺性差而引发的一系列影响零件加工质量和效率的问题。
本发明具体提供了一种用于铸造锥体环块异形安装边的加工方法，至少包括：
A、粗基准规划：在铸造毛坯1上下两端安装边的内侧壁处确定4处粗基准点2。
现有技术中，最初铸造毛坯的粗基准采用的是在锥面上三处尺寸基准点，虽然实现了设计基准与工艺基准的重合，但是由于锥面上的三处基准点受多种例如小倾角锥面特质、铸造锥面的质量状况、相关结构的铸造差异等因素，导致不容易确定。
如图2所示，本发明在铸造毛坯外圆确定四个铸造基准点，上端外圆侧边上的两处粗基准点2成左右对称布置，用于限制两个方向上的移动和两个方向上的旋转。下端花边圆弧外侧的两点为左右对称布置，用于限制毛坯方向的旋转。4处基准点所处的位置结构为规整表面，容易捕捉，可利用夹具的定位元件直观确定。
上下端的外缘在组合件上为重要的几何测量要素，是直接影响组合件的圆度和装配件性能的重要指标。将两个部位作为粗基准，可以减少加工中的转化误差。粗基准的正确选择对于铸造锥体环块异形安装边的精度保证至关重要。
B、工艺精基准加工定位：
装夹定位：如图3所示，将毛坯1扣在台座3上，其中毛坯上下端的粗基准点2分别抵在台座3顶部和底部固定的上定位销4、下定位销5上。爪形压板6压紧毛坯1的背面锥面。侧压板7压在毛坯1的侧孔上。其中锥面压紧部位设计成四爪结构，便于顺合锥面形状，使定位处均匀稳定受力。
加工：对毛坯1的上安装边上表面的上定位面101和上定位孔102铣加工。原工艺路线中工艺精基准的定位面和两定位孔为分开加工，本发明将二者使用同一夹装工具，在同一次铣加工工艺中完成，因此二者的结构具有很好的一致性，便于保证其余结构的定位精度。基准孔尺寸精度为七级精度，与铣加工定位夹具定位销的配合精度为H7/g6，满足加工零件精度要求。
C、铣加工工序集中加工和定位：
铣加工夹具：毛坯1的顶部夹装在铣加工夹具8的工作台和下端压板801之间。毛坯1的背面端面装夹在铣加工夹具8的背板802和上端压板803之间。在定位部位设置下端压板801元件，进行轴向主要压紧。上端后侧面设置作为辅助压紧元件的上端压板803，防止定位远端受力偏移。
在背板802上部的垂直于支撑面贯穿设置2处弹簧支撑804，侧面支撑807布置在背板802的两侧。铣加工夹具通过回转找正带808连接铣加工夹具通底座809。
并在弹簧支撑804锥面外侧和两侧面分别设置压紧元件。如图4所示，由于零件较高，且上下安装边错位，加工部位比较分散，加工过程中受力容易产生偏摆，影响定位稳定性，因此设置弹簧支撑804穿过背板802，抵在毛坯1的背面端面，用于固定零件，防止发生偏摆。
铣加工工序：对毛坯1左右侧面及侧面孔系、左右侧45°面、左右内侧面冒口和左右内侧槽同时进行铣加工成形。
原零件的加工工序比较繁琐，需要对锥体异形安装边的8个部位分为8个工序完成，并且由于两侧面的余量较多，且材料难加工，需要磨加工完成侧面的成形，工序分散严重。
加工基准转化：由于锥体环块的尺寸基准一般在回转中心轴线上，按照回转直径加工会超出夹具或工作台的范围，所以对加工尺寸进行必要的转化，将设计图的基准通过必要的转换，转移到夹具的中心上，
如下图6所示，以零件加工部位为轴对称结构面，将夹具的回转中心9设置在零件竖直中心轴线上，即两个上定位孔102的连线的垂直平分线，再过上定位孔102中心做加工侧面的垂线，该垂线与竖直中心线的交点即为夹具的回转中心9。在加工中，找正夹具的回转中心和角向孔旋转±(90°+扇形角/2)，完成零件尺寸基准的转化。扇形角为零件两侧面的夹角。
步骤B中采取六点完全定位。定位基准面包括上端安装边背面端面、上下安装边外缘4点。压紧基准面为内锥面和双侧大螺母底孔。
为了便于顺合锥面形状，使定位处均匀稳定受力锥面压紧部位为四爪结构压紧。
在铸造毛坯1上下两端安装边的4处铸造基准点2，分别对称布置。
铣加工夹具8的中心处设置角向找正孔805。
铣加工夹具8的一侧面为测量基面806。零件最终的成形采用三坐标测量机和测具检测，为了便于在加工中掌握尺寸状态，在夹具上设置参考测量基面806。
本发明为了解决铸造锥体环块异形安装边的加工问题，开展工艺结构分析和规划，本发明一是着重了粗基准选定，重新设计和选定粗基准结构，保证粗加工定位装夹稳定；二是精准了工艺精基准加工定位；三是集合了铣加工工序和定位方式。
本发明通过对铸造锥体环块异形安装边加工模式的转变，即由普通设备单一加工转变为集合式机床加工，在提高零件加工质量、提高加工效率、降低工装成本等方面均取得了显著的效果。
本发明具有以下特点
1、加工质量方面：加工稳定性提高，单片安装边扇角和弦长尺寸稳定，保证组合件装配的圆度和平面度等技术指标，进而稳定的保证的性能参数。
2、加工效率显著提升。因对工艺进行了整合，将传统数项复杂工艺集中化，因此工作效率明显提升。新旧工艺路线加工时间对比如下表所示：
表l新旧工艺路线加工时间对比
原工艺路线中主要的工序涉及29道，调整后工艺路线主要工序涉及17道。工序数量减少41.4％，机械加工工序工艺准备时间减少62.9％，单台机械加工时间减小35.6％。
3、减少夹具费用。同上，因对工艺进行了整合，夹具费用明显减少。新旧工艺路线工装对比如下表所示：
表2新旧工艺路线工装对比
注：夹具价格为“一”表示的代表的是重复使用的夹具。
调整后工序集中，工序数量减少，由原来7套专用夹具，调整后仅仅需要4套专用夹。夹具减少42.8％。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步详细说明：
图1为一种异形安装边整体结构示意图；
图2为本发铸造基准点示意图；
图3为精基准加工定位示意图；
图4为零件受力偏摆示意图；
图5为铣加工夹具结构示意图；
图6为零件基准转化示意图。
具体实施方式
附图符号说明：
1毛坯、101上定位面、102上定位孔、2粗基准点、3台座、4上定位销、5下定位销、6爪形压板、7侧压板、8铣加工夹具、801下端压板、802背板、803上端压板、804弹簧支撑、805角向找正孔、806测量基面、807侧面支撑、808回转找正带、809铣加工夹具通底座、9回转中心、10夹具角向孔。
实施例1
本实施例的目的在于提供一种用于铸造锥体环块异形安装边的加工方法，用于解决铸造锥体环块异形安装边零件由于结构工艺性差而引发的一系列影响零件加工质量和效率的问题。
本实施例具体提供了一种用于铸造锥体环块异形安装边的加工方法，至少包括：
A、粗基准规划：在铸造毛坯1上下两端安装边的内侧壁处确定4处粗基准点2。
现有技术中，最初铸造毛坯的粗基准采用的是在锥面上三处尺寸基准点，虽然实现了设计基准与工艺基准的重合，但是由于锥面上的三处基准点受多种例如小倾角锥面特质、铸造锥面的质量状况、相关结构的铸造差异等因素，导致不容易确定。
如图2所示，本实施例在铸造毛坯外圆确定四个铸造基准点，上端外圆侧边上的两处粗基准点2成左右对称布置，用于限制两个方向上的移动和两个方向上的旋转。下端花边圆弧外侧的两点为左右对称布置，用于限制毛坯方向的旋转。4处基准点所处的位置结构为规整表面，容易捕捉，可利用夹具的定位元件直观确定。
上下端的外缘在组合件上为重要的几何测量要素，是直接影响组合件的圆度和装配件性能的重要指标。将两个部位作为粗基准，可以减少加工中的转化误差。粗基准的正确选择对于铸造锥体环块异形安装边的精度保证至关重要。
B、工艺精基准加工定位：
装夹定位：如图3所示，将毛坯1扣在台座3上，其中毛坯上下端的粗基准点2分别抵在台座3顶部和底部固定的上定位销4、下定位销5上。爪形压板6压紧毛坯1的背面锥面。侧压板7压在毛坯1的侧孔上。其中锥面压紧部位设计成四爪结构，便于顺合锥面形状，使定位处均匀稳定受力。
加工：对毛坯1的上安装边上表面的上定位面101和上定位孔102铣加工。原工艺路线中工艺精基准的定位面和两定位孔为分开加工，本实施例将二者使用同一夹装工具，在同一次铣加工工艺中完成，因此二者的结构具有很好的一致性，便于保证其余结构的定位精度。基准孔尺寸精度为七级精度，与铣加工定位夹具定位销的配合精度为H7/g6，满足加工零件精度要求。
C、铣加工工序集中加工和定位：
铣加工夹具：毛坯1的顶部夹装在铣加工夹具8的工作台和下端压板801之间。毛坯1的背面端面装夹在铣加工夹具8的背板802和上端压板803之间。在定位部位设置下端压板801元件，进行轴向主要压紧。上端后侧面设置作为辅助压紧元件的上端压板803，防止定位远端受力偏移。
在背板802上部的垂直于支撑面贯穿设置2处弹簧支撑804，侧面支撑807布置在背板802的两侧。铣加工夹具通过回转找正带808连接铣加工夹具通底座809。
并在弹簧支撑804锥面外侧和两侧面分别设置压紧元件。如图4所示，由于零件较高，且上下安装边错位，加工部位比较分散，加工过程中受力容易产生偏摆，影响定位稳定性，因此设置弹簧支撑804穿过背板802，抵在毛坯1的背面端面，用于固定零件，防止发生偏摆。
铣加工工序：对毛坯1左右侧面及侧面孔系、左右侧45°面、左右内侧面冒口和左右内侧槽同时进行铣加工成形。
原零件的加工工序比较繁琐，需要对锥体异形安装边的8个部位分为8个工序完成，并且由于两侧面的余量较多，且材料难加工，需要磨加工完成侧面的成形，工序分散严重。
加工基准转化：由于锥体环块的尺寸基准一般在回转中心轴线上，按照回转直径加工会超出夹具或工作台的范围，所以对加工尺寸进行必要的转化，将设计图的基准通过必要的转换，转移到夹具的中心上，
如下图6所示，以零件加工部位为轴对称结构面，将夹具的回转中心9设置在零件竖直中心轴线上，即两个上定位孔102的连线的垂直平分线，再过上定位孔102中心做加工侧面的垂线，该垂线与竖直中心线的交点即为夹具的回转中心9。在加工中，找正夹具的回转中心和角向孔旋转±(90°+扇形角/2)，完成零件尺寸基准的转化。
步骤B中采取六点完全定位。定位基准面包括上端安装边背面端面、上下安装边外缘4点。压紧基准面为内锥面和双侧大螺母底孔。
为了便于顺合锥面形状，使定位处均匀稳定受力锥面压紧部位为四爪结构压紧。
在铸造毛坯1上下两端安装边的4处铸造基准点2，分别对称布置。
铣加工夹具8的中心处设置角向找正孔805。
铣加工夹具8的一侧面为测量基面806。零件最终的成形采用三坐标测量机和测具检测，为了便于在加工中掌握尺寸状态，在夹具上设置参考测量基面806。
本实施例为了解决铸造锥体环块异形安装边的加工问题，开展工艺结构分析和规划，本实施例一是着重了粗基准选定，重新设计和选定粗基准结构，保证粗加工定位装夹稳定；二是精准了工艺精基准加工定位；三是集合了铣加工工序和定位方式。
本实施例通过对铸造锥体环块异形安装边加工模式的转变，即由普通设备单一加工转变为集合式机床加工，在提高零件加工质量、提高加工效率、降低工装成本等方面均取得了显著的效果。
本实施例具有以下特点
1、加工质量方面：加工稳定性提高，单片安装边扇角和弦长尺寸稳定，保证组合件装配的圆度和平面度等技术指标，进而稳定的保证的性能参数。
2、加工效率显著提升。因对工艺进行了整合，将传统数项复杂工艺集中化，因此工作效率明显提升。
原工艺路线中主要的工序涉及29道，调整后工艺路线主要工序涉及17道。工序数量减少41.4％，机械加工工序工艺准备时间减少62.9％，单台机械加工时间减小35.6％。
3、减少夹具费用。同上，因对工艺进行了整合，夹具费用明显减少。
调整后工序集中，工序数量减少，由原来7套专用夹具，调整后仅仅需要4套专用夹。夹具减少42.8％。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种用于铸造锥体环块异形安装边的加工方法，其特征在于：
A、粗基准规划：在铸造毛坯(1)上下两端安装边的内侧壁处确定4处粗基准点(2)；
B、工艺精基准加工定位：
装夹定位：将毛坯(1)扣在台座(3)上，其中毛坯上下端的粗基准点(2)分别抵在台座(3)顶部和底部固定的上定位销(4)、下定位销(5)上；爪形压板(6)压紧毛坯(1)的背面锥面；侧压板(7)压在毛坯(1)的侧孔上；
加工：对毛坯(1)的上安装边上表面的上定位面(101)和上定位孔(102)铣加工；
C、铣加工工序集中加工和定位：
铣加工夹具：毛坯(1)的顶部夹装在铣加工夹具(8)的工作台和下端压板(801)之间；毛坯(1)的背面端面装夹在铣加工夹具(8)的背板(802)和上端压板(803)之间；
在背板(802)上部的垂直于支撑面贯穿设置2处弹簧支撑(804)，并在弹簧支撑(804)锥面外侧和两侧面分别设置压紧元件；
铣加工工序：对毛坯(1)左右侧面及侧面孔系、左右侧45°面、左右内侧面冒口和左右内侧槽同时进行铣加工成形；
加工基准转化：以零件加工部位为轴对称结构面，将夹具的回转中心(9)设置在零件竖直中心轴线上，再过上定位孔102中心做加工侧面的垂线，该垂线与竖直中心线的交点即为夹具的回转中心(9)；在加工中，找正夹具的回转中心和角向孔旋转±(90°+扇形角/2)，完成零件尺寸基准的转化。
2.按照权利要求1所述的加工方法，其特征在于：步骤B中采取六点完全定位。
3.按照权利要求2所述的加工方法，其特征在于：定位基准面包括上端安装边背面端面、上下安装边外缘4点。
4.按照权利要求3所述的加工方法，其特征在于：压紧基准面为内锥面和双侧大螺母底孔。
5.按照权利要求4所述的加工方法，其特征在于：锥面压紧部位为四爪结构压紧。
6.按照权利要求1所述的加工方法，其特征在于：在铸造毛坯(1)上下两端安装边的4处铸造基准点(2)，分别对称布置。
7.按照权利要求1所述的加工方法，其特征在于：铣加工夹具(8)的中心处设置角向找正孔(805)。
8.按照权利要求1所述的加工方法，其特征在于：铣加工夹具(8)的一侧面为测量基面(806)。
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