CN116984860A - 一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，涉及航空发动机制造技术领域。该控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，具体包括以下步骤：S1.铆接线接触；S2.整体变形。本发明提供一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，该控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法可以有效地控制钛合金摇臂组合件在铆接过程中壁板的变形，既可以满足铆接后铆接部位的形态要求和技术要求，同时可将铆接后摇臂轴对摇臂壁板的垂直度控制在Φ0.05mm内，可为以后同类型零件的提供经验。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机制造技术领域，具体为一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法。
背景技术
钛合金摇臂组合件是航空发动机调节机构中的传动部件，用于连接联动环和可调静子叶片，调整叶片角度，控制发动机进气量，在航空发动机领域有着广泛的应用。
钛合金摇臂组合件由钛合金摇臂和高温合金摇臂轴通过铆接方式形成组合件，铆接后要求摇臂轴铆接部位与摇臂壁板结合处无间隙、不松动、无裂纹，摇臂轴对摇臂壁板的垂直度控制在Φ0.1mm内。通过对零件铆接过程进行分析，其在加工过程中会存在以下加工难点：
1.为保证铆接后铆接部位无间隙、不松动、无裂纹的技术要求，需对铆接力的大小、主轴转速和铆接力的作用时间进行严格控制，加工参数设置不合理，会导致铆接部位存在间隙、强度无法满足设计要求和铆接部位出现表面缺陷的情况；
2.钛合金摇臂为薄壁零件，最薄壁厚仅为1.2mm，在铆接过程中受铆接压力极易产生变形，导致摇臂组合件中摇臂轴对摇臂壁板的垂直度出现超差情况。
综上所述，在钛合金摇臂组合件铆接加工过程中，铆接加工参数和对钛合金壁板的变形控制起着至关重要的作用，但现有的控制方式难以有效控制钛合金薄壁件铆接过程壁板变形，亟须一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，解决了现有的控制方式难以有效控制钛合金薄壁件铆接过程壁板变形的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，具体包括以下步骤：
S1.铆接线接触
所述钛合金摇臂组合件包括高温合金摇臂轴和钛合金摇臂，在铆接时，通过铆接设备对铆头提供一定的转速和作用力，以旋转的方式使铆头按照一定的摆动角度与高温合金摇臂轴进行线接触；
S2.整体变形
向下施加所述压力从而使高温合金摇臂轴由局部塑性变形逐渐形成规则且牢固的整体变形，以达到设计要求的形态。
优选的，所述铆接力控制在40±3kg/cm2范围内。
优选的，所述铆接时主轴转速控制在35±2rpm/min，压力作用时间控制在2±0.5S。
优选的，所述铆接模具采用仿型工装，加工前摇臂轴插入模具定位孔中，间隙需控制在0.01mm内，定位孔和支撑面的垂直度控制在0.005mm内。
优选的，所述铆接时辅助支撑面和钛合金摇臂(2)壁板的间隙控制在0.05mm内。
优选的，所述铆接时控制距摇臂轴的轴心线在15-20mm以内，并对壁板通过压紧机构施加辅助压力，将压力控制在600±50N范围内时。
(三)有益效果
本发明提供了一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法。具备以下有益效果：
本发明提供了一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，本发明通过材料加工特性和铆接加工过程的分析，研究出了最优的铆接加工参数，设计了合理的铆接模具及辅助压紧方式，有效控制钛合金摇臂组合件在铆接过程中壁板的变形问题，通过本发明所提供的方法，可以有效控制钛合金薄壁件铆接过程壁板变形问题，掌握一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的加工方法，提高零件合格率，避免因铆接变形产生废品而造成的重大经济损失，同时，为后续其他型别类似结构零件加工积累了技术经验。
附图说明
图1为本发明的钛合金摇臂组合件示意图；
图2为本发明的仿型模具示意图；
图3为本发明的辅助压紧位置示意图。
其中，1、高温合金摇臂轴；2、钛合金摇臂。
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一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
如图1-3所示，本发明实施例提供一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，具体包括以下步骤：
S1.铆接线接触
所述钛合金摇臂组合件包括高温合金摇臂轴1和钛合金摇臂2，在铆接时，通过铆接设备对铆头提供一定的转速和作用力，以旋转的方式使铆头按照一定的摆动角度与高温合金摇臂轴1进行线接触；
S2.整体变形
向下施加所述压力从而使高温合金摇臂轴1由局部塑性变形逐渐形成规则且牢固的整体变形，以达到设计要求的形态。
基于上述方法步骤，进一步的为：
零件在铆接时，通过铆接设备对铆头提供一定的转速和作用力，以旋转的方式使铆头按照一定的摆动角度与高温合金摇臂轴1进行线接触，向下施加压力从而使摇臂轴由局部塑性变形逐渐形成规则且牢固的整体变形，以达到设计要求的形态。
为了能实现上述铆接过程，需调整合适的铆接力，既能使高温合金摇臂轴1完成塑性变形且不产生裂纹，又要保证铆接力不宜过大而造成钛合金摇臂2壁板变形，铆接力控制在40±3kg/cm2范围内时，可以满足要求。
同时，为了保证铆接部位无间隙，需控制铆头转速和铆头压力的作用时间，若旋压时间不充分，铆头会过早抬升，导致摇臂轴铆接部位未完全成型，造成和摇臂壁板之间存在间隙，若旋压时间过长，会使铆头和摇臂轴摩擦时间过久，导致铆接部位外形面存在缺陷，且使铆头使用寿命缩短，其主轴转速控制在35±2rpm/min，压力作用时间控制在2±0.5S时，可以较好的完成铆接过程。
为保证摇臂轴对摇臂壁板的垂直度，需在铆接前控制模具的定位装夹精度。模具采用仿型工装，加工前摇臂轴插入模具定位孔中，间隙需控制在0.01mm内，定位孔和支撑面的垂直度控制在0.005mm内，可保证铆接前在自由状态下摇臂轴对摇臂壁板的垂直度控制在Φ0.02mm内。同时辅助支撑面和钛合金摇臂2壁板的间隙控制在0.05mm内，防止摇臂头部因自身重力造成零件向下弯曲，影响铆接质量。
在铆头向下施加压力的过程中，摇臂壁板受向下的作用力，会在铆接孔处向周边轻微形变，造成摇臂壁板以铆接孔为中心发生变形而向上弯曲，在长度方向上会显著放大变形量，导致摇臂轴与摇臂壁板的垂直度无法满足设计要求的Φ0.1mm。为有效控制摇臂壁板变形，在距摇臂轴的轴心线15-20mm内对壁板通过压紧机构施加辅助压力，将压力控制在600±50N范围内时，会有效减小摇臂壁板的变形，使铆接后摇臂轴对壁板的垂直度控制在Φ0.05mm内。
通过上述方式可以有效地控制钛合金摇臂2组合件在铆接过程中壁板的变形，既可以满足铆接后铆接部位的形态要求和技术要求，同时可将铆接后摇臂轴对摇臂壁板的垂直度控制在Φ0.05mm内。掌握了钛合金薄壁件在铆接过程中控制变形的加工方法，为以后同类型零件的提供经验。
本发明通过设定最优的铆接加工参数、设计合理的铆接模具以及辅助压紧方式，实现控制钛合金薄壁件在铆接过程的变形，以达到产品的设计要求，保证零件合格交付。
1.为保证摇臂组合件铆接后，满足设计相关要求，铆接力控制在40±
3kg/cm2，主轴转速控制在35±2rpm/min，压力作用时间控制在2±0.5S。
2.铆接模具定位孔与摇臂轴配合间隙控制在0.01mm内，模具定位孔和支撑面的垂直度控制在0.005mm内，辅助支撑面和钛合金摇臂壁板的间隙控制在0.05mm内。对壁板的辅助压力控制在600±50N，压力施加范围为距摇臂轴的轴心线15-20mm内。可保证铆接后摇臂轴对壁板的垂直度控制在Φ0.05mm内。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.铆接线接触
所述钛合金摇臂组合件包括高温合金摇臂轴(1)和钛合金摇臂(2)，在铆接时，通过铆接设备对铆头提供一定的转速和作用力，以旋转的方式使铆头按照一定的摆动角度与高温合金摇臂轴(1)进行线接触；
S2.整体变形
向下施加所述压力从而使高温合金摇臂轴(1)由局部塑性变形逐渐形成规则且牢固的整体变形，以达到设计要求的形态。
2.根据权利要求1所述的一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，其特征在于：所述铆接力控制在40±3kg/cm2范围内。
3.根据权利要求1所述的一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，其特征在于：所述铆接时主轴转速控制在35±2rpm/min，压力作用时间控制在2±0.5S。
4.根据权利要求1所述的一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，其特征在于：所述铆接模具采用仿型工装，加工前摇臂轴插入模具定位孔中，间隙需控制在0.01mm内，定位孔和支撑面的垂直度控制在0.005mm内。
5.根据权利要求1所述的一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，其特征在于：所述铆接时辅助支撑面和钛合金摇臂(2)壁板的间隙控制在0.05mm内。
6.根据权利要求1所述的一种控制钛合金摇臂组合件铆接过程壁板变形的方法，其特征在于：所述铆接时控制距摇臂轴的轴心线在15-20mm以内，并对壁板通过压紧机构施加辅助压力，将压力控制在600±50N范围内时。
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