一种航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺

摘要

本申请公开了一种航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺，包括以下步骤：对零件进行粗加工；热处理；圆台磨床进行打磨；半精车端面槽；半精车圆环型长悬臂的外表面、内表面；精车端面槽；再次通过圆台磨床打磨修基准；再次半精车圆环型长悬臂的外表面、内表面；加工角向孔并精铣装配凸台和限位凸台；通过圆台磨床进行精修打磨，使得圆环型长悬臂的端面与装配凸台的表面平行；精车圆环型长悬臂的外表面和内表面；激光切割，得到成品。本申请所提供的加工工艺，产生的残余应力小，零件变形小；采用约束内环和约束外环，增强了零件刚性，完全消除了加工过程中刀具的让刀和振刀现象，避免振刀纹的产生，提高了内孔表面质量；平面度与壁厚加工合格率高。

说明书

技术领域

本申请涉及扩压器盖加工工艺领域，特别是涉及一种航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺。

背景技术

伴随着世界航空产业的飞速发展，航空发动机在不断研发新机的同时，也对发动机的材料和结构特性提出了更高的要求。航空发动机整体薄壁扩压器盖属于新型设计理念，扩压器盖往往采用国产标准高温合金GH4XXX，扩压器盖是将原扩压器前壁和扩压器外环设计为整体结构，这种新型结构决定了扩压器盖不仅具有薄壁盘类零件的径长比高、端面大、壁厚薄等特点，又具有薄壁环类件的重量轻、刚性差、悬臂长、壁厚薄等特点，在加工中极易产生变形，并且加工后产品内部存在应力，在自然状态下零件易发生严重变形而无法满足精度要求。

现有技术中，在对航空发动机薄壁扩压器盖加工时，一般会在粗加工预留给精加工的余量过多，导致精加工过程中产生大量残余应力，精加工完零件自由状态下变形严重，最大变形量1.0mm；在精车大端面时，工序装夹不合理，多次换压导致零件变形不可控，而且，如果在精车大端面时保证零件壁厚1.0mm，平面度要求0.02的前提下，在精车端面槽工序加工完后，精车大端面后的平面度0.02会变成0.8，最大变形量0.8mm，工序安排不合理；并且，在精车大端面工序中，加工长悬臂内孔和外圆时，由于零件壁厚仅为1.0mm，刚性极差，加工过程刀具让刀且产生严重的振刀纹，导致0.8的粗糙度无法保证；而且，由于零件精车工序变形严重，导致后续数铣工序和激光工序超差率高达80％。

因此，如何有效提高航空发动机薄壁扩压器盖的加工精度，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

申请内容

本申请的目的是提供一种航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺，用于提高航空发动机薄壁扩压器盖的加工精度，减少零件变形，保证后续的使用效果良好。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺，包括以下步骤：

步骤S1：对零件进行粗加工；

步骤S2：对粗加工后的零件进行热处理，消除应力；

步骤S3：对零件的圆环型长悬臂的端面以及装配面上的装配凸台表面通过圆台磨床进行打磨，使得圆环型长悬臂的端面与装配凸台的表面平行；

步骤S4：半精车位于装配面上的装配凸台与限位凸台之间的端面槽；

步骤S5：利用约束内环半精车圆环型长悬臂的外表面，利用约束外环半精车圆环型长悬臂的内表面；

步骤S6：精车所述端面槽；

步骤S7：对零件的圆环型长悬臂的端面以及装配面上的装配凸台表面再次通过圆台磨床进行打磨修基准，使得圆环型长悬臂的端面与装配凸台的表面平行；

步骤S8：再次利用约束内环半精车圆环型长悬臂的外表面，利用约束外环半精车圆环型长悬臂的内表面；

步骤S9：加工角向孔并精铣装配凸台和限位凸台；

步骤S10：对零件的圆环型长悬臂的端面以及装配面上的装配凸台表面通过圆台磨床进行精修打磨，使得圆环型长悬臂的端面与装配凸台的表面平行；

步骤S11：精车圆环型长悬臂的外表面和内表面；

步骤S12：激光切割，得到成品。

优选的，所述步骤S1具体包括：

步骤S1A：对装配面进行粗加工，并保留1.4-1.6mm的加工余量；

步骤S1B：对圆环型长悬臂的端面进行粗加工，并保留0.9-1.1mm的加工余量；

步骤S1C：再次对装配面进行粗加工，并保留0.9-1.1mm的加工余量。

优选的，所述步骤S4中，预留0.4-0.6mm的加工余量。

优选的，所述步骤S5中，预留0.4-0.6mm的加工余量。

优选的，所述步骤S8中，预留0.15-0.25mm的加工余量。

优选的，所述步骤S4具体为：

将软爪加工至与零件的尺寸相符，并将零件装夹在软爪中，半精车位于装配面上的装配凸台与限位凸台之间的端面槽。

优选的，所述步骤S6具体为：

利用软爪对零件进行紧固后，精车所述端面槽。

优选的，所述约束内环和所述外环上均设有可与螺栓和螺母配合使用的固定部。

优选的，所述步骤S5包括：

步骤S5A：将约束内环安装在圆环型长悬臂的内侧，并将约束内环的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂的外表面；

步骤S5B：将约束外环安装在圆环型长悬臂的外侧，并将约束外环的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂的内表面。

优选的，所述步骤S8包括：

步骤S8A：将约束内环安装在圆环型长悬臂的内侧，并将约束内环的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂的外表面；

步骤S8B：将约束外环安装在圆环型长悬臂的外侧，并将约束外环的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂的内表面。

本申请所提供的航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺，包括以下步骤：

步骤S1：对零件进行粗加工；步骤S2：对粗加工后的零件进行热处理，消除应力；步骤S3：对零件的圆环型长悬臂的端面以及装配面上的装配凸台表面通过圆台磨床进行打磨，使得圆环型长悬臂的端面与装配凸台的表面平行；步骤S4：半精车位于装配面上的装配凸台与限位凸台之间的端面槽；步骤S5：利用约束内环半精车圆环型长悬臂的外表面，利用约束外环半精车圆环型长悬臂的内表面；步骤S6：精车所述端面槽；步骤S7：对零件的圆环型长悬臂的端面以及装配面上的装配凸台表面再次通过圆台磨床进行打磨修基准，使得圆环型长悬臂的端面与装配凸台的表面平行；步骤S8：再次利用约束内环半精车圆环型长悬臂的外表面，利用约束外环半精车圆环型长悬臂的内表面；步骤S9：加工角向孔并精铣装配凸台和限位凸台；步骤S10：对零件的圆环型长悬臂的端面以及装配面上的装配凸台表面通过圆台磨床进行精修打磨，使得圆环型长悬臂的端面与装配凸台的表面平行；步骤S11：精车圆环型长悬臂的外表面和内表面；步骤S12：激光切割，得到成品。该加工工艺，可将粗加工余量去除率达到最大化，精车余量少，产生的残余应力小，零件变形小；采用约束内环和约束外环，增强了零件刚性，完全消除了加工过程中刀具的让刀和振刀现象，避免振刀纹的产生，保证了圆环型长悬臂的壁厚1.0±0.1合格率100％，提高了内孔表面质量；确保径向75mm的大平面的平面度0.02合格率100％，壁厚1.5±0.1合格率100％。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺一种具体实施方式的流程图；

图2为本申请所提供的航空发动机薄壁扩压器盖的装配剖视图；

图3为本申请所提供的航空发动机薄壁扩压器盖的长悬臂装配剖视图；

其中：1-长悬臂、2-装配凸台、3-限位凸台、4-端面槽、5-约束外环、6-约束内环、7-软爪。

具体实施方式

本申请的核心是提供一种航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺，用于提高航空发动机薄壁扩压器盖的加工精度，减少零件变形，保证后续的使用效果良好。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

请参考图1至图3，图1为本申请所提供的航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺一种具体实施方式的流程图；图2为本申请所提供的航空发动机薄壁扩压器盖的装配剖视图；图3为本申请所提供的航空发动机薄壁扩压器盖的长悬臂装配剖视图。

在该实施方式中，航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺包括以下步骤：

步骤S1：对零件进行粗加工；

步骤S2：对粗加工后的零件进行热处理，消除应力；

步骤S3：对零件的圆环型长悬臂1的端面以及装配面上的装配凸台2表面通过圆台磨床进行打磨，使得圆环型长悬臂1的端面与装配凸台2的表面平行；

步骤S4：半精车位于装配面上的装配凸台2与限位凸台3之间的端面槽4；

步骤S5：利用约束内环6半精车圆环型长悬臂1的外表面，利用约束外环5半精车圆环型长悬臂1的内表面；

步骤S6：精车端面槽4；

步骤S7：对零件的圆环型长悬臂1的端面以及装配面上的装配凸台2表面再次通过圆台磨床进行打磨修基准，使得圆环型长悬臂1的端面与装配凸台2的表面平行；

步骤S8：再次利用约束内环6半精车圆环型长悬臂1的外表面，利用约束外环5半精车圆环型长悬臂1的内表面；

步骤S9：加工角向孔并精铣装配凸台2和限位凸台3；

步骤S10：对零件的圆环型长悬臂1的端面以及装配面上的装配凸台2表面通过圆台磨床进行精修打磨，使得圆环型长悬臂1的端面与装配凸台2的表面平行；

步骤S11：精车圆环型长悬臂1的外表面和内表面；

步骤S12：激光切割，得到成品。

这里需要说明的是，零件主要指航空发动机薄壁扩压器盖，该扩压器盖呈一端开口的圆筒状，另一端为装配面，装配面的中部设有中空部分，装配面上设有装配凸台2和限位凸台3，装配凸台2位于装配面的边缘位置，扩压器盖的圆筒部分为圆环型的长悬臂1，长悬臂1的壁厚较薄，装配面到长悬臂1的位置平滑过渡。

在上述各实施方式的基础上，步骤S1具体包括：

步骤S1A：对装配面进行粗加工，主要指对装配面上的装配凸台2的表面的粗加工，并保留1.4-1.6mm的加工余量，优选为1.5mm的加工余量；

步骤S1B：对圆环型长悬臂1的端面进行粗加工，并保留0.9-1.1mm的加工余量，优选为1mm的加工余量；这里需要说明的是，圆环型长悬臂1的端面是指圆环型的长悬臂1远离装配面的一端的端面。

步骤S1C：再次对装配面进行粗加工，并保留0.9-1.1mm的加工余量，优选为1mm的加工余量。

在上述各实施方式的基础上，步骤S4中，预留0.4-0.6mm的加工余量，优选为0.5mm的加工余量。

在上述各实施方式的基础上，步骤S5中，预留0.4-0.6mm的加工余量，优选为0.5mm的加工余量。

在上述各实施方式的基础上，步骤S8中，预留0.15-0.25mm的加工余量，优选为0.2mm的加工余量。

在上述各实施方式的基础上，步骤S4具体为：

将软爪7加工至与零件的尺寸相符，并将零件装夹在软爪7中，半精车位于装配面上的装配凸台2与限位凸台3之间的端面槽4，端面槽4的位置是该扩张器盖与对应部件的装配位置。

在上述各实施方式的基础上，步骤S6具体为：

利用软爪7对零件进行紧固后，精车端面槽4，采用软爪7对零件进行紧固，可以避免使用夹具，减少对零件的损伤和变形，使用效果好，零件加工的精度高。

在上述各实施方式的基础上，约束内环6和外环上均设有可与螺栓和螺母配合使用的固定部，具体的，该固定部可以为弯折部，弯折部上设置螺纹孔，配合M8螺母和螺栓使用。

在上述各实施方式的基础上，步骤S5包括：

步骤S5A：将约束内环6安装在圆环型长悬臂1的内侧，并将约束内环6的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂1的外表面；

步骤S5B：将约束外环5安装在圆环型长悬臂1的外侧，并将约束外环5的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂1的内表面。

在上述各实施方式的基础上，步骤S8包括：

步骤S8A：将约束内环6安装在圆环型长悬臂1的内侧，并将约束内环6的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂1的外表面；

步骤S8B：将约束外环5安装在圆环型长悬臂1的外侧，并将约束外环5的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂1的内表面。

需要说明的是，使用约束内环6时需要将约束外环5拆卸，使用约束外环5时需要将约束内环6拆卸。

具体实施例：

步骤S1A：对装配面进行粗加工，主要指对装配面上的装配凸台2的表面的粗加工，并保留1.5mm的加工余量；

步骤S1B：对圆环型长悬臂1的端面进行粗加工，并保留1mm的加工余量；

步骤S1C：再次对装配面进行粗加工，并保留1mm的加工余量；

步骤S2：对粗加工后的零件进行热处理，消除应力；

步骤S3：对零件的圆环型长悬臂1的端面以及装配面上的装配凸台2表面通过圆台磨床进行打磨，使得圆环型长悬臂1的端面与装配凸台2的表面平行；

步骤S4：半精车位于装配面上的装配凸台2与限位凸台3之间的端面槽4，预留0.5mm的加工余量；

步骤S5A：将约束内环6安装在圆环型长悬臂1的内侧，并将约束内环6的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂1的外表面，预留0.5mm的加工余量；

步骤S5B：将约束外环5安装在圆环型长悬臂1的外侧，并将约束外环5的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂1的内表面，预留0.5mm的加工余量；

步骤S6：精车端面槽4；

步骤S7：对零件的圆环型长悬臂1的端面以及装配面上的装配凸台2表面再次通过圆台磨床进行打磨修基准，使得圆环型长悬臂1的端面与装配凸台2的表面平行；

步骤S8A：将约束内环6安装在圆环型长悬臂1的内侧，并将约束内环6的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂1的外表面，预留0.2mm的加工余量；

步骤S8B：将约束外环5安装在圆环型长悬臂1的外侧，并将约束外环5的固定部与工装紧固，半精车圆环型长悬臂1的内表面，预留0.2mm的加工余量；

步骤S9：加工角向孔并精铣装配凸台2和限位凸台3；

步骤S10：对零件的圆环型长悬臂1的端面以及装配面上的装配凸台2表面通过圆台磨床进行精修打磨，使得圆环型长悬臂1的端面与装配凸台2的表面平行；

步骤S11：精车圆环型长悬臂1的外表面和内表面，精车时同样可以采用约束外环5和约束内环6支撑；

步骤S12：激光切割，得到成品。

具体的，约束内环6和约束外环5均呈不闭合的圆环状，并且，约束外环5的周向第一端和第二端均向外延伸弯折后形成固定部，两个固定部上均设有通孔，供螺栓穿过后与螺母配合紧固，使用时，将约束外环5套在圆环型长悬臂1的外侧，将约束外环5的两个固定部紧固，将约束外环5压紧在圆环型长悬臂1的外表面，便可以对圆环型长悬臂1的内表面进行加工；约束内环6的周向第一端和第二端均内延伸弯折后形成固定部，两个固定部上均设有通孔，供螺栓穿过后与螺母配合紧固，使用时，将约束内环6套在圆环型长悬臂1的内侧，将约束内环6的两个固定部紧固，将约束内环6压紧在圆环型长悬臂1的内表面，便可以对圆环型长悬臂1的外表面进行加工。

该加工工艺，可将粗加工余量去除率达到最大化，精车余量少，产生的残余应力小，零件变形小；采用约束内环6和约束外环5，增强了零件刚性，完全消除了加工过程中刀具的让刀和振刀现象，避免振刀纹的产生，保证了圆环型长悬臂1的壁厚1.0±0.1合格率100％，提高了内孔表面质量；确保径向75mm的大平面的平面度0.02合格率100％，壁厚1.5±0.1合格率100％。

以上对本申请所提供的航空发动机薄壁扩压器盖的加工工艺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的工艺及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。