某低压机匣变形控制

陈亚莉+杨平+吕晓丹+刘侠

摘 要：某低压机匣为大直径薄壁零件，材料为高温合金。该零件总高尺寸99.2±0.1实测加工值为99.4mm～99.6mm，超差0.1mm～0.3mm，超差情况较严重。本文通过对各工序加工后的测量数据进行分析，确定致使零件变形的工序，找出零件变形的原因并对该工序的加工方法进行优化调整，成功地解决了该零件的变形问题，上述超差尺寸均合格，大大提高了该零件的交付质量。

关键词：高温合金；变形控制；提高质量

中图分类号：V263 文献标识码：A

0. 引言

某低压机匣为大直径薄壁零件，壳体壁厚1.5mm，材料为高温合金。该零件超差情况较严重，还有多个轴向尺寸也存在超差情况，严重影响了该零件的交付质量。这些超差尺寸是在精车工序形成的，在该工序加工完成后测量上述超差尺寸均合格，这说明这些尺寸的超差是在后续加工工序中零件变形造成的而非加工超差，所以要想上述超差尺寸合格就必须控制该零件在后续工序中的变形，变形控制已经成为该零件合格交付的关键所在。

1.原因分析

想控制零件变形首先要找到零件变形的真正原因。为了分析零件变形的原因，首先要收集零件在各工序加工后的数据，以了解零件在加工过程中的变形过程。以7件零件为研究对象，收集数据见表1。

从图表中可以看出99.2±0.1这个尺寸在50工序精车小端形成，该尺寸在50工序精车小端、65工序镗斜孔后均合格，说明后端安装边变形量很小，说明铣花边工序是安装边产生变形的原因。

图1是针对铣花边工序零件加工时的受力分析。零件安装边变形趋势如红色箭头方向，经过对加工过程的分析，有两个因素和安装边翘起变形有关。第一个因素是安装边转接处比较单薄，当安装边外侧受力过大时，转接处强度不够安装边易翘起变形；第二个因素是铣刀沿花边轮廓铣加工零件时，铣刀侧刃施加给零件较大旋转力导致零件翘起变形。

2.优化措施

首先，针对安装边转接部位单薄问题采取的措施是增大转接部位R值。零件转接R要求R2±0.5，过去零件一直按中差R2进行加工，為了增加转接处强度，将此处R值增加至R2.5。其次，采用钻头先去除花边凹槽部位余量，再用铣刀沿轮廓铣削零件，此时铣刀铣削余量大大减少，施加给零件向上旋转力也减小了很多，有利于零件安装边的变形控制。

经过优化后的零件加工6个零件在铣花边工序加工完后总高尺寸均合格，将零件放在机床上打表检测，零件大端安装边跳动均小于0.05mm。这些数据说明之前对零件安装边翘起变形原因的分析是正确的，采取的措施是有效的，攻关成功。

结语

通过对此问题的研究，该低压机匣大端安装边平面跳动可以控制在0.05mm以内，指标尺寸99.2±0.1全部合格，从根本上解决了零件大端安装边翘起变形的问题，提高了零件的交付质量。

此种花边结构在其他机匣零件中也经常使用，这种结构的加工方法表面上看起来很简单，采用合适的铣刀沿轮廓铣削加工即可加工出花边轮廓，但这种加工方式没有考虑到加工应力对零件的影响，从而造成加工零件受力变形，影响零件交付质量。如果想加工出合格的零件就必须了解零件加工过程中的受力情况，通过调节零件受力的大小和方向减小或消除零件变形，保证零件质量。

机匣零件安装边花边无变形加工方法在应用过程中要注意以下几个方面的问题：第一，增加安装边转接部位的R值一定要在满足设计要求的前提下增加，要了解此处转接R是否和相配零件干涉，增大后的转角不能影响零件的后续加工或正常使用；第二，在安装边花边凹槽部位钻孔要保证整圆，要根据凹槽的大小合理选择钻孔的大小，必要时可以增加孔的个数来增大去除材料面积，多孔时要注意孔和孔之间要留有一定距离，一般0.2min最好，同时要注意孔与零件安装边边缘要留有一定距离一般0.2min，完整孔的加工能够发挥钻头的优势，如果加工孔不是完整圆，钻头在钻削过程中会由于余量不均而受力不均，极易造成钻头的破损。另外，钻孔一定要距离花边凹槽边缘留有余量，一般0.3min为宜，用来光整花边表面粗糙度。相信这种加工方法的应用可以有效减小薄壁零件的加工变形，提高零件的交付质量。

致使薄壁环形机匣变形的原因有很多，除了机械加工应力会导致零件变形，热处理残余应力、焊接残余应力等都可能造成薄壁零件的变形，这就要求我们在解决零件变形问题的时候一定要找准零件变形的真正原因，对症下药才能药到病除。薄壁机匣的变形问题依然是我们从事机械加工人员最需要研究和解决的问题之一。

参考文献

[1]马英，孙长友，李丹.大型薄壁低涡机匣变形控制研究[J].科技创新与应用，2015（32）：105.

[2]曹琳，刘克睿，张磊.某薄壁易变形机匣加工工艺研究[J].中国新技术新产品，2014（23）：61-61.