贵州航天风华精密设备有限公司
摘要：本文根据中介机匣的结构特点和工艺难点，结合对实际生产过程产生的问题进行分析，通过对加工工艺进行优化，有效解决加工过程的难题，提高了产品的生产效率和合格率。
主题词：中介机匣 变形 工艺 优化
1引言
某型中介机匣（以下简称中介机匣）是贵州航天风华精密设备有限公司承担的某所外协配套产品，是某型号产品涡轮风扇发动机的重要部件。
中介机匣属于典型的薄壁焊接、精密加工结构类零件，焊接变形控制困难，而且组件结构复杂，对装配、焊接和机械加工顺序要求较高。大部分零件为典型的薄壁结构件，结构刚性差，装夹困难。在组件状态的加工要素多，尺寸精度要求高，多处加工要素间有较高的形位公差要求，零件尺寸和位置精度较难保证。在前期研制试生产过程中，由于焊接和机械加工的变形控制不稳定，致使生产过程中质量问题屡屡发生，严重影响了产品的质量和生产进度。
为全面提升中介机匣加工工艺技术保障能力，控制好焊接和机械加工过程的变形量，深入开展中介机匣的工艺优化工作，在确保产品质量的前提下，使生产效率上到了一个新的台阶。
2实施方案
2.1 焊接变形控制的工艺优化
2.1.1在研制试生产过程中，发现支座与腹板焊接和支座组件与外环焊接时易产生质量问题。经研究分析，主要原因是由于支座为铸件毛坯，外形尺寸不规范，焊接装配时尺寸难以兼顾，致使后续加工中出现腹板尺寸超差和支座组件与外环焊接错位的现象。针对该问题，经过认真分析，决定进一步优化工艺，对支座铸件毛坯进行补充加工，在支座毛坯上光出一基准面，同时光出腹板的焊接装配平面。经后续研制生产的验证，达到了预期效果。
2.1.2 小批量生产过程中，零件存在焊接后变形过大，焊后加工找正难度大，找正耗费时间长的弊端。通过逐项分析原因，发现在前期生产过程中，零件焊前已经存在变形较大的情况，部分零件自由状态下变形量可达0.3mm～0.4mm，零部件的变形过大直接加剧了后续焊接工序中变形量，导致了产品的加工质量下降及加工周期延长。
为降低零件在自由状态下的变形量，为后续焊接变形的控制奠定好的基础，对结构刚性差的分流前环、分流后环进行工艺方案优化，通过增加人工去应力的方式，有效的控制零件的变形。
在增加去应力措施的同时，优化零件加工装夹方式，由于零件为薄壁零件，若采用传统车削加工装夹方式，采用三爪或四爪进行夹或撑的方式会产生装夹变形。经优化装夹方式后，零件的装夹方式改为留取工艺法兰边，采用基础板、压板压紧方式装夹，在每次加工前，均对装夹面进行修平加工，保证装夹面平面控制在0.05mm以内，使夹紧力尽量作用于工艺法兰上，有效的控制了零件的变形。
2.1.3 在核心组件“三件套”的焊接过程中，发现有错位的现象。经分析，主要原因是由于空心支板与外环、分流前环和内机匣上的支板安装孔间隙过大，装配焊接时易发生位移。由于空心支板为钣金冲压件，零件外形受冲压模具的影响，难以保持一致性，尺寸偏差有较大的波动，往往装配过程中要对空心支板安装孔进行修配。为控制空心支板的装配间隙，经与设计师沟通协调，将空心支板更改为用棒材整体线切割成型，将装配间隙尺寸由原先0.1mm～0.2mm提升到在0.1mm以内，避免了“三件套”焊接过程中错位现象的发生。
2.2内衬套与分流后环同轴度要求的优化
中介机匣加工中另一个难点为内衬套中φ68H7孔与分流后环φ260H6孔同轴度0.05mm的要求。因零件结构的特点，两处孔不能实现一次装夹加工保证，需进行二次装夹，而二次装夹保证同轴度0.05mm的要求难度较大。在前期加工中，采用的是先加工φ260H6孔，再根据φ260H6孔配车堵头定位的方式进行装夹，这种装夹方式从理论可以保证同轴度要求，但在实际生产过程中，因堵头磨损、配车堵头精度等因素的限制，保证同轴度0.05mm要求是很困难的。在前期生产的20台产品中，就有多台产品因堵头磨损过大而造成同轴度尺寸超差的情况出现，其余未出现超差的产品，实际同轴度尺寸也介于0.03mm～0.05mm之间，产品存在较大的超差风险。
为彻底解决同轴度尺寸精度难以保证的问题，通过认真分析，决定调整工艺方案，在车削加工中以长吊耳及腹板表面为定位装夹基准（见图1），调整加工顺序，先加工φ68H7孔，再打表φ68H7孔表跳动不大于0.01mm，再加工φ260H6孔，经过批生产的前5件产品验证，同轴度尺寸均控制在0.03mm以内，加工精度稳定，说明该工艺方法有效可行。
图2 外环补充加工示意图
3工艺优化成果分析
通过开展中介机匣工艺优化工作，提高了产品整体的工艺性能，提升了产品的质量和生产效率，降低了产品的生产成本。具体如下：
a） 通过对分流前环、分流后环的工艺优化，降低了零件变形情况，变形量由原来的0.3mm左右控制在0.05mm以内，为后续焊接变形的控制提供了好的基础；
b） 通过对支座零件的工艺改进，降低了焊接对接面的间隙，将原焊接变形1.5mm控制为0.5mm左右，同时减少后续数铣加工工作量，降低了加工成本；
c） 通过对空心支板的工艺优化，控制了空心支板与异形孔的间隙，有效的控制了三层结构的变形，降低了修配支板及后续加工找正的时间，提高了加工效率；
d） 通过对长吊耳、腹板的工艺优化，在保证质量的情况下，大幅度提升了加工效率，加工时间由原来的24h下降为16h；
e） 通过优化工艺方法，提高了φ68H7孔与φ260H6的同轴度尺寸，进而避免因返修所造成了花费。
4结论
综上所述，经深入开展中介机匣加工工艺优化工作，通过改进工装、夹具和加工装夹方式，优化加工工艺参数、加工工艺流程和加工方法，提升了产品质量的稳定性和可靠度，提高了产品的生产效率，降低了产品制造成本。
参考文献：
[1] 机械设计师手册.王少怀.1989.机械工业出版社
[2] 工程机械构造.曹寅昌.1981.机械工业出版社
论文作者:程志凯
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/12
标签：加工论文; 零件论文; 工艺论文; 同轴论文; 支座论文; 腹板论文; 产品论文; 《防护工程》2018年第36期论文;