CN112091543A - 一种火焰筒头部加工装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种火焰筒头部加工装置及加工方法，采用环形坯料，先将环形坯料放入成型模具中成型U形结构，然后热处理，接着拉伸成型火焰筒凸包，采用加工装置装夹零件，进行车端面加工，在不拆卸装夹装置的前提下铣凸包，铣凸包时，间隔压紧凸包，先铣未压紧的凸包，再压紧已铣好的凸包，进而铣削剩余的凸包，铣削时采用多个凸包同时铣削的方式。本发明加工方法简单、加工周期短、加工成本低、加工质量好。

Description

一种火焰筒头部加工装置及加工方法
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，涉及火焰筒头部的加工方法及所使用的加工装置。
背景技术
航空发动机火焰筒头部，其截面结构为带U形的环形件，零件直径大于700mm，零件总高大于25mm，零件顶端均匀分布有超过20个翻边孔(凸包)，由于零件直径大，且型面结构复杂，零件允许采用三条焊缝焊接成型。但焊接过程中零件易出现焊接匹配性差及焊接变形等，难以保证其零件最终加工要求及尺寸精度。因此，研究一种合理可行的工艺加工方法及独特的工装是成型出类似零件的必然选择。
发明内容
本发明旨在提供一种火焰筒头部加工装置及加工方法，用来降低加工成本，缩短加工周期，提高效率，提高零件质量及合格率。
为达到上述目的，本发明创造的目的是通过下述的技术方案实现的：
一种火焰筒头部加工方法，包括，
备料和下料：选用与零件最终厚度要求一致的板材，将板材切割为圆环状毛料；
第一次成型:将毛料放入成型模具，成型出轴向截面为U形结构的环形件；
热处理：对第一次成型后的零件进行固溶处理；
第二次成型：将热处理后的零件放入模具进行所有凸包拉伸成型，零件凸包拉伸成型后的高度大于凸包最终高度尺寸；
车端面：对第二次成型后的零件内、外圆端面进行车加工，保证零件内、外圆直径尺寸及高度符合要求；
铣凸包：铣削凸包，保证多个凸包高度一致且平面度符合要求。
进一步，所述备料和下料与第一次成型之间还包括喷漆：在圆环状毛料表面形成一层保护膜。
进一步，所述热处理和第二次成型之间还包括喷漆：在轴向截面为U形结构的环形件表面形成一层保护膜。
进一步，所述第二次成型时，在凸包拉伸成型前在凸包对应位置开孔，然后再拉伸成型凸包型面。
作为另一种选择，所述第二次成型时，通过一套模具拉伸成型凸包的同时直接在凸包顶端冲出孔。
作为另一种选择，所述第二次成型时，先通过拉伸成型形成完整的凸包(顶面不开孔)，然后再通过模具在顶端冲孔。
进一步，所述车端面和铣凸包采用同一套装夹夹具，且在车加工完零件后不拆卸零件的情况下继续铣凸包。
进一步，所述车端面时，采用多个压紧结构从火焰筒凸包上端向下压紧零件。
进一步，所述铣凸包时，按照间隔一个火焰筒凸包压紧的方式，先同时铣削多个未压紧的火焰筒凸包上表面，然后将已铣削完成的火焰筒凸包上表面压紧，再同时铣削剩余的火焰筒凸包上表面。
一种用于火焰筒头部加工的装置，包括，
基座，所述基座为环形件，基座上端面上开有多个连接孔位；
定位板，所述定位板可拆卸连接在基座的上端面，定位板上表面包括多个用于支撑火焰筒凸包内型面的凸起，凸起的数量等于火焰筒凸包的数量，凸起上开有通孔；
压块，所述压块位于定位板上方，且与定位板、基座可拆卸连接。
进一步，所述基座上的连接孔位包括用于吊耳的吊装孔，以及用于压块连接的螺孔和用于定位板定位的销孔。
进一步，所述压块上有一条用于压紧火焰筒凸包上表面的压紧面，压紧面为向压块上端面凹陷的型面。
与传统加工方法及加工装置相比，本发明的优势表现在以下方面：
1、成型工艺方法简单：零件采用拉伸成型、热处理、车加工和铣加工，最终实现了零件的成型；
2、加工周期短：零件避免了焊接相关的一系列加工工艺，直接采用拉伸成型；
3、加工方法和加工装置的成本低：零加工无焊接工艺，减少了焊接夹具的设计及制造，减少了一套大型工装成本；
4、提高了零件加工质量：零件采用一次整体成型，无焊缝，无焊接变形等因素；零件采用一次装夹加工端面及多个凸包，最大限度保证零件端面及凸包的一致性及平面度，保证零件的尺寸精度，提高零件的加工质量(现有的加工方式是采用单个凸包装夹铣加工的方式加工)。
目前本发明的加工方法及装夹装置、模具已在现场使用，已达到本发明的目的和要求。
附图说明
图1是火焰筒头部零件第一次成型视图；
图2是火焰筒头部零件第二次成型视图；
图3是火焰筒头部零件装夹示意图；
图4是火焰筒头部零件的最终尺寸示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
(1)、备料：按图纸要求准备所需厚度的板材，板材厚度要求与零件最终料厚要求一致，下料时的毛料厚度必须是最终零件厚度，这样才能保证最终零件厚度要求，此零件成型过程中料厚减薄符合要求，不会出现料厚过度减薄的情况；
(2)、激光下料：参照零件最终形状，确定零件毛料为圆环状毛料；
(3)、喷漆：在零件表面形成一层保护膜，防止零件与模具直接接触，起到保护和润滑作用；
(4)、第一次成型:将毛料放入成型模具，成型出零件所需U形结构环形件，零件结构示意图如图1；
(5)、热处理：对零件进行固溶处理，去除零件成型内应力,防止零件在后续加工中出现成型裂纹；
(6)、喷漆：在零件表面形成一层保护膜，防止零件与模具直接接触，起到保护和润滑作用；
(7)、第二次成型：将第一次成型的零件放入模具进行30个凸包拉伸成型，零件所需凸包拉伸高度大于凸包最终高度尺寸，如图2所示；
(8)、车端面：用专用夹具装夹零件，如图3所示，对零件内、外圆端面进行车加工，保证零件内、外圆直径尺寸及高度。
(9)、铣凸包：在车加工完零件且不拆卸零件的情况下分两次铣削30个凸包，保证30个凸包高度一致且有较好的平面度，第一次铣凸包时，按照间隔一个火焰筒凸包压紧的方式先拆卸掉一部分压紧结构，同时铣削多个未压紧的火焰筒凸包上表面，然后将已铣削完成的火焰筒凸包上表面压紧进行第二次铣凸包，同时铣削剩余的火焰筒凸包上表面，这里的同时铣削是指在不拆卸夹具的情况下，一次性铣削多个没有压板压紧的凸包，而不是传统加工中采用单个凸包装夹铣加工的方式加工。
下面结合图4完整的描述本发明的加工方法：如图4，该零件截面结构为呈U形的环形件，外径Φb，内径Φa，零件顶端均匀分布有30个翻边孔(凸包),零件整体厚度h2，凸包高度h1，该零件加工包括以下步骤：
(1)、下料：针对零件最终形状，毛料选用圆环料进行加工,按零件最终尺寸计算毛料展开料，测量零件顶端中径,内外单边宽度，成型高度及成型法兰边余量，确定零件最终圆环形毛料的外径尺寸和内径尺寸，毛料的厚度等于零件最终的厚度；
(2)、喷漆：在圆环形毛料表面形成一层保护膜，防止零件与模具直接接触，起到保护和润滑作用。
(3)、第一次成型：将圆环形毛料放入成型模具，成型出零件所需U形结构环形件，零件结构示意图如图1。
(4)、热处理：对零件进行固溶处理，去除零件成型内应力,防止零件在后续加工中出现成型裂纹。
(5)、喷漆：在零件表面形成一层保护膜，防止零件与模具直接接触，起到保护和润滑作用。
(6)、第二次成型：将第一次成型后的零件放入模具进行30个凸包的一次性拉伸成型，包括同时成型凸包(翻边孔)的周向表面和顶部的冲孔，零件所需凸包拉伸高度大于凸包最终高度尺寸(如图2)。
(7)、车端面：用图3中所示的专用装置装夹零件(如图3)，对零件内、外圆端面进行车加工，保证零件内、外圆直径尺寸及高度。加工专用装置包括基座1，定位板2，压块3，吊耳4，基座1为环形件，基座1上端面上开有与吊耳4连接的吊孔，基座1与定位板2连接的销孔，压块3与基座1连接的螺孔；定位板2通过销轴可拆卸连接在基座1的上端面，定位板2上表面包括多个用于支撑火焰筒凸包内型面的凸起，凸起的数量等于火焰筒凸包的数量；压块3通过穿过凸包顶部的孔以及定位板2上的通孔并配合螺母连接在基座1上，压块3的数量等于火焰筒凸包的数量，压块3通过图3所示的螺栓与基座1连接压紧零件，此装夹方式不会影响车加工内外圆，因为车加工内外圆是从内外进刀，与压块3和螺栓都无干涉。基座1上可以开减重孔，便于减轻后续吊装时的重量。压块3在零件直径方向尺寸不能超出车加工时内、外圆的尺寸线下限，否则车加工时会干涉进刀，左、右最好不超出相邻的凸包与凸包中线，这样能节省制造成本。
(8)、铣凸包：继续使用车端面时的加工装置，在车加工完零件且不拆卸零件的情况下分两次铣30个凸包，保证30个凸包高度一致且有较好的平面度。凸包加工方法：使用压块3先按照间隔一个凸包压紧一个凸包的方式压紧15个凸包(如图3，实际上，由于车端面时30个凸包都由压块3压紧，此时只需间隔拆除其中15个压板3即可)，铣加工未压制的凸包，然后再用压板3压紧已经铣加工完成的凸包，铣加工剩余的15个未加工的凸包。
以上是本发明的实施方式之一，对于本领域的一般技术人员在上述实施案例的基础上可以做出多种变化，同样能够实现本发明的目的，但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (10)

1.一种火焰筒头部加工方法，其特征在于：包括，
备料和下料：选用与零件最终厚度要求一致的板材，将板材切割为圆环状毛料；
第一次成型:将毛料放入成型模具，成型出轴向截面为U形结构的环形件；
热处理：对第一次成型后的零件进行固溶处理；
第二次成型：将热处理后的零件放入模具进行所有凸包拉伸成型，零件凸包拉伸成型后的高度大于凸包最终高度尺寸；
车端面：对第二次成型后的零件内、外圆端面进行车加工，保证零件内、外圆直径尺寸及高度符合要求；
铣凸包：铣削凸包，保证多个凸包高度一致且平面度符合要求。
2.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部加工方法，其特征在于：所述备料和下料与第一次成型之间还包括，
喷漆：在圆环状毛料表面形成一层保护膜。
3.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部加工方法，其特征在于：所述热处理和第二次成型之间还包括，
喷漆：在轴向截面为U形结构的环形件表面形成一层保护膜。
4.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部加工方法，其特征在于：所述第二次成型时，在凸包拉伸成型前在凸包对应位置开孔，然后再拉伸成型凸包型面。
5.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部加工方法，其特征在于：所述车端面和铣凸包采用同一套装夹夹具，且在车加工完零件后不拆卸零件的情况下继续铣凸包。
6.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部加工方法，其特征在于：所述车端面时，采用多个压紧结构从火焰筒凸包上端向下压紧零件。
7.根据权利要求1所述的一种火焰筒头部加工方法，其特征在于：所述铣凸包时，按照间隔一个火焰筒凸包压紧的方式，先同时铣削多个未压紧的火焰筒凸包上表面，然后将已铣削完成的火焰筒凸包上表面压紧，再同时铣削剩余的火焰筒凸包上表面。
8.一种用于火焰筒头部加工的装置，其特征在于：包括，
基座(1)，所述基座(1)为环形件，基座(1)上端面上开有多个连接孔位；
定位板(2)，所述定位板(2)可拆卸连接在基座(1)的上端面，定位板(2)上表面包括多个用于支撑火焰筒凸包内型面的凸起，凸起的数量等于火焰筒凸包的数量，凸起上开有通孔；
压块(3)，所述压块(3)位于定位板(2)上方，且与定位板(2)、基座(1)可拆卸连接。
9.根据权利要求8所述的一种火焰筒头部加工装置，其特征在于：所述基座(1)上的连接孔位包括用于吊耳的吊装孔，以及用于压块(3)连接的螺孔和用于定位板(2)定位的销孔。
10.根据权利要求8所述的一种火焰筒头部加工装置，其特征在于：所述压块(3)上有一条用于压紧火焰筒凸包上表面的压紧面，压紧面为向压块(3)上端面凹陷的型面。
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