一种流道尾喷管安装边的车加工方法与流程

1.本发明属于机械加工领域，具体涉及一种大型薄壁非回转体双层结构偏心零件(流道尾喷管)安装边的车加工方法。


背景技术：

2.根据设计要求，需要在航空发动机尾部装配一个带安装边密封面的大型薄壁非回转体的流道尾喷管，从而使燃气能够顺利地进入引射筒，因此，尾喷管必须与发动机密封严格，如果出现泄漏，就会出现气动力波动大，测量数据不准，同时使发动机的部分燃气重新被发动机吸入，产生燃气回流，造成发动机温度过高，推力下降，随着长时间的试车，燃气反复回流，将使发动机温度不断升高，进而严重影响发动机的质量。另一方面，试车过程中发动机转速高，若流道尾喷管与发动机装配配合间隙大，容易产生振动，甚至脱落等安全隐患。因此，必须加工合格的流道尾喷管，以保证其加工质量及与发动机的装配精度。
3.如图1～图3所示，流道尾喷管属于大型薄壁非回转体双层结构偏心零件，其由一个与发动机连接的安装边和异形筒体(图1中椭圆区域c)、搭接环(图1中椭圆区域a)、延伸段(图1中椭圆区域b)、测试安装座、吊钩等数十个零件焊接组成，是一种大型薄壁非回转体双层结构偏心零件(如图2所示，图2中右侧延伸的异形筒体部分导致整个零件偏心)，零件外壁和内壁通过两个长支板连接，筒体壁厚只有1mm，外壁径向最大宽度为1200mm，轴向长度1400mm。流道尾喷管焊接成组件后需要加工安装边，由于零件刚性差，零件重心朝向尾部分流道。在现有安装边的加工过程中震刀非常严重，导致无法保证零件的加工精度要求，与发动机装配封闭不严，严重影响发动机的性能。


技术实现要素：

4.本发明目的在于克服现有技术的不足，提供一种流道尾喷管安装边的车加工方法，以解决现有的发动机流道尾喷管装夹困难，以及流道尾喷管加工过程中震刀非常严重导致装配精度受损的技术问题。
5.本发明采用了以下技术方案：
6.一种流道尾喷管安装边的车加工方法，包括流道尾喷管的装夹和流道尾喷管安装边的车削，其中，流道尾喷管的装夹包括以下步骤，
7.步骤1，把涨紧夹具装夹在立式车床上，找正涨紧夹具与机床工作台回转中心重合，然后将涨紧夹具底座固定在工作台上；
8.步骤2，装夹流道尾喷管，吊装取下涨紧夹具的盖板，从流道尾喷管上的中心管穿过涨紧夹具的上连接板，用辅助支撑块支撑流道尾喷管外壁上的吊钩，最后再装上盖板，盖板下方通过定位止口定位中心管的安装边外圆，旋转涨紧夹具上的锁紧螺母，使涨紧夹具上的涨块刚好接触安装边的内壁；
9.步骤3，找正流道尾喷管，用百分表装夹在机床主轴上，检查安装边端面跳动，若端面跳动超标，通过调节辅助支撑块以满足安装边端面跳动要求，用压板压紧吊钩，旋转涨紧
夹具上的锁紧螺母涨紧流道尾喷管；
10.步骤4，用橡胶块镶嵌在尾部分流道内壁中辅助涨紧尾部分流道，在尾部分流道下部设置可调辅助支撑装置；
11.步骤5，在流道尾喷管外表面且靠近安装边下部缠绕空心橡胶管；
12.步骤6，对机床工作台进行动平衡检测，必要时在机床工作台上安装平衡块。
13.作为一种选择，每一个所述吊钩通过一个辅助支撑块支撑。
14.作为一种选择，所述空心橡胶管由上向下进行缠绕。这是因为零件上面直径小而下面直径大，从下向上进行缠绕时橡胶管会往滑，缠绕不牢固，所以采用由上向下进行缠绕的方式。
15.进一步，所述流道尾喷管安装边的车削包括，
16.步骤1，粗车安装边外圆，直径留余量；
17.步骤2，粗车安装边上端面，上端面留余量，台阶外圆直径留余量；
18.步骤3，粗车安装边下端面，下端面留余量；
19.步骤4，精车安装边外圆至加工尺寸要求；
20.步骤5，精车安装边外圆至加工尺寸要求；
21.步骤6，精车安装边上端面的两个端面至尺寸要求；
22.步骤7，精车安装边下端面至尺寸要求。
23.进一步，所述步骤1和步骤2中，采用d型车刀片，刀具切削加工方向指向工作台圆心。
24.进一步，所述步骤4、步骤5和步骤6中，采用d型车刀片，刀具切削加工方向指向工作台圆心。
25.进一步，所述步骤3和步骤7中，采用球形车刀片。
26.进一步，所述步骤1、步骤2和步骤3中，车削采用轴向分层，走刀路径为径向。
27.进一步，所述步骤4中，采用多块橡胶块镶嵌在尾部分流道内，且相邻橡胶块之间通过斜楔结构紧贴。多块橡胶块组合的方式相比单一橡胶块能够更好地适应异形筒体零件的变形，且相邻橡胶块之间通过斜楔结构挤压摩擦，增大了相互之间的作用力，支持牢固，在车削加工中零件旋转时支撑橡胶块不易被甩出。
28.与现有技术相比，本发明具备以下特点：
29.(1)本发明采用定位和涨紧夹具，保证了流道尾喷管内壁和外壁安装边的同轴度要求，同时采用可调辅助支撑夹具支撑吊钩和尾部分流道，增强了零件刚性，解决了大型非回转体双层结构偏心零件的装夹难题。
30.(2)本发明在安装边的车加工中，采用轴向分层加工，减少切削力，切削走刀方向指向工作台圆心，零件承受的切削力大部分为径向切削力，解决了现有的流道尾喷管由于刚性差导致的安装边车削中震刀严重，无法保证精度，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
31.图1为本发明大型薄壁非回转体双层结构偏心零件(流道尾喷管)剖面局部示意图；
32.图2为图1的俯示图；
33.图3为图2的右向旋转局部视图；
34.图4为本发明车削加工时的零件装夹示意图；
35.图5为本发明可调辅助支撑块示意图；
36.图6为本发明尾部分流道橡胶块辅助支撑截面示意图；
37.图7为本发明粗、精车安装边外圆走刀路线示意图；
38.图8为本发明车安装边上端面走刀路线示意图；
39.图9为本发明车安装边下端面走刀路线示意图；
40.图10为本发明内壁中心管剖面示意图；
41.图中：1、安装边；2、安装座；3、支板；4、中心管；5、尾部分流道；6、吊钩；7、涨块；8、盖板；9、定位板；10、可调支撑装置；11、平衡块；12、辅助支撑块；13、橡胶块；14、安装边毛料；15、底座；16、短支柱；17、下连接板；18、长支柱；19、上连接板；20、锥形套；21、锁紧螺母；22、中心支柱；121、压板；122、可调支撑块；123、支撑座；124、螺钉。
具体实施方式
42.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
43.如图1～图3所示，针对流道尾喷管这种大型薄壁非回转体双层结构偏心零件，流道尾喷管安装边的加工方案为：将流道尾喷管装夹在涨紧夹具上，用四个可调节的辅助支撑块12分别支撑流道尾喷管外壁上的吊钩6，然后找正零件满足加工要求，用橡胶块13镶嵌在尾部分流道5内壁中以辅助涨紧尾部分流道5，在尾部分流道5下部增设4～5个可调辅助支撑装置10(即支撑高度可调的装置，例如千斤顶)，在靠近安装边1下部缠绕空心橡胶管，对机床工作台进行动平衡检测并安装平衡块11，最后对流道尾喷管的安装边1进行加工。
44.以图1～图3中所示的流道尾喷管为例，安装边1的车加工方法包括：
45.1.装夹流道尾喷管的步骤：
46.(1)把涨紧夹具装夹在立式车床上，找正涨紧夹具与机床工作台回转中心重合，将涨紧夹具底座固定在工作台上；
47.(2)装夹流道尾喷管，吊装取下涨紧夹具上的盖板8，从流道尾喷管上的中心管4穿过涨紧夹具的上连接板19，用四个可调节辅助支撑块12分别支撑流道尾喷管外壁上的四个吊钩6，最后再装上涨紧夹具的盖板8，盖板8下面设有一定位板9，用于定位流道尾喷管的中心管4安装边外圆。旋转夹具上的锁紧螺母21，给零件施加一点涨紧力，使涨紧夹具上的涨块7刚好接触零件安装边1的内壁；如图4，涨紧夹具主要由涨块7、盖板8、定位板9、底座15、短支柱16、下连接板17、长支柱18、上连接板19、锥形套20、锁紧螺母21和中心支柱22等零件组成。底座15的作用是支撑整个夹具，用于固定在机床工作台上，短支柱16与底座15和下连接板17相连，增强夹具刚性(如果只有长支柱18，夹具刚性差)；长支柱18与下连接板17和上连接板19相连，中心支柱22一端固定在底座15上，另一端设置螺纹和圆柱面并穿过上连接板19、盖板8和锥形套20，中心支柱22与上连接板19过盈配合，锁紧螺母21与中心支柱22螺纹连接，通过调节锁紧螺母21使锥形套20沿中心支柱22轴向移动，使涨块7径向滑动，从而涨紧夹具，定位板9与盖板8相连，定位板9(即定位止口)用于固定中心管4的外圆面(如图
10，中心管4内圆面有一圈安装边，而外圆面与定位板9紧贴)，在涨紧安装边1的内圆面时保证与中心管4同心，即保证了流道尾喷管内壁和外壁安装边的同轴度要求；
48.(3)找正零件，用百分表装夹在机床主轴上，检查安装边1端面跳动，若端面跳动超过0.3mm，通过调节四个辅助支撑块12以满足端面跳动要求，用压板121压紧吊钩6，旋转夹具上的锁紧螺母21使夹具涨紧零件；如图5所示，为可调节的辅助支撑块12，其包括压板121、可调支撑块122、支撑座123和螺钉124，支撑座123的一个表面开有交错的水平t型槽和竖直t型槽，可调支撑块122通过螺钉124连接在t型槽内实现位置调整和固定，而压板121通过螺钉124压紧在可调支撑块122上端；
49.(4)如图6，用三个橡胶块13镶嵌在尾部分流道5内壁中，以辅助涨紧尾部分流道，在尾部分流道下部增设4～5个可调辅助支撑块12；
50.(5)在靠近安装边1下部缠绕空心橡胶管，橡胶管的外径为φ15～φ20mm，厚度为4～5mm，缠绕圈数为15～20，缠绕顺序由上向下进行；
51.(6)对机床工作台进行动平衡检测，根据检测的数据在工作台上安装平衡块11。
52.2.流道尾喷管安装边1的加工步骤包括：
53.(1)粗车安装边1的外圆，如图7，用d型r0.8的硬质合金车刀片，采用轴向分层，刀具切削加工方向指向工作台圆心，每刀切深0.5mm，直径留0.5mm余量，主轴转速8～10r/min；
54.(2)粗车安装边1的上端面，如图8，用d型r0.8的硬质合金车刀片，刀具切削加工方向指向工作台圆心，每刀切深0.5mm，端面留0.3mm余量，台阶外圆直径留0.5mm余量，主轴转速8～10r/min；
55.(3)粗车安装边1的下端面，如图9，用r1.5的球形硬质合金车刀片，每刀切深0.5mm，端面留0.3mm余量，主轴转速8～10r/min；
56.(4)精车安装边1的外圆至加工尺寸要求，如图7，用d型r0.8的硬质合金车刀片，刀具切削加工方向指向工作台圆心，主轴转速8～10r/min；
57.(5)精车安装边1上端面的台阶外圆至尺寸要求(如图7中椭圆区域d)，如图7，用d型r0.4的硬质合金车刀片，刀具切削加工方向指向工作台圆心，主轴转速8～10r/min；
58.(6)精车安装边1上端面的两个端面至尺寸要求，如图8，用d型r0.4的硬质合金车刀片，刀具切削加工方向指向工作台圆心，主轴转速8～10r/min；
59.(7)精车安装边1的下端面至尺寸要求，如图9，用r1.5的球形硬质合金车刀片，主轴转速8～10r/min。
60.本发明的说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。