复杂型面薄壁固定框的加工工艺研究

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1、复杂型面薄壁固定框的加工工艺研究芏毽任长洁梁克西(西安航天动力机械厂，西安710025)摘要：通过分析某产品固定框的结构特点和材料特性，制定了加工工艺方案，确定了数控程序编制原则，并选择合理的切削参数和刀具，经过小批量生产验证，证明满足设计要求，加工效果良好。关键词：固定框；变形控制；数控加工MachiningProcessStudyonThill-walledFixingFrameofComplexSurfaceRenChangjieLiangKexi(Xi’allAerospacePowerMac

2、hineFactory,Xi’all710025)Abstract：Byanalyzingthestructuralcharacteristicsandmaterialpropertiesoftheproductfixingfiche，machiningprocessingplanisframedandprinciplesofnumericalcontrolprogrammingarcdefined-thenvalideuningparametersandcuttingtoolsarechosen．S

3、mallbatchproductionprovesthatitcallmeetthedesignrequirementsandhasgoodprocessingeffect．Keywords：fixingflme；deformationcontrol：numericalcontrolmachining1引言超高强度钢的应用极大地提高了导弹武器的打击范围及突防能力，满足了火箭发动机高比强度、高韧性、高质量比的要求，而超高强度钢的加工存在切削力大、切削温度高、刀具磨损快、刀具耐用度低和生产效率低的问题：同

4、时为了满足发动机减重的要求，零件的形状越来越复杂、精度要求越来越高、零件壁厚越来越薄、加工难度越来越高，因此只有采取有效的控制措施，采用数控精密加工等方法才能满足零件的加工要求。2零件的技术难点分析某产品固定框是发动机的主要承力件之一，材料为D406A钢，热处理硬度为HRC48～52，是典型的框架式非对称结构(如图1所示)，零件长度为185mm，宽度为88mm，内腔为变壁厚复杂曲面，最大壁厚为2mm，最小壁厚只有lmm，上端面为偏心圆柱面，易产生扭曲变形：而内腔底面装配防爆玻璃，装配精度要求高，平面度

5、要求不大于0．02mm，超差易导致防爆玻璃安装时破碎。因此，如何控制加工变形，保证内腔配合面的形位精度是保证零件满足设计要求的关键。3加工过程中采取的工艺措施3．1加工工艺方案根据零件的结构特点和材料特性，为减小加工变形，该零件的数控加工采用铣削加工，分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。粗加工主要目的在于去除大多数的加工余量。考作者筒介，任长洁(1966-)．高擐工程师．材料加工工程专业I研究方向：发动机叠■材料和先进加工技术．收藕日期。201I—06．02羽造技术研究2011年8月第4期虑零件的热

6、处理变形及加工变形的因素，零件所有表件主要特性尺寸和表面粗糙度的要求，满足内形面较面均留有2mm的加工余量；半精加工在零件调质处高的形状和位置精度。同时为了减少应力变形的影理后进行，为了减少大吃刀量引起的切削热变形和残响，在半精加工前安排一次人工去应力失效，半精加余应力变形，半精加工分两次进行，加工余量分别为工后增加一道平磨工序，为精加工提供高精度的定位lmm和O．7mm：数控精加工工序的主要目的是保证零基准。少．一瞳15{1●●。。●_’’。。。’。。。’’‘Il￡宕／：g一N甲宁昌甲∞r一￡一Fi

7、，]r厂，卜莎—1一_E旦一_EJ叭&％、yL——7叫墨一115一拶≮Vy＼∥太l,s3气-10图1堵盖固定框的结构示意图3．2数控程序的编制3．2．1程序编制的原则通过Solidworks建立零件的三维模型，对自动生成的数控加工程序进行优化和处理，达到提高机床的加工效率，减少加工时间，提高工件的加工质量的目的；同时经过刀具轨迹检查和零件的仿真加工，保证了加工程序的正确性。粗加工中采用大余量的等高铣削对称去除材料的加工方式，选择合适的吃刀量进行分层切削，保持刀具切削受力均匀，有效地防止过载和冲击，减少

8、铣削过程产生的加工应力造成的零件变形。半精加工是去除零件表面热处理的氧化层和多余的材料，为精加工提供定位基准。由于热处理后材料的硬度较高，同时半精加工的精度对零件的最终精度和表面质量及刀具的寿命等有至关重要的影响，因此半精加工分为两次进行，并且按照以固定框内腔型面底面为基准加工外形面，然后以固定框外形底面为基准加工内腔型面。半精工完成后要求除固定框外形底面留0．1mm的磨削余量外，其余外形尺寸加工到最终尺寸；内型面留余量为0．3mm。精加工为数控加工的最