基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法技术

基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法，属于航空发动机制造技术领域，包括以下步骤：步骤1，家族零件工艺性分析；步骤2，绘制零件余量图；步骤3，零件特殊工艺结构选择；步骤4，零件特殊工艺结构设计；步骤5，基于零件特殊工艺结构设计的零件余量图更新及工序拆分；步骤6，工艺方案的合理性验证；步骤7，零件加工验证及仿真置信度验证，如未满足设计图要求，重复步骤1

【技术实现步骤摘要】
基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法


[0001]本专利技术属于航空发动机制造
，具体涉及基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法，可显著控制零件变形，提高零件服役性能。

技术介绍

[0002]粉末合金挡板类零件是涡轮转子部件中的重要部件。该类零件均为薄壁，一般为3mm左右、大直径，最大外径超过550mm、辐板部位有异型槽、封严篦齿等特征，配合结构包括精密配合径向止口、轴向配合尺寸，为保证发动机使用要求，轴向基准处跳动要求为0.025mm，径向圆度要求为0.02mm等，尺寸及技术条件要求极严。在实际生产加工过程中由于弱刚性、装夹性差、变形严重、工艺路线冗余使得零件加工过程变形控制困难，加工周期长且整体工艺方案不利于批产、自动化加工。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法，着眼于粉末合金挡板加工难点，开发了一种全新的工艺结构，设计了工艺方案，提高零件装夹刚性、提前释放零件应力，一次装夹实现全部位加工，有效控制零件变形，缩短加工周期，实现了零件的合格交付及质量稳定，保障了科研生产需求，为后续批产、自动化加工提供技术支持。
[0004]基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法，包括以下步骤：
[0005]步骤1，家族零件工艺性分析，包括零件的毛料结构及尺寸、零件结构及尺寸以及粗加工、半精加工、精加工余量分配，共3部分；
[0006]步骤2，绘制零件余量图，包括毛料图、粗加工工序、半精加工工序及精加工工序，共4部分；
[0007]步骤3，零件特殊工艺结构选择，以余量充足、可轴向压紧、可进行端面铣加工、可磨或车加工，保证平面度要求的部位作为零件特殊工艺结构设计部位；
[0008]步骤4，零件特殊工艺结构设计，包括预留尺寸、铣断阶段、均布数量、铣加工结构及尺寸、去除阶段设计，共5部分；
[0009]步骤5，基于零件特殊工艺结构设计的零件余量图更新及工序拆分，按照毛料、粗加工、半精加工、精加工阶段共4个阶段进行更新，以轴向对中压紧的装夹方案作为原则，依次按照加工阶段将每个工序加工部位、装夹压紧方式进行标识；
[0010]步骤6，工艺方案的合理性验证，借助物理仿真软件进行全工艺方案的装夹、余量去除的仿真，确定零件加工过程中应力应变场控制情况，需严格按照各加工工序去除余量、去除部位、装夹位置、压紧数量共4个原则进行仿真；
[0011]步骤7，零件加工验证及仿真置信度验证，如未满足设计图要求，重复步骤1
‑
7，直至零件加工合格。
[0012]步骤4中的零件特殊工艺结构设计的预留尺寸需满足压紧宽度≥3mm，压紧时压板
的厚度≥3.5mm，保证压紧力需求。
[0013]步骤4中的零件特殊工艺结构设计的铣断阶段确定，其目的是为提前释放应力，在保证零件余量去除较多但还存在整体余量保护的情况下进行零件应力释放，要求铣断阶段为半精车加工完成零件各表面余量为1mm，精加工前，防止预留的工艺结构改变零件整体设计结构。
[0014]步骤4中的零件特殊工艺结构设计均布数量要求满足：特殊工艺结构压紧点最少数量≥所压紧结构的直径尺寸
×
π/200mm并进行偶数向上取整，同时考虑防止出现频繁压紧同一压紧点导致应力集中而造成零件变形的情况发生，可进行成组设计，如2倍、3倍；
[0015]步骤4中的零件特殊工艺结构设计铣加工结构及尺寸，需考虑可选择较大直径刀具快速去除余量以及防止压板在压紧零件时对零件压紧表面派生的弹性变形的防错位结构。
[0016]步骤4中的零件特殊工艺结构设计去除阶段，要求在该结构最后一次使用完后立即安排工序进行去除，保证尽早去除余量，控制零件变形。
[0017]本专利技术的有益技术效果为：
[0018]本专利技术制造方法，有效提高零件加工刚性、稳定零件残余应力、控制零件变形，实现了零件的合格交付及质量稳定，为后续该家族类零件的加工技术开创了新的工艺方案，准确的掌握了该类零件的核心加工技术。
[0019]根据一年生产应用，使用本专利技术的工艺方案可实现一次性完成零件加工合格交付，零件自由状态下轴向基准跳动为0.015mm，径向基准跳动为0.01mm，零件变形控制状态极好，目前已创造价值为35(万元/台)*14台＝490万元。
[0020]此类重点型别研制零件年产平均超过10台，每年可创造商业价值350万元以上。
附图说明
[0021]图1基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法流程图；
[0022]图2为本专利技术中应用零件的毛料及零件尺寸图以及设计轴向及径向基准；
[0023]图3为本专利技术中应用零件的毛料、粗加工、半精加工、精加工余量初步设计示意图；
[0024]图4为本专利技术中应用零件的特殊工艺结构选择部位及余量标注示意图；
[0025]图5为本专利技术中应用零件特殊工艺结构半精加工预留尺寸及结构示意图；
[0026]图6为本专利技术中应用零件特殊工艺结构粗加工预留尺寸及结构示意图；
[0027]图7为本专利技术中应用零件特殊工艺结构半精加工、粗加工进行局部调整优化后的预留尺寸及结构示意图；
[0028]图8为本专利技术中应用零件的铣加工加工尺寸及结构示意图；
[0029]图9为本专利技术中应用零件的铣加工结构装夹时螺栓压紧结构示意图；
[0030]图10为本专利技术应用零件的部分工序物理仿真应力应变示意图。
具体实施方式
[0031]本专利技术针对粉末合金挡板加工过程中存在弱刚性、装夹性差、变形严重、工艺路线冗余等加工难点，专利技术一种基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法，实现零件合格交付及质量稳定性。本专利技术以航空发动机某型号粉末合金挡板零件为例，进行
基于特殊工艺结构设计并完成全工艺方案制定，下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0032]基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法，包括以下步骤：
[0033]步骤1，如图1所示，粉末合金挡板的工艺性分析，将零件毛料尺寸，零件最终尺寸，粗加工、半精加工、精加工进行分析，标注出设计轴向基准、径向基准，如图2；
[0034]步骤2，绘制零件余量图，包括毛料图、粗加工工序、半精加工工序、精加工工序共4部分，精加工为零件最终尺寸，半精加工与精加工偏置1mm余量，粗加工和半精加工余量偏置1mm余量，并标识出加工阶段，如图3；
[0035]步骤3，零件特殊工艺结构选择，根据余量图首次拆分，可选择设计图篦齿结构部位的余量作为特殊工艺结构部位，满足余量充足，实测由毛料到零件篦齿直径径向单边7.5mm，轴向距离距最终精加工表面为14.6mm、立式加工时可进行轴向压紧，零件装夹面可车加工、磨加工，满足零件特殊工艺结构选择要求，如图4；
[0036]步骤4，零件特殊工艺结构设计，包括预留尺寸、铣断阶段、均布数量、铣加工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，家族零件工艺性分析，包括零件的毛料结构及尺寸、零件结构及尺寸以及粗加工、半精加工、精加工余量分配，共3部分；步骤2，绘制零件余量图，包括毛料图、粗加工工序、半精加工工序及精加工工序，共4部分；步骤3，零件特殊工艺结构选择，以余量充足、可轴向压紧、可进行端面铣加工、可磨或车加工，保证平面度要求的部位作为零件特殊工艺结构设计部位；步骤4，零件特殊工艺结构设计，包括预留尺寸、铣断阶段、均布数量、铣加工结构及尺寸、去除阶段设计，共5部分；步骤5，基于零件特殊工艺结构设计的零件余量图更新及工序拆分，按照毛料、粗加工、半精加工、精加工阶段共4个阶段进行更新，以轴向对中压紧的装夹方案作为原则，依次按照加工阶段将每个工序加工部位、装夹压紧方式进行标识；步骤6，工艺方案的合理性验证，借助物理仿真软件进行全工艺方案的装夹、余量去除的仿真，确定零件加工过程中应力应变场控制情况，需严格按照各加工工序去除余量、去除部位、装夹位置、压紧数量共4个原则进行仿真；步骤7，零件加工验证及仿真置信度验证，如未满足设计图要求，重复步骤1
‑
7，直至零件加工合格。2.根据权利要求1所述的基于特殊工艺结构设计的粉末合金挡板变形控制制造方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫冬霞，史前凯，郭爽，周瑜，李萌萌，
申请(专利权)人：中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：