一种航空发动机矢量尾喷管异形超薄壁机匣多件加工装置及方法制造方法及图纸

一种航空发动机异形尾喷管超薄壁机匣加工的加工方法，将包括两个斜筒状工件，两个工件斜筒斜边外形上互相拼成一个完整的圆柱形；按照粗车筒状零件内外形，粗铣圆柱形内腔，进行真空回火后，车筒状零件外圆基准及上下端面，精铣内腔；采用的工装是为圆柱形筒，外径等于筒状零件的内径，圆柱形筒为三

【技术实现步骤摘要】
一种航空发动机矢量尾喷管异形超薄壁机匣多件加工装置及方法


[0001]本专利技术涉及一种航空发动机异形超薄壁机匣多件合并加工的加工工装装置及方法。

技术介绍

[0002]机匣是现代发动机必不可少的组成部分，随着现代航空发动机的发展，大直径的异形薄壁机匣(包括任何圆筒的薄壁零件，尤其是薄壁零件的外壁具有复杂的形状，需要五轴加工中心进行加工)，由于超薄壁机匣越来越多，加工难度也越来越大。这类零件加工后壁厚不均匀，尺寸超差，工装不能重复使用，零件公差带来得对零件质量控制及装夹面贴合的影响等等是所遇见的最常见的问题；在面对超薄壁机匣的加工时，之前所用得一些行之有效得方法及固定的工装夹具都不能同时解决以上的问题。
[0003]矢量航空发动机是喷口可以向不同方向偏转以产生不同方向的推力的一种发动机。矢量航空发动机通俗说就是喷口可以向不同方向转动以产生不同方向的加速度。不采用推力矢量技术的飞机,发动机的喷流都是与飞机的轴线重合的产生的推力也沿轴线向前，这种情况下发动机的推力只是用于克服飞机所受到的阻力，提供飞机加速的动力。采用推力矢量技术的飞机，则是通过喷管偏转，利用发动机产生的推力，获得多余的控制力矩，实现飞机的姿态控制。其突出特点是控制力矩与发动机紧密相关，而不受飞机本身姿态的影响。因此，可以保证在飞机作低速、大攻角机动飞行而操纵舵面几近失效时利用推力矢量提供的额外操纵力矩来控制飞机机动。使用推力矢量技术的飞机不仅其机动性大大提高，而且还具有前所未有的短距起落能力，这是因为使用推力矢量技术的飞机的超环量升力和推力在升力方向的分量都有利于减小飞机的离地和接地速度，缩短飞机的滑跑距离。另外，由于推力矢量喷管很容易实现推力反向，飞机在降落之后的制动力也大幅提高，因此着陆滑跑距离更加缩短了。如果发动机的喷管不仅可以上下偏转，还能够左右偏转，那么推力不仅能够提供飞机的俯仰力矩，还能够提供偏航力矩，这就是全矢量飞机。推力矢量技术的运用提高了飞机的控制效率，能向不同方向偏转的喷口即尾喷管(即推力矢量喷管是一个极其关键的部件，不但要承受极大的高温气流和作用力，而且精度要求高，质量轻；壁薄，形状上还特别复杂，几乎不能有安装多部件，在制造时需要一体化；
[0004]如图1所示工件，超薄壁机匣的外壁有加强筋(一体化的部件，制备在尾喷管机匣上)；有加强筋处的厚度为6
±
0.1MM，宽度为5MM，其余的地方厚度为1.1
±
0.1MM，筋与外壁面转接R角为R3,内腔轮廓度要求为0.1MM，工件直径为1米左右。超薄壁机匣绝大多数的厚度为1.1
±
0.1MM，此厚度在进行五轴机加工时必然不能解决精度的问题，肯定无法达到加工精度10微米的苛刻要求，如CN 2014107292053公开了一种用于环锥形薄壁类零件立车加工的工装，包括：工装底板，其为中心开有通孔的盘装，一芯轴一端穿过该中心通孔后固定在该工装底板上；胀形滑块，其为多个，胀形滑块一端作为装夹面其端面轮廓与待加工工件内壁面曲面匹配，另一端作为驱动端其端面为斜面；锥形块，其套接在芯轴上且其锥形面与
锥形空间匹配，其可被驱动已与所述锥形空间相互作用，从而驱动各胀形滑块在所述导轨上径向滑动使所述各胀形滑块装夹面与所述工件内壁抵接，从而将其夹紧固定以进行加工。
[0005]CN201910953825.8一种轴对称薄壁悬空结构的加工方法，轴对称薄壁悬空结构包括轴以及基于轴对称的平面或槽特征，包括步骤：采用三爪卡盘，装夹轴对称薄壁悬空结构的零件，粗车轴端面及外圆，留有余量；线切割加工固定形状的槽并去除平面多余的加工余量，留工艺余量1～3mm；制两顶尖孔或倒角孔；车端面，并在槽内以及轴对称薄壁悬空结构的轴端面钻顶尖孔或制倒角孔；双顶尖孔或倒角孔在同一轴线上；将轴对称薄壁悬空结构的零件装夹到车削工装，三爪卡盘装夹工装定位柱的柱面，工装平面侧面的顶尖顶住零件凹槽底部的顶尖孔，另一端用车床尾座的顶尖顶住顶尖孔或倒角孔，精加工零件外圆的各档尺寸；研磨顶尖孔；精铣悬臂对称两平面。
[0006]航空发动机异形尾喷管超薄壁机匣的整个工件形状像是两个长轴成90度夹角的椭圆面拉伸形成的(如图2)，外表面形状更加复杂，从任意一端均无法穿过与内腔吻合的固定工装，从而无法在内腔形成有效的支撑，而且由于零件材料的原因，不能用灌注锡铋合金，浇蜡等方法加工。图1
‑
2所示结构图中，在满足装夹安全并尽可能地解决零件公差带来得对零件质量(尤其是精度要求，排除加工中易变形对精度的影响)影响是要重点解决的问题，本专利技术就是针对这种新的问题提出的一种较为通用的加工方法及装置，同时还实现了多件合并合圆筒件的加工，提高了加工效率，并简化了加工流程。

技术实现思路

[0007]本专利技术目的是，提出一种大直径筒形的异形薄壁机匣(包括任何圆筒的薄壁零件，尤其是薄壁零件，薄壁零件外壁具有复杂的形状，需要五轴加工中心进行加工)，解决成品的航空发动机异形(斜线切割圆柱筒形)尾喷管超薄壁机匣筒形件的无变形加工与切割，尤其是保证外表面形状更加复杂的加工精度高和无变形，本专利技术包括航空发动机异形超薄壁机匣多件合并加工的加工工装装置及方法。
[0008]本专利技术的技术方案是，航空发动机异形超薄壁机匣多件合并加工的加工工装装置及方法，将包括两个斜筒状工件，两个工件斜筒斜边外形上互相拼成一个完整的圆柱形；圆柱形筒状中，工件中间加上延伸段，增加上端的过渡段以及下端的角向控制边，并且在角向控制边上加工个偏置的定位销孔备用；
[0009]按照粗车筒状零件内外形，粗铣圆柱形内腔，进行真空回火后，车筒状零件外圆基准及上下端面，精铣内腔；
[0010]装上工装精铣工装外轮廓及铣工装的上下安装边的工艺流程；粗车筒状零件内外形时确定端面偏心角向孔；粗车筒状零件内外形和精铣内腔时零件的厚度仍保留了筒壁的厚度；
[0011]所述工装是为圆柱形筒，外径等于筒状零件的内径，圆柱形筒为三
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六片平行竖直的圆弧形板拼成圆柱形筒；圆柱形筒的上下两端内嵌一圆盘，上下圆盘的中央或再加边缘均匀成对设有孔，上下圆盘中央的孔或再加成对孔之间设有固定拉杆，固定拉杆在上下圆盘面用螺杆螺母固定；圆柱形筒的上、下沿与上、下圆盘接触处均设有向上或向下的退拨角，退拨角与垂线的夹角为2
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15度；每片圆弧形板的下端能径向调节的方式固定在一个法
兰状的底板上，上、下圆盘为上压板、下顶板；
[0012]工装通过与筒状零件组装后与工件作为的内衬紧密结合形成一个整体，筒状零件在加工中心的台架上以立式固定完成后，以五轴加工中心编程方式加工筒状零件的外面形状，加工出达到6mm厚的加强筋以及1mm厚的桶壁在内的一体化的薄筒结构；加工完成后通过弧线编程切割圆柱筒形形成两件斜线分割的圆柱筒形工件。
[0013]所述工装是为圆柱形筒，外径等于筒状零件的内径，包括三
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六片平行竖直的圆弧形板(圆柱形筒切割成3
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6片)拼成圆柱形筒；圆柱形筒的上下两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航空发动机异形尾喷管超薄壁机匣加工的加工方法，其特征是，将包括两个斜筒状工件，两个工件斜筒斜边外形上互相拼成一个完整的圆柱形；圆柱形筒状中，工件中间加上延伸段，增加上端的过渡段以及下端的角向控制边，并且在角向控制边上加工个偏置的定位销孔备用；按照粗车筒状零件内外形，粗铣圆柱形内腔，进行真空回火后，车筒状零件外圆基准及上下端面，精铣内腔；所述工装是为圆柱形筒，外径等于筒状零件的内径，圆柱形筒为三
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六片平行竖直的圆弧形板拼成圆柱形筒；圆柱形筒的上下两端内嵌一圆盘，上下圆盘的中央或再加边缘均匀成对设有孔，上下圆盘中央的孔或再加成对孔之间设有固定拉杆，固定拉杆在上下圆盘面用螺杆螺母固定；圆柱形筒的上、下沿与上、下圆盘接触处均设有向上或向下的退拨角，退拨角与垂线的夹角为2
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15度；每片圆弧形板的下端能径向调节的方式固定在一个法兰状的底板上，上、下圆盘为上压板、下顶板；工装通过与筒状零件组装后与工件作为的内衬紧密结合形成一个整体，筒状零件在加工中心的台架上以立式固定完成后，以五轴加工中心编程方式加工筒状零件的外面形状，加工出达到6mm厚的加强筋以及1mm厚的桶壁在内的一体化的薄筒结构；加工完成后通过弧线编程切割圆柱筒形形成两件斜线分割的圆柱筒形工件。2.根据权利要求1所述的航空发动机异形尾喷管超薄壁机匣加工的加工工装装置及方法，其特征是：工装圆柱形筒竖直的圆弧形板为第一组与第二组共四片活动支架圆弧形板交替拼成，第一组两片活动支架的圆心角为45
°±
15
°
，第二组两片活动支架圆心角为135
°±
15
°
，交替两组四片活动支架即一号、二号、三号和四号活动支架：固定支架是通过一面两销的方式固定在法兰状底板上：将二件定位销插入底板的销孔中，将一号固定支架上的定位销孔套入定位销上并用六颗螺钉四将一号固定支架固定在底板上，完成一号固定支架的安装；活动支架的圆弧形板的下端通过导向条实现径向调节，并通过压压板的方式固定在一个法兰状底板上：将一根伸缩螺杆旋入二号活动支架有T型槽一端即圆弧形板的下端的螺纹孔内，并旋入适当距离，将两件导向键插入活动支架下方的T型槽中，将这一组合体放入底板上，使导向键卡进底板上对应的键槽中，调整二号活动支架的位置，用两颗螺钉一将导向键固定在底板上，从而完成二号活动支架的安装，依次类推完成三号活动支架四号活动支架的安装；通过伸缩螺杆将二到四号活动支架调整到合适位置，再将三颗顶板螺钉旋入下顶板中，将下顶板锥面的小端朝上放置于底板的中间，使其朝上的面于底板的上表面基本平齐或略低一点，将拉杆的一端旋入下顶板的中心螺纹孔中，用螺母一锁紧，防止在使用过程中松动；再通过通过伸缩螺杆将二到四号活动支架调整到合适位置，将工件的角向控制边朝下，装入工装中即四片平行竖直的圆弧形板在零件内部，注意工件的角向方向，将工件放到底，将定位销依次插进角向控制边上的偏心角向孔和一号固定支架上的偏心定位销槽内；通过伸缩螺杆将三号活动支架向远离圆心的方向拉动到合适位置即向远离圆心的方向拉动，并将定位销依次插进角向控制边的另一偏心角向孔和偏心定位销槽内；再通过伸缩螺杆将二号和四号活动支架向远离圆心的方向拉动到合适位置即向远离圆心的方向拉动，将高度限位块用螺钉三固定在底板上，注意高度限位块的限高凸台与工件的间隙，要保证工件有一定的活动空间；旋转伸缩螺杆使其圆头端紧贴在各自所在的活动支架上；
用内六角扳手将顶板螺钉向下旋转，将下顶板抬起，在下顶板抬起的过程中，下顶板圆周的斜面即退拨面会先接触到各活动支架的下斜面，此时要注意通过旋转顶板螺钉时的顺序及多少，控制好下顶板的水平，使下顶板在垂直方向上均匀地慢慢抬起，当下顶板抬升至其圆周斜面与所有固定支架...

【专利技术属性】
技术研发人员：江涛，唐建国，巩亚南，代星，王思慧，窦爱国，于晓梅，
申请(专利权)人：无锡市润和机械有限公司，
类型：发明
国别省市：