法蘭件是發(fā)動(dòng)機(jī)上的重要部件，材料為DMD0776，屬于鈦合金系列；零件尺寸公差嚴(yán)，圓周方向上共96個(gè)孔，其中有24個(gè)孔公差為Ф6.35+0.015，且孔相對(duì)于基準(zhǔn)A，B，C的位置度為0.1mm；零件加工過(guò)程變形較大，機(jī)械加工過(guò)程中零件受溫度影響嚴(yán)重，噴丸前后，零件狀態(tài)也有較大的差異，是整個(gè)新件研制過(guò)程中的一道難關(guān)。
材料特性分析
鈦合金在DMD0776規(guī)范中規(guī)定為T(mén)A6,屬于α型合金，組織穩(wěn)定，但不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度不高。不含β穩(wěn)定元素，抗拉強(qiáng)度為736～981Mpa，塑性較好。
法蘭件工藝路線
經(jīng)工藝評(píng)審工藝路線安排如下： 毛料―修基準(zhǔn)―半精車(chē)后端―半精車(chē)前端型面―腐蝕檢查―標(biāo)印―加工內(nèi)圈孔及花邊―去毛刺―精車(chē)前端―去毛刺―精車(chē)后端―加工外圈孔及槽―去毛刺―加工后端面槽―去毛刺―熒光檢查―清洗―修整表面―噴丸―去污染―最終檢驗(yàn)
關(guān)鍵尺寸及加工難點(diǎn)
①Ф6.35+0.015孔及孔位置度0.1mm；
②平面度0.03mm；
③15.9±0.075mm；
④11±0.1，9.7±0.1mm；
車(chē)加工工藝分析
①粗車(chē)及半精車(chē)工藝：來(lái)料狀態(tài)為鈦合金鍛件穩(wěn)定處理后的零件表面作為修基準(zhǔn)工序的基準(zhǔn)，且使用數(shù)控臥車(chē)進(jìn)行加工，因此使用了小余量修基準(zhǔn)，保證技術(shù)條件即平面度和光整加工的加工方法，這種辦法既保證了零件的平面度，又保證了零件的表面粗糙度。
②精車(chē)工藝：不僅沿用了半精車(chē)時(shí)的光整加工，而且通過(guò)實(shí)驗(yàn)跟蹤零件變形的趨勢(shì)，找到了零件由于材料軟，加工中受刀具作用產(chǎn)生塑性變形，尺寸不能滿(mǎn)足圖紙要求的規(guī)律，并在程序中進(jìn)行控制，保證圖紙尺寸要求，程序控制見(jiàn)圖2，在程序中增加兩條斜線，保證尺寸5±0.1mm等厚。
機(jī)械加工余量分析
該材料屬于難加工材料，往往加工硬化趨勢(shì)強(qiáng)，高溫強(qiáng)度高，使其加工性變得更差了。鈦合金材料導(dǎo)熱性差，致使切削溫度很高，降低了刀具耐用度；600℃以上溫度時(shí)，表面形成氧化硬層，對(duì)刀具有強(qiáng)烈的磨損作用；塑性低、硬度高，使剪切角增大，切屑與前刀面接觸長(zhǎng)度很小，前刀面上應(yīng)力很大，刀刃易發(fā)生破損；彈性模量低，彈性變形大，接近后刀面處工件表面回彈量大，所以已加工表面與后刀面的接觸面積大，磨損嚴(yán)重。因此根據(jù)國(guó)外一些技術(shù)資料，對(duì)本零件銑加工采用以下方案：
①銑削速度不宜過(guò)高：由于鈦合金的強(qiáng)度高、粘性大，切削中更容易在切削區(qū)產(chǎn)生和積聚熱量，加之導(dǎo)熱性差，在大切除量的銑削時(shí)，如果銑削速度過(guò)高，有引起燃燒的危險(xiǎn)，因此本零件使用120m/min。
②嘗試較大的切深：提高加工效率可以用加大切深的方法獲得，在銑削加工時(shí)，程序中每次切深達(dá)到6mm。
③每齒進(jìn)給量宜適中：鈦合金切削溫度高，同時(shí)存在加工硬化的問(wèn)題。每齒進(jìn)給過(guò)大，則切削力過(guò)大而導(dǎo)致切削溫度過(guò)高而燒刀；而每齒進(jìn)給量過(guò)小，則因刀刃始終在加工硬化層中工作而磨損過(guò)快，因此采用每齒進(jìn)給量為0.08-0.1mm。
④采用順銑：對(duì)順銑而言，刀齒一開(kāi)始切入就碰到硬皮而容易導(dǎo)致刀具破損；但由于逆銑切削是由薄到厚，在最初切入時(shí)刀具易與工件發(fā)生干摩擦，加重了刀具的粘屑和崩刃，就鈦合金而言，后一矛盾就更為突出，因此在本零件加工過(guò)程中，均采用順銑。
鉆孔刀具的選用
本零件孔徑、孔深均要求不高，機(jī)床主軸跳動(dòng)小，且表面粗糙度要求高，因此選用整體式合金鉆頭，針對(duì)鈦合金熱量不易排除，選用內(nèi)冷刀具，并選用切刃鋒利的鉆頭，使孔的加工非常容易。
噴丸后變形的解決方案
由于零件結(jié)構(gòu)與噴丸之間的特殊關(guān)系，噴丸后零件存在變形，對(duì)公差較大的尺寸影響不大，對(duì)公差嚴(yán)且直接受?chē)娡栌绊懙某叽缬绊憞?yán)重，主要影響的尺寸有：
①Ф6.35+0.015孔位置度0.1mm：噴丸前孔位置度控制在0.1mm以?xún)?nèi)，噴丸后孔位置度即有嚴(yán)重超差的零件；
②Ф6.35+0.015孔徑，由于孔內(nèi)噴丸，孔公差又嚴(yán)，因此在噴丸后零件超差較為嚴(yán)重；
③11±0.1mm，15.9±0.075mm，9.7±0.1mm等尺寸均有微小變化，但若工序尺寸加工到了極限，這微小變化足以讓零件超差；
針對(duì)以上問(wèn)題，做了以下工作使問(wèn)題得到解決：
三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)噴丸前后孔的位置度，找到零件在噴丸后的變形趨勢(shì)，通過(guò)試驗(yàn)將程序更改，給噴丸變形留出余量，得到了較好的效果，同時(shí)對(duì)工序中的孔位置度公差進(jìn)行縮嚴(yán)，給噴丸后的孔位置度留有變形量；在工序加工中，將零件的孔位置控制在R211.98理論極徑處，給噴丸留0.02的余量，噴丸后，零件變形后，孔位置在R212理論極徑處，位置度恰好在合格范圍內(nèi)；變化趨勢(shì)見(jiàn)圖4。
通過(guò)對(duì)比數(shù)據(jù)找到零件的變形趨勢(shì)，噴丸時(shí)使用專(zhuān)用夾具對(duì)零件內(nèi)環(huán)進(jìn)行固定，在對(duì)外環(huán)噴丸時(shí)，不能使整個(gè)零件產(chǎn)生較大變形。通過(guò)以上控制，孔位置度得到了很好的控制。
通過(guò)噴丸前后孔徑的數(shù)據(jù)對(duì)比，將零件孔徑在噴丸前后的變化規(guī)律找到，通過(guò)工序的機(jī)械加工進(jìn)行控制。
11±0.1mm，15.9±0.075mm，9.7±0.1mm等尺寸在工序中若加工到極限，在噴丸后，尺寸容易超差。將工序中的這三個(gè)尺寸均縮嚴(yán)至11±0.05mm，15.9+0.075mm，9.7±0.05mm，給噴丸留有足夠的余量，噴丸后，零件變化后，既能保證尺寸11±0.1mm，15.9±0.075mm，9.7±0.1mm在公差范圍內(nèi)。
以上控制方案即找到噴丸前后變化規(guī)律，使用機(jī)加辦法控制最終尺寸，且滿(mǎn)足圖紙的公差要求。采用該加工工藝路線和調(diào)整的參數(shù)后，零件終檢一次合格，最終得到客戶(hù)的質(zhì)量認(rèn)證。
該零件的加工工藝以及中間控制過(guò)程，完全保證了零件的合格性，加工出的成品零件完全符合設(shè)計(jì)圖紙的要求，成型工藝以及成品零件通過(guò)了最終的驗(yàn)收，取得了機(jī)械加工控制及特種工藝的突破。
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