CN113020899A - 一种zr系列增压器压气叶轮加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法，可以提高加工精度。包括以下步骤：S1、普车粗车工件的一端，并钻出中心孔；S2、热处理；S3、数车粗车工件的另一端；S4、数车粗车工件的一端，使工件两端接平；S5、检验；S6、普车粗车外子午面，并在该端预留可夹持段；S7、普车半精车车工件大端、内孔；S8、普车半精车工件外子午面、精车进气面；S9、铣工件大端两侧U型槽；S10、铣工件叶片及流道；S11、普车精车工件大端外圆；S12、普车精车工件大端面、内孔；S13、普车精车工件小端面和子午面。

Description

一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法

技术领域

本发明涉及船舶、舰艇的发动机制造技术领域，特别是涉及一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法。

背景技术

压气叶轮是该型增压器产品的核心组件，关键零件，如图1所示，1-叶轮罩壳，2-压气叶轮，3-涡轮轴，4-压气机壳。

该零件装在涡轮轴的左端，工作时随转子部套一起作高速旋转，此零件与周围零件间有较高要求的装配及配合，特别是子午面与叶轮罩壳型面间更有严格的配合和气体密封，以满足机器高速运转的工作需要，零件子午面有较高的尺寸精度和形位精度，特别是型面跳动、轮廓度要求，否则工作时会碰擦、损坏配合零件，甚致会损坏转子部套，造成事故，此零件的子午面为圆弧型面，由很多片叶片顶面共同形成、要求较高，难以达到，

原压气叶轮加工工艺：10粗车→20热处理→30车(普车)两端面和大外圆→40检验→50半精车→60半精车→70精车→80铣槽→90粗、精铣叶片和流道→100精车→110精车→120精车→130钳→140动平衡→150探伤，在加工中出现以下问题：

1、30车工序；操作者手动装夹两次，手动找正、车削加工两次，操作较繁琐，劳动强度较大，工作效率低，尤其不能满足大批大量的产品生产。

2、50半精车；φ89外圆段只有3.15mm长，作为后面60工序加工时夹持用，由于夹持段太短，夹持量太少，在车削加工过程中，特别是端面上槽加工中，因切削力大和受力冲击等因素影响，造成零件从卡盘上甩出，发生安全事故。

3、70工序；完成子午面精车(最终加工)，尽管子午面轮廓度和跳动当时能满足工序要求，但经过后面90铣削工序和其它加工后，子午面型面会出现变形、翘曲，从而完全改变、丧失本工序原有几何精度。

4、110工序；由于前面90工序铣削变形，装夹变形等因素影响，使得此工序端面车削余量不足(只有0.25mm余量)，不能完全加工出来，达不到设计要求。

5、子午面的形位精度(跳动要求0.04mm和轮廓度0.05mm)在经过各种调试铣削加工后，始终存在变形而达不到设计要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法，可以提高加工精度。

本发明的目的是这样实现的：

一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法，其包括以下步骤：

S1、普车粗车

三爪夹持工件的一端，大致找正后车削工件的另一端，并钻出中心孔；

S2、热处理；

S3、数车粗车

三爪夹持步骤S2的车削端外圆，靠平端面，找正原已车外圆和端面在0.2 后，粗车工件的另一端；

S4、数车粗车

三爪夹持步骤S3的车削端外圆，靠平端面，找正原已车外圆在0.05之内，找正端面在0.1后，粗车工件的另一端，使工件两端接平；

S5、检验；

S6、普车粗车

软三爪夹持步骤S4的车削端外圆，靠平端面，粗车工件另一端的外子午面，并在该端预留可夹持段；

S7、普车半精车

软三爪夹可夹持段外圆，端面靠平，半精车工件大端、内孔；

S8、普车半精车、精车

精车进气面，并车掉可夹持段，半精车工件外子午面；

S9、铣

铣工件大端两侧U型槽；

S10、铣

上铣工具，粗铣、精铣工件叶片及流道；

S11、普车精车

上车工具，找正，精车工件大端外圆；

S12、普车精车

软三爪夹工件大端外圆，找正孔及工件大端平面，精车工件大端面、内孔；

S13、普车精车

软三爪轻夹外圆，靠平端面，精车工件小端面和子午面。

优选地，所述步骤S2中，按规范MTL5029进行热处理，AlCuMgNi材料的抗拉强度≥410Mpa。

优选地，所述步骤S5中，按规范MTL5029进行机械性能试验和超声波检验。

优选地，还包括以下步骤：

S14、钳

去所有毛刺；

S15、动平衡

对零件进行动平衡动实验；

S16、探伤

进行裂纹探伤。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、30、40数车工序；上数控车床，走数控程序，实现自动化车削加工，提高了批量产品的生产效率和加工质量，同时让操作者从繁琐的手工劳作中解放出来，降低了工人劳动强度。

2、60、70半精车工序；调整优化加工方法、方案，取消原50工序的端面、台阶面的加工，为后面70工序的加工提供可靠、安全的可装夹部位，保证了安全装夹、安全生产，避免安全事故的发生和损失。

3、80精车工序；调整优化加工方案和内容，改变原子午面精车为半精车，且留足够余量，在应力失放，应变完全消除之后，再精车子午面(最终加工)，从而保证子午面的形位精度(0.04mm跳动和0.05mm轮廓度)，达到设计要求而永远不会改变。

4、130精车工序；经过重新调整加工方案，分配各加工余量，顺利完成了零件的加工，达到设计要求，解决了原110工序中，因端面余量不足而不能完成加工的问题。

工艺验证；按优化后的加工方案，加工压气叶轮零件，经过多批次生产验证，通过了工厂专业检验人员的检查、验证，达到图纸设计要求。

发明效果；1、通过工艺方案的试验、调整、优化，为此型压气叶轮的加工，确定了一套可靠、稳定的装夹、加工方法，达到目的和要求。

2、为后续ZR系列的压气叶轮零件的制造加工、借鉴提供了依据、集累了经验。

附图说明

图1为增压器的结构示意图；

图2为工序10的示意图；

图3为工序30的示意图；

图4为工序40的示意图；

图5为工序60的示意图；

图6为工序70的示意图；

图7为工序80的示意图；

图8为工序90的示意图；

图9为工序100的示意图；

图10为工序110的示意图；

图11为工序120的示意图；

图12为工序130的示意图。

具体实施方式

理论依据；

a、压气叶轮的叶片、流道在铣削过程中，通过铣刀铣削零件，将多余的材料从零件本体上强行去除掉，从而铣削后会失放材料应力，同时由于铣削力、夹紧力等的作用，引起加工变形，所以无论如调整铣削参数，改变铣削力和装夹方法等，都不能彻底消除子午面变形，不能满足零件子午面精度要求。

b、改变加工方案，重新分配各加工余量，将原子午面的最终加工改为半精加工，并留足精加工余量，在铣削之后，完成材料应力失放，零件应变、变形全部消除之后，再进行子午面的最终加工(精加工)，从而摆脱子午面形位精度受铣削、装夹等变形因素的影响，成功解决了压气叶轮子午面精度超差的问题。

c、重新调整加工余量，改变50工序的加工方案和工序内容，增长60工序的夹持长度，以满足车削加工时，能可靠、稳定夹持住零件，保证零件的合理装夹，安全生产、加工。

根据上面的理论分析，通过多套方案、方法调整验证，为本机型压气叶轮的加工制造，找到了一种可靠、稳定的装夹、加工方法，成功解决了上述难题。

具体内容是：

1、改原70工序子午面的精加工(最终加工)为半精加工，留半径方向 0.54余量，在粗、精铣叶片和其它加工后，最终完成子午面精加工，达到子午面精度要求。

2、改变原50工序加工方案和内容，取消该工序3.65mm(深)台阶面和端面的加工，增加可夹持外圆的有效长度(由3.15mm长增加至8.05mm长)，保证后面工序(60工序)能可靠、安全、稳定夹持住零件，完成压气叶轮的安全装夹加工、生产。

3、将原30工序在CA6140普通车床上加工，分解为30、40工序在CJK6140 数车上加工，降低了操作者劳动强度，提高了产品质量和生产效率。

4、调整加工方案，重新分配加工余量，将原110工艺中端面加工余量 0.25mm增加到1mm，保证端面有足够余量，满足设计加工要求。

5、通过试验、验证，为ZR系列增压器压气叶轮制造加工集累了经验，为同类产品的开发生产，打下了坚实基础。

10车

三爪夹持，大致找正后按附图车削，钻出中心

通孔。

20热处理

按规范MTL5029进行热处理，AlCuMgNi材料的抗拉强度≥410Mpa。

30粗车(数车)

三爪夹持，靠平端面，找正原已车外圆和端面在0.2后，按附图车削。

40粗车(数车)

三爪夹持，靠平端面，找正原已车外圆在0.05之内，找正端面在0.1后，按附图车削。

50检验

按规范MTL5029进行机械性能试验和超声波检验。

60粗车(增长外圆可夹持段)

软三爪夹大外圆，端面靠平按附图车削。

70半精车(能可靠夹持、安全加工)

软三爪夹小端外圆，端面靠平按附图车削。

80半精车(子午面半精车留余量精车)

软三爪夹大外圆，端面靠平精车(对表架件14用Ⅰ)

按附图车削，上车工具，搭外压板，车进气面，搭内压板，半精车外子午面。

90铣

按工艺附图铣槽，后去除毛刺。

100铣(左端面留足够余量)

上铣工具，粗精铣叶片及流道，叶型按5100250300(首件送三坐标检验)，流道与流道的最大错位±0.1，叶片理论厚度偏差不大于±0.1，叶形面轮廓度不大于0.4。

110精车

上车工具，找正，按工艺附图精车。

120精车

软三爪夹大外圆，找正孔及大平面，按工艺附图精车。

130精车(精车子午面)

软三爪轻夹外圆，靠平端面，按工艺附图精车小端面和子午面。

140钳

去所有毛刺。

150动平衡

按要求对零件进行动平衡。

160探伤

按规范MM379.2进行裂纹探伤。

注：附图中“？”均为“±”。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、普车粗车

三爪夹持工件的一端，大致找正后车削工件的另一端，并钻出中心孔；

S2、热处理；

S3、数车粗车

三爪夹持步骤S2的车削端外圆，靠平端面，找正原已车外圆和端面在0.2后，粗车工件的另一端；

S4、数车粗车

三爪夹持步骤S3的车削端外圆，靠平端面，找正原已车外圆在0.05之内，找正端面在0.1后，粗车工件的另一端，使工件两端接平；

S5、检验；

S6、普车粗车

软三爪夹持步骤S4的车削端外圆，靠平端面，粗车工件另一端的外子午面，并在该端预留可夹持段；

S7、普车半精车

软三爪夹可夹持段外圆，端面靠平，半精车工件大端、内孔；

S8、普车半精车、精车

精车进气面，并车掉可夹持段，半精车工件外子午面；

S9、铣

铣工件大端两侧U型槽；

S10、铣

上铣工具，粗铣、精铣工件叶片及流道；

S11、普车精车

上车工具，找正，精车工件大端外圆；

S12、普车精车

软三爪夹工件大端外圆，找正孔及工件大端平面，精车工件大端面、内孔；

S13、普车精车

软三爪轻夹外圆，靠平端面，精车工件小端面和子午面。

2.根据权利要求1所述的一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法，其特征在于：所述步骤S2中，按规范MTL5029进行热处理，AlCuMgNi材料的抗拉强度≥410Mpa。

3.根据权利要求1所述的一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法，其特征在于：所述步骤S5中，按规范MTL5029进行机械性能试验和超声波检验。

4.根据权利要求1所述的一种ZR系列增压器压气叶轮加工方法，其特征在于：还包括以下步骤：

S14、钳

去所有毛刺；

S15、动平衡

对零件进行动平衡动实验；

S16、探伤

进行裂纹探伤。

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