CN113927253B - 多孔精密旋转件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多孔精密旋转件加工方法，包括以下步骤：将毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件。分别加工两件单组件的端面、内环面、螺纹孔及定位孔。采用工装将两件单组件组合为整体件。在整体件上加工出外圆锥面和台阶孔。将整体件沿轴向剖分以形成多孔精密旋转件。本发明加工方法，通过分单组件进行加工，将零件切割后再重组为组件，最后精加工外圆锥面和台阶孔等精密尺寸的新工艺方案的实施，以及完善改进了装夹组合方案，最终消除了单件装夹变形，保证了外圈轮廓度及精密台阶孔相关尺寸及技术要求。

Description

多孔精密旋转件加工方法

技术领域

本发明涉及航空发动机制造技术领域，特别地，涉及一种多孔精密旋转件加工方法。

背景技术

航空发动机结构复杂、装配精密，部分零件安装组合受限于空间而难以实现。某型航空发动机，为便于单间组合安装及拆卸，将其一级静叶内环零件设计为可自由拆装成四部分的旋转件，如附图1所示，相异于传统整体式旋转件，该零件由分别以端面孔组对称中心线及外圈精密孔组中心线分为上下左右各对称的四部分组成。其外圈28处台阶孔均要求孔径精密、形位精确，且外圈锥面轮廓度及跳动要求严，其薄壁对于机加加工易应力变形。目前，无相仿零件机加成熟工艺以供参考，该类零件研制加工存在工艺难度。

根据零件特点，制定工艺路线，将零件端面、内外圈轮廓、精密孔等部位加工完后，再沿零件两中心线将零件线切割为四部分。该工艺方案难以保证外圈精密台阶孔各精密尺寸及高技术要求，在零件实际加工时，外圈精密台阶孔孔径及位置度在线切割后均有超差，难以保证最终设计尺寸要求，直接影响零件装配。

发明内容

本发明提供了一种多孔精密旋转件加工方法，以解决现有加工方法存在的外圈精密台阶孔孔径及位置度在线切割后均有超差，难以保证最终设计尺寸要求，直接影响零件装配的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种多孔精密旋转件加工方法，用于将毛坯件加工成型为多孔精密旋转件，多孔精密旋转件呈环形，其端面加工有沿周向依次设置且贯穿端面的螺纹孔和定位孔，其外圆面为外圆锥面，其上加工有沿周向依次设置且贯穿壁面的台阶孔，加工方法包括以下步骤：将毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件；分别加工两件单组件的端面、内环面、螺纹孔及定位孔；采用工装将两件单组件组合为整体件；在整体件上加工出外圆锥面和台阶孔；将整体件沿轴向剖分以形成多孔精密旋转件。

进一步地，进行步骤“将毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件”时，采用线切割方式，沿毛坯件上待加工出台阶孔的中心环线对毛坯件进行切割为单组件。

进一步地，步骤“分别加工两件单组件的端面、内环面、螺纹孔及定位孔”具体包括以下步骤：对单组件的原有端面、切割形成的切割面及内环面分别进行加工；在单组件上加工出连通原有端面和切割面的定位孔；在单组件上加工出连通原有端面和切割面的螺纹孔。

进一步地，对单组件的切割面进行加工时，磨削切割面使其平面度不大于0.01，且着色检查切割面是否连续不间断。

进一步地，步骤“采用工装将两件单组件组合为整体件”具体包括以下步骤：在单组件上选出用于定位的定位孔，及用于定位、固定的螺纹孔；将工装的定位芯棒插入选出的两件单组件对应的定位孔中，以对两件单组件进行定位；将工装的固定螺钉按顺序依次装入选出的螺纹孔中固定，以对两件单组件进行定位和固定；取出定位芯棒；将工装的其余固定螺钉一一装入剩余的螺纹孔中固定。

进一步地，进行步骤“在单组件上选出用于定位的定位孔，及用于定位、固定的螺纹孔”时，以角向零孔为首孔，在两件单组件的螺纹孔和定位孔中分别选出对称的两个定位孔，及依次间隔设置的八个螺纹孔。

进一步地，将两件单组件的八个螺纹孔扣严孔径，使每个螺纹孔的孔径公差不大于0.012mm，并以两件单组件的切割面为基准，对八个螺纹孔要求相对角向零孔的位置度不大于0.05mm。

进一步地，步骤“将工装的固定螺钉按顺序依次装入选出的螺纹孔中固定”具体包括以下步骤：将固定螺钉依次旋入八个螺纹孔中；按顺序依次用力矩扳手将锁紧螺钉旋紧于对应的螺纹孔中。

进一步地，完成步骤“采用工装将两件单组件组合为整体件”之后，且在进行步骤“在整体件上加工出外圆锥面和台阶孔”之前，还包括步骤：精加工整体件上的定位孔。

进一步地，进行步骤“将毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件”之前，还包括步骤：对毛坯件待切割出的四部分分别进行标示。

本发明具有以下有益效果：

本发明的多孔精密旋转件加工方法中，首先将毛坯件进行切割分为上下两件单组件，然后对各单组件的端面、内环面、螺纹孔及定位孔分别进行加工，以保证两件单组件的配合要求，接着通过组合工装将两件单组件组合为一个整体件，然后再将该整体件的外圆锥面及精密台阶孔进行加工，以保证最终设计要求，最后再将整体件沿轴向剖分形成多孔精密旋转件。本发明加工方法中，为精准把控零件状态，首先将零件切割成单组件进行管控，单组件控制两者配合的切割面的平面度、螺纹孔及定位孔的相关尺寸要求，以保证满足单组件组合所需各技术要求，然后可通过工装将两件单组件组合成整体件，最后再在整体件下进行外圆锥面和台阶孔的精加工，以保证外圈精密台阶孔孔径及位置度满足最终设计尺寸要求，进而提高零件装配质量；本发明加工方法，通过分单组件进行加工，将零件切割后再重组为组件，最后精加工外圆锥面和台阶孔等精密尺寸的新工艺方案的实施，以及完善改进了装夹组合方案，最终消除了单件装夹变形，保证了外圈轮廓度及精密台阶孔相关尺寸及技术要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是多孔精密旋转件的空间结构示意图；

图2是本发明优选实施例的整体件第一状态的俯视结构示意图；

图3是图2的剖视主视结构示意图；

图4是本发明优选实施例的整体件第二状态的俯视结构示意图；

图5是图4的剖视主视结构示意图。

图例说明

10、多孔精密旋转件；101、螺纹孔；102、定位孔；103、外圆锥面；104、台阶孔；20、单组件；30、定位芯棒；40、固定螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1-图3，本发明的优选实施例提供了一种多孔精密旋转件加工方法，用于将毛坯件加工成型为多孔精密旋转件10，多孔精密旋转件10呈环形，其端面加工有沿周向依次设置且贯穿端面的螺纹孔101和定位孔102，其外圆面为外圆锥面103，其上加工有沿周向依次设置且贯穿壁面的台阶孔104，加工方法包括以下步骤：

将毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件20。

分别加工两件单组件20的端面、内环面、螺纹孔101及定位孔102。

采用工装将两件单组件20组合为整体件。

在整体件上加工出外圆锥面103和台阶孔104。

将整体件沿轴向剖分以形成多孔精密旋转件10。

本发明的多孔精密旋转件加工方法中，首先将毛坯件进行切割分为上下两件单组件，然后对各单组件的端面、内环面、螺纹孔及定位孔分别进行加工，以保证两件单组件的配合要求，接着通过组合工装将两件单组件组合为一个整体件，然后再将该整体件的外圆锥面及精密台阶孔进行加工，以保证最终设计要求，最后再将整体件沿轴向剖分形成多孔精密旋转件。本发明加工方法中，为精准把控零件状态，首先将零件切割成单组件进行管控，单组件控制两者配合的切割面的平面度、螺纹孔及定位孔的相关尺寸要求，以保证满足单组件组合所需各技术要求，然后可通过工装将两件单组件组合成整体件，最后再在整体件下进行外圆锥面和台阶孔的精加工，以保证外圈精密台阶孔孔径及位置度满足最终设计尺寸要求，进而提高零件装配质量；本发明加工方法，通过分单组件进行加工，将零件切割后再重组为组件，最后精加工外圆锥面和台阶孔等精密尺寸的新工艺方案的实施，以及完善改进了装夹组合方案，最终消除了单件装夹变形，保证了外圈轮廓度及精密台阶孔相关尺寸及技术要求。

可选地，如图3所示，进行步骤“将毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件20”时，采用线切割方式，沿毛坯件上待加工出台阶孔104的中心环线对毛坯件进行切割为单组件20。线切割方式切割效率高，切割后零件质量稳定、切割效果良好；且“沿毛坯件上待加工出台阶孔104的中心环线对毛坯件进行切割”，符合多孔精密旋转件的切割要求，可有效保证后期加工出的台阶孔满足设计尺寸要求。

可选地，如图2和图3所示，步骤“分别加工两件单组件20的端面、内环面、螺纹孔101及定位孔102”具体包括以下步骤：

对单组件20的原有端面、切割形成的切割面及内环面分别进行加工。

在单组件20上加工出连通原有端面和切割面的定位孔102。

在单组件20上加工出连通原有端面和切割面的螺纹孔101。

该加工步骤中，首先对单组件的端面、切割面及内环面分别进行加工，以确保零件两端及内圆的外形结构特征，然后再在加工完成的端面上加工定位孔和螺纹孔，从而可有效保证定位孔和螺纹孔的加工尺寸要求，且加工效率高。

本可选方案中，对单组件20的切割面进行加工时，磨削切割面使其平面度不大于0.01，且着色检查切割面是否连续不间断，如切割面着色不连续，则继续加工切割面直至满足要求，从而提高切割面的加工精度，满足单组件组合所需技术要求，以便后期两件单组件能够组合成整体件。

可选地，如图2-图5所示，步骤“采用工装将两件单组件20组合为整体件”具体包括以下步骤：

在单组件20上选出用于定位的定位孔102，及用于定位、固定的螺纹孔101。

将工装的定位芯棒30插入选出的两件单组件20对应的定位孔102中，以对两件单组件20进行定位。

将工装的固定螺钉40按顺序依次装入选出的螺纹孔101中固定，以对两件单组件20进行定位和固定。

取出定位芯棒30。

将工装的其余固定螺钉40一一装入剩余的螺纹孔101中固定。

该工艺步骤中，采用工装将两件单组件组合成整体件，操作简单；且前期通过分别对两件单组件20的端面、内环面、螺纹孔101及定位孔102的加工，提高后期加工出的多孔精密旋转件精度的同时，可有效保证两件单组件组合所需各技术要求，以便该工艺步骤中，将两件单组件进行组合成整体件，以便满足后期外圆锥面和台阶孔等高精度加工要求。

本可选方案中，进行步骤“在单组件20上选出用于定位的定位孔102，及用于定位、固定的螺纹孔101”时，以角向零孔为首孔，在两件单组件20的螺纹孔101和定位孔102中分别选出对称的两个定位孔102，及依次间隔设置的八个螺纹孔101。本可选方案中，选出的两个定位孔对称设置，满足定位要求的同时，可提高定位精度；八个螺纹孔应尽可能均匀设置，以便后期固定螺钉拧紧时，使两件单组件相对稳定，进而提高整体件的组合质量，使后期加工出的外圆锥孔和台阶孔能够满足高精度要求。

进一步地，将两件单组件20的八个螺纹孔101扣严孔径，使每个螺纹孔101的孔径公差不大于0.012mm，并以两件单组件20的切割面为基准，对八个螺纹孔101要求相对角向零孔的位置度不大于0.05mm，用于进一步提高整体件的组合质量，使后期加工出的外圆锥孔和台阶孔能够满足高精度要求。

本可选方案中，步骤“将工装的固定螺钉40按顺序依次装入选出的螺纹孔101中固定”具体包括以下步骤：

将固定螺钉40依次旋入八个螺纹孔101中。

按顺序依次用力矩扳手将锁紧螺钉旋紧于对应的螺纹孔101中。

本可选方案的具体实施例中，操作时，将固定螺钉40依次轻轻旋入(手带紧即可)八个螺纹孔101中，然后再按特定顺序依次用力矩扳手将锁紧螺钉旋紧于对应的螺纹孔101中，如图4所示，顺序为：1→5→6→2→3→7→8→4，或者为：1→5→6→2→7→3→4→8，或者为：1→5→6→2→8→4→3→7，或者为：2→6→5→1→3→7→8→4，或者为：2→6→5→1→7→2→4→8等，有效保证两件单组件组合固定时相对稳定，组合质量高的同时，还省时省力，提高组合效率。

实际加工时，在单组件设计状态中，明确单组件切割面平面度及定位孔要求，为此，单组件加工需将毛坯粗加工后线切割为两部分，并通过磨、钻、镗等工序达到设计状态要求，使其满足组件装夹配合精度要求；组件通过定位芯棒及固定螺钉等工装，将单组件装夹组合为整体件后，再通过精密数控车削及立、卧式加工工序，将零件外圆锥面及精密定位孔加工合格，保证最终尺寸要求；最后再根据设计要求，将组件端面精密孔安装台阶销进行整合后成组入库。

可选地，完成步骤“采用工装将两件单组件20组合为整体件”之后，且在进行步骤“在整体件上加工出外圆锥面103和台阶孔104”之前，还包括步骤：

精加工整体件上的定位孔102，进一步提高定位孔102的加工质量，降低前期定位芯棒对定位孔102的影响。

可选地，进行步骤“将毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件20”之前，还包括步骤：

对毛坯件待切割出的四部分分别进行标示。本可选方案中，将毛坯件四部分分别进行标示，以便后期区别、记录及重组，如图5所示，上部分左边为“零件号-1-1”、上部分右边为“零件号-1-2”、下部分左边为“零件号-2-1”、下部分右边为“零件号-2-2”。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多孔精密旋转件加工方法，用于将毛坯件加工成型为多孔精密旋转件(10)，所述多孔精密旋转件(10)呈环形，其端面加工有沿周向依次设置且贯穿端面的螺纹孔(101)和定位孔(102)，其外圆面为外圆锥面(103)，其上加工有沿周向依次设置且贯穿壁面的台阶孔(104)，其特征在于，加工方法包括以下步骤：

将所述毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件(20)；

分别加工两件所述单组件(20)的端面、内环面、所述螺纹孔(101)及所述定位孔(102)；

采用工装将两件所述单组件(20)组合为整体件；

在所述整体件上加工出所述外圆锥面(103)和所述台阶孔(104)；

将所述整体件沿轴向剖分以形成所述多孔精密旋转件(10)。

2.根据权利要求1所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，

进行步骤“将所述毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件(20)”时，采用线切割方式，沿所述毛坯件上待加工出所述台阶孔(104)的中心环线对所述毛坯件进行切割为所述单组件(20)。

3.根据权利要求1所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，步骤“分别加工两件所述单组件(20)的端面、内环面、所述螺纹孔(101)及所述定位孔(102)”具体包括以下步骤：

对所述单组件(20)的原有端面、切割形成的切割面及内环面分别进行加工；

在所述单组件(20)上加工出连通所述原有端面和所述切割面的所述定位孔(102)；

在所述单组件(20)上加工出连通所述原有端面和所述切割面的所述螺纹孔(101)。

4.根据权利要求3所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，

对所述单组件(20)的所述切割面进行加工时，磨削所述切割面使其平面度不大于0.01，且着色检查所述切割面是否连续不间断。

5.根据权利要求1所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，步骤“采用工装将两件所述单组件(20)组合为整体件”具体包括以下步骤：

在所述单组件(20)上选出用于定位的所述定位孔(102)，及用于定位、固定的所述螺纹孔(101)；

将所述工装的定位芯棒(30)插入选出的两件所述单组件(20)对应的所述定位孔(102)中，以对两件所述单组件(20)进行定位；

将所述工装的固定螺钉(40)按顺序依次装入选出的所述螺纹孔(101)中固定，以对两件所述单组件(20)进行定位和固定；

取出所述定位芯棒(30)；

将所述工装的其余固定螺钉(40)一一装入剩余的所述螺纹孔(101)中固定。

6.根据权利要求5所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，

进行步骤“在所述单组件(20)上选出用于定位的所述定位孔(102)，及用于定位、固定的所述螺纹孔(101)”时，以角向零孔为首孔，在两件所述单组件(20)的所述螺纹孔(101)和所述定位孔(102)中分别选出对称的两个所述定位孔(102)，及依次间隔设置的八个所述螺纹孔(101)。

7.根据权利要求6所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，

将两件所述单组件(20)的八个所述螺纹孔(101)扣严孔径，使每个所述螺纹孔(101)的孔径公差不大于0.012mm，并以两件所述单组件(20)的切割面为基准，对八个所述螺纹孔(101)要求相对角向零孔的位置度不大于0.05mm。

8.根据权利要求5所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，步骤“将所述工装的固定螺钉(40)按顺序依次装入选出的所述螺纹孔(101)中固定”具体包括以下步骤：

将所述固定螺钉(40)依次旋入八个所述螺纹孔(101)中；

按顺序依次用力矩扳手将所述固定 螺钉旋紧于对应的所述螺纹孔(101)中。

9.根据权利要求1所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，完成步骤“采用工装将两件所述单组件(20)组合为整体件”之后，且在进行步骤“在所述整体件上加工出所述外圆锥面(103)和所述台阶孔(104)”之前，还包括步骤：

精加工所述整体件上的所述定位孔(102)。

10.根据权利要求1所述的多孔精密旋转件加工方法，其特征在于，进行步骤“将所述毛坯件沿其周线切割为沿轴向依次设置的两件单组件(20)”之前，还包括步骤：

对所述毛坯件待切割出的四部分分别进行标示。

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