盘环类钛合金产品工艺设计

盘环类钛合金产品工艺设计

1.影响薄弱环节薄件加工精度的因素图1显示了一种带环钛合金产品，它由收缩体和膨胀体组成，材料为t11钛合金。收缩体最大直径502mm,长233mm,最小壁厚(3.3±0.1)mm;扩张体最大直径261mm,长203.5mm,最小壁厚(2.2±0.1)mm。盘环类钛合金部件属于薄壁盘类结构件,锻件铸造应力大、加工过程中易产生尺寸变形;钛合金变形抗力大、导热性差,刀具易磨损,加工效率低。盘环类薄壁件加工一般采用数控车削,为此要对工件的装夹、刀具用量以及加工程序等方面进行工艺试验,从而有效减少薄壁件加工过程中出现的变形,保证加工精度。影响薄壁钛合金件加工精度的因素有很多,归纳起来主要有三个方面:(1)受力变形:因工件壁薄,在径向夹紧力的作用下容易产生变形,从而影响工件的尺寸精度。(2)受热变形:因工件较薄,加上钛合金导热性差,切削热会引起工件热变形使工件尺寸难以控制。(3)振动变形:在切削力(特别是径向切削力)的作用下,易产生振动变形,影响工件尺寸精度和表面粗糙度。2.加工、定量质量优化(1)工艺方案根据产品加工特点,采用工序分散和成组工艺技术,通过设计联接工装,控制工件装夹变形,提高工件定位精度和装夹效率;合理选择标准刀具,通过优化走刀路径和切削用量,保证产品数控加工质量和加工效率。(2)工艺流程扩张体:锻件→粗车小端→粗车大端→探伤→半精车小端→半精车大端→自然时效→精车小端→精车大端→检验。收缩体:锻件→粗车大端→粗车小端→探伤→半精车大端→半精车小端→自然时效→精车大端→精车小端→检验。3.外螺纹串联工装加工工艺(1)扩张体工装设计为了克服扩张体加工变形,保证产品加工精度,采用联接圆盘、定位挡块、组合压板及外螺纹联接环等机床轴向装夹工装,如图2、图3所示。图2扩张体圆盘联接工装工作原理:用自定心卡盘撑紧联接圆盘内圆→车圆盘端面见光→首件按工序要求找正工件外圆跳动量,用四个组合压板均匀压紧工件→用四个均布径向定位挡块紧贴工件外圆(挡块有三个不同的圆弧面,对应不同的工序外圆)拧紧螺钉→按车削程序加工首件→首件加工完成后,松开四个成组压板→松开上方相邻的两个定位挡块→卸下首件→清理定位面上的切屑→第2件产品贴紧未松开的两个定位挡块,用四个组合压板压紧工件→其余两个定位挡块贴紧工件外圆拧紧螺钉→按车削程序加工第2件。依次顺序加工其余件,最终完成该工序批次加工。图3所示外螺纹联接工装工作原理:用自定心卡盘夹紧圆盘工装外圆→车圆盘端面见光→用四个均布内六角圆柱头螺钉压紧外螺纹联接环→按工序要求检验外螺纹联接环内圆跳动量→旋紧工件,按车削程序完成首件加工→旋开工件。依次顺序加工其余件,最终完成该工序批次加工。(2)收缩体工装设计为了克服收缩体加工变形,保证产品加工精度,采用联接圆盘、定位挡块、组合压板及内螺纹联接环等机床轴向装夹工装,如图4、图5所示。图4收缩体圆盘联接工装工作原理:用自定心卡盘夹紧联接圆盘外圆→车圆盘端面见光→按工序要求找正工件外圆跳动量,用四个组合压板压紧工件→用四个均布径向定位挡块紧贴工件外圆拧紧螺钉(挡块有三个不同的圆弧面,对应不同的工序外圆)→按车削程序加工首件→首件加工完成后,松开四个成组压板→松开上方相邻两个定位挡块→卸下首件→清理定位面上的切屑→第2件产品贴紧未松开的两个定位挡块,用四个组合压板压紧工件→其余两个定位挡块贴紧工件外圆拧紧螺钉→按车削程序加工第2件。依次顺序加工其余件,最终完成该工序批次加工。图5内螺纹联接工装工作原理:用自定心卡盘夹紧联接圆盘外圆→车圆盘端面见光→用四个内六角圆柱头螺钉拧紧内螺联接环→按工序要求检验内螺环工装外圆跳动量→旋紧工件,按车削程序完成首件加工→旋开工件。依次顺序加工其余件,最终完成该工序批次加工。4.数控车床及工装(1)扩张体工艺装备根据扩张体工件和工装外形尺寸,选用的数控车床及工装如表1所示。(2)收缩体工艺装备根据收缩体工件和工装外形尺寸,选用的数控机床及工装如表2所示。5.数控刀具参数的确定(1)扩张体加工用标准刀具根据扩张体工序加工内容和数控车床刀库容量,合理选择数控车床用标准刀具,通过优化走刀路径和切削用量,保证工件、刀具通过一次定位、夹紧完成工序加工,选用的数控刀具及参数如表3所示。(2)收缩体加工用标准刀具根据收缩体工序加工内容和数控车床刀库容量,合理选择数控车床用标准刀具,通过优化走刀路径和切削用量,保证工件、刀具通过一次定位、夹紧完成工序加工,选用的数控刀具及参数如表4所示。6.系统的设计与实现根据扩张体和收缩体金属件型面车加工特点,采用相对独立的CAM系统软件MasterCAM,通过对工序工艺附图进行几何建模、交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块,优化完成了相关工序加工程序。7.工装设计、加工技术如薄壁盘环类钛合金数控车削技术,结合工厂实际加工情况,采用数控车床,设计使用联接圆盘工装,通过合理选择数控刀具,保证了工件、刀具