一种带前后安装边的回转曲面零件旋压方法技术

本发明专利技术公开一种带前后安装边的回转曲面零件旋压方法，步骤一、将锻件车加工到旋前尺寸；步骤二、对中间段进行旋压，将零件大端背面车成台阶面，同时去除模胎端面台阶，使大安装边背面与模胎端面贴合，保持零件轴线与模胎轴线平行；在零件小端外圆边缘处倒角；步骤三、以旋压面为车加工基准，对非旋压段进行精车加工；通过控制壁厚减薄量使旋压伸长量得到稳定；通过理论分析和旋压试验，确定了旋压模胎的形面结构和定位压紧方式，使旋压伸长沿着要求的方向变化，从而防止了形面畸变；突破了零件加工靠大、小端定位的传统思想，开创了一条以曲面为加工基准的新思路，实现了旋压形面与机加工表面之间的协调统一。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于航空制造领域，属于机械加工范畴，涉及一种带前后安装边的回转曲面零件旋压方法。
技术介绍
航空发动机燃烧室机匣内套主体部分由前、后两段经过电子束焊接而成，两段毛坯都是GH141锻件。设计要求对内套前段中间部分进行旋压强化，以提高强度、硬度和抗疲劳性能。由于零件结构的特殊性和旋压变形的不均匀性，内套前段旋压变形量很大，引起非旋压段的变形也很大。由于缺乏锻件毛坯旋压经验和可资借鉴的技术资料，原工艺没有搞清这种结构的旋压变形特点，旋压质量很不稳定，不时出现旋压段断裂、旋压面皲裂、壁厚超差，以及偏心、椭圆、旋压面轴向错位等一系列问题，偶尔还出现因内套前段旋压变形大而导致的组件超差或报废，质量损失很大。1)GH141锻件的强力旋压，在我国航空发动机制造业上还是一个新的课题，以前其它单位在加工该零件时，分别在锻造、机械加工、热处理、强力旋压等工序，不同程度都出现过裂纹现象。2)零件大小头偏心是目前旋压的又一难题，造成零件组合后无法组合加工，甚至造成组件报废，如图1和图2。3)形面轮廓度差设计图要求旋压面轮廓度为0.5mm，实际最小间隙是0，最大间隙是3mm，零件超差使用。4)旋压伸长量变化大，无法控制内外安装边余量分配旋压前、后壁厚都合格，但是旋压伸长量相差很大，实际相差2-6mm，造成旋压后小端法兰边正面或者反面车加工余量不足。
技术实现思路
本专利技术目的在于提出一种带前后安装边的回转曲面零件旋压方法，解决内套旋压裂纹、型面轮廓度大和旋压伸长量不稳定等问题，实现零组件的加工要求。本专利技术是通过下述的技术方案实现的：一种带前后安装边的回转曲面零件旋压方法，包括以下步骤：步骤一、将锻件车加工到旋前尺寸已知旋后长度、旋后壁厚、旋后圆弧半径和旋前壁厚，计算旋前长度；规定旋前旋压段形状为圆弧，给定旋前圆弧半径，旋前长度等于旋后长度减去旋压伸长量，旋压段的纵剖面为圆弧曲线，采用微积分方法求解圆弧曲面回转体的体积，圆弧曲面回转体体积计算公式如下： V = ∫ x 1 x 2 π [ y 2 - ( b / c o s α ) 2 ] d x ]]>其中： y = y 0 + R 2 - ( x - x 0 ) 2 ]]>α＝tan-1[(x-x0)/(y-y0)]式中：x为圆弧上一点的横坐标，y为圆弧上一点的纵坐标，x0为圆弧圆心的横坐标，yo为圆弧圆心的纵坐标，R为圆弧半径，b为曲面壁厚，α为圆弧上一点到圆弧圆心的连线与y轴的夹角，x1为圆弧起点的横坐标，x2为圆弧终点的横坐标；旋前、旋后体积的计算公式如下：旋前旋压段体积：其中：α＝tan-1[(x-x01)/(y-y01)]式中：x为旋前圆弧上一点的横坐标，y为旋前圆弧上一点的纵坐标，x01为旋前圆弧圆心的横坐标，yo1为旋前圆弧圆心的纵坐标，R1为旋前圆弧半径，b1为旋前曲面壁厚，α为旋前圆弧上一点到圆弧圆心的连线与y轴的夹角，x1为旋后圆弧起点的横坐标，x2为旋前圆弧终点的横坐标，h为旋压伸长量；旋前圆弧圆心坐标x01和y01按下列方程组求解：(x1+h-x01)2+(y1-y01)2＝R12(x2-x01)2+(y2-y01)2＝R12旋后旋压段体积：其中：α＝tan-1[(x-x02)/(y-y02)]按体积不变定律列方程：V旋前＝V旋后式中：x为旋后圆弧上一点的横坐标，y为旋后圆弧上一点的纵坐标，x02为旋后圆弧圆心的横坐标，yo2为旋后圆弧圆心的纵坐标，R2为旋后圆弧半径，b2为旋后曲面壁厚，α为旋前圆弧上一点到圆弧圆心的连线与y轴的夹角，x1为旋后圆弧起点的横坐标，x2为旋后圆弧终点的横坐标；采用旋压伸长量小步长递增逼近法求解出给定壁厚减薄量Δb＝b2-b1所对应的旋压伸长量h；根据上述参数将锻件车加工到旋前尺寸；步骤二、对中间段进行旋压将零件大端背面车成台阶面，同时去除模胎端面台阶，使大安装边背面与模胎端面贴合，保持零件轴线与模胎轴线平行；在零件小端外圆边缘处倒角，在大安装边处采用环形压板压和紧螺栓将大安装边与模胎固定；采用分道次旋压的方法，每旋压一段，使旋轮沿该段终点的切向退出；步骤三、以旋压面为车加工基准，对非旋压段进行精车加工。进一步，对中间段进行旋压时，将旋压段分成4段旋压。进一步，所述步骤二，在零件小端外圆边缘处倒角30°。本专利技术具有如下优点：1)采用微积分方法，通过高级语言进行编程计算，找到了旋压伸长量与壁厚减薄量之间的关系，在此关系指导下，通过控制壁厚减薄量使旋压伸长量得到稳定。2)打破了以往一道次旋压理念，通过分道次旋压，减小了材料的延伸阻力，解决了旋压抗力过大而导致的断裂问题，提高了形面质量。3)通过理论分析和旋压试验，确定了旋压模胎的形面结构和定位压紧方式，使旋压伸长沿着要求的方向变化，从而防止了形面畸变。4)突破了零件加工靠大、小端定位的传统思想，开创了一条以曲面为加工基准的新思路，实现了旋压形面与机加工表面之间的协调统一。本专利技术可用于航空发动机燃烧室机匣内套前段旋压型面的加工。也适用于航天发动机及其它行业有类似结构要求的旋压零件的加工。【附图说明】图1切入外旋压面情况图2切入内旋压面情况图3壁厚减薄与旋压伸长图4圆弧曲线回转体体积计算原理图图5旋压前、后旋压段形状和尺寸变化图6分道次旋压图7大端定位压紧方式图8零件和模胎总体结构图9以旋压面为车加工基准【具体实施方式】下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细描述：本专利技术带前后安装边的回转曲面零件旋压方法具体步骤如下：先将锻件车加工到旋前尺寸，然后对中间段进行旋压，之后对非旋压段进行精车加工即可。零件旋压是一种变薄旋压。按照体积不变定律，要在旋压后保证零件的形状和尺寸，就必须搞清旋压段壁厚减薄与形状、直径和长度的变化规律，进而确定旋压前毛坯的形状和尺寸。如图3所示，壁厚减薄与旋压伸长。已知旋后长度、旋后壁厚和旋后圆弧半径，设计又给定了旋前壁厚，还需要确定旋前圆弧半径和旋前长度两个尺寸。为了简化工艺和方便计算，规定旋前旋压段形状仍然是圆弧，并且给定旋前圆弧半径的具体数值，这样就剩下一个旋前长度尺寸需要求解了。因为，旋前长度＝旋后长度－旋压伸长量，而旋压伸长是由壁厚减薄引起的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带前后安装边的回转曲面零件旋压方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将锻件车加工到旋前尺寸已知旋后长度、旋后壁厚、旋后圆弧半径和旋前壁厚，计算旋前长度；规定旋前旋压段形状为圆弧，给定旋前圆弧半径，旋前长度等于旋后长度减去旋压伸长量，旋压段的纵剖面为圆弧曲线，采用微积分方法求解圆弧曲面回转体的体积，圆弧曲面回转体体积计算公式如下：V=∫x1x2π[y2-(b/cosα)2]dx]]>其中：α＝tan‑1[(x‑x0)/(y‑y0)]式中：x为圆弧上一点的横坐标，y为圆弧上一点的纵坐标，x0为圆弧圆心的横坐标，yo为圆弧圆心的纵坐标，R为圆弧半径，b为曲面壁厚，α为圆弧上一点到圆弧圆心的连线与y轴的夹角，x1为圆弧起点的横坐标，x2为圆弧终点的横坐标；旋前、旋后体积的计算公式如下：旋前旋压段体积：其中：α＝tan‑1[(x‑x01)/(y‑y01)]式中：x为旋前圆弧上一点的横坐标，y为旋前圆弧上一点的纵坐标，x01为旋前圆弧圆心的横坐标，yo1为旋前圆弧圆心的纵坐标，R1为旋前圆弧半径，b1为旋前曲面壁厚，α为旋前圆弧上一点到圆弧圆心的连线与y轴的夹角，x1为旋后圆弧起点的横坐标，x2为旋前圆弧终点的横坐标，h为旋压伸长量；旋前圆弧圆心坐标x01和y01按下列方程组求解：(x1+h‑x01)2+(y1‑y01)2＝R12(x2‑x01)2+(y2‑y01)2＝R12旋后旋压段体积：其中：α＝tan‑1[(x‑x02)/(y‑y02)]按体积不变定律列方程：V旋前＝V旋后式中：x为旋后圆弧上一点的横坐标，y为旋后圆弧上一点的纵坐标，x02为旋后圆弧圆心的横坐标，yo2为旋后圆弧圆心的纵坐标，R2为旋后圆弧半径，b2为旋后曲面壁厚，α为旋前圆弧上一点到圆弧圆心的连线与y轴的夹角，x1为旋后圆弧起点的横坐标，x2为旋后圆弧终点的横坐标；采用旋压伸长量小步长递增逼近法求解出给定壁厚减薄量Δb＝b2‑b1所对应的旋压伸长量h；根据上述参数将锻件车加工到旋前尺寸；步骤二、对中间段进行旋压将零件大端背面车成台阶面，同时去除模胎端面台阶，使大安装边背面与模胎端面贴合，保持零件轴线与模胎轴线平行；在零件小端外圆边缘处倒角，在大安装边处采用环形压板压和紧螺栓将大安装边与模胎固定；采用分道次旋压的方法，每旋压一段，使旋轮沿该段终点的切向退出；步骤三、以旋压面为车加工基准，对非旋压段进行精车加工。...

【技术特征摘要】
1.一种带前后安装边的回转曲面零件旋压方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将锻件车加工到旋前尺寸已知旋后长度、旋后壁厚、旋后圆弧半径和旋前壁厚，计算旋前长度；规定旋前旋压段形状为圆弧，给定旋前圆弧半径，旋前长度等于旋后长度减去旋压伸长量，旋压段的纵剖面为圆弧曲线，采用微积分方法求解圆弧曲面回转体的体积，圆弧曲面回转体体积计算公式如下： V = ∫ x 1 x 2 π [ y 2 - ( b / c o s α ) 2 ] d x ]]>其中：α＝tan-1[(x-x0)/(y-y0)]式中：x为圆弧上一点的横坐标，y为圆弧上一点的纵坐标，x0为圆弧圆心的横坐标，yo为圆弧圆心的纵坐标，R为圆弧半径，b为曲面壁厚，α为圆弧上一点到圆弧圆心的连线与y轴的夹角，x1为圆弧起点的横坐标，x2为圆弧终点的横坐标；旋前、旋后体积的计算公式如下：旋前旋压段体积：其中：α＝tan-1[(x-x01)/(y-y01)]式中：x为旋前圆弧上一点的横坐标，y为旋前圆弧上一点的纵坐标，x01为旋前圆弧圆心的横坐标，yo1为旋前圆弧圆心的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李新孝，党文哲，毛克亮，高瑛，黄应军，张军强，燕全社，
申请(专利权)人：中航动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61