精密喷嘴的机械加工

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摘 要喷嘴是航空发动机燃烧室的重要零件.本文通过对喷嘴的结构及其工作原理进行介绍,对产生喷嘴裂纹的因素进行分析,确定了喷嘴的加工方法,对喷嘴的制造具有重要的指导意义.

关 键 词喷嘴;流量;调试技术

中图分类号V23文献标识码A文章编号1674-6708(2014)118-0191-02

0引言

喷嘴是航空发动机燃油系统的的一个主要元件,它的主要功用是按照发动机不同的工作状态,供给燃烧室合适数量的、具有良好雾化质量的燃油.其中喷嘴的供油量是保证发动机推力要求、影响燃烧效率和性能的一个主要指标.

本文根据喷嘴加工过程中产生裂纹的分析,对喷嘴的加工进行较为全面的分析和探讨.

1问题综述

喷嘴组件由20种单件组合而成,主要影响流量试验的是喷嘴和涡流器.零件在生产中主要存在以下问题:1.批生产零件内孔磨削后易产生裂纹,且由于孔小,磁粉检验和荧光检验无法直接对内孔进行检测.零件多个批次在氧化后生锈腐蚀.2.使用约1000H修理机燃油喷嘴时,发现发动机喷嘴有3件断裂情况.其中一件在拆卸时断裂,另两件在复装试验时断裂.目视断裂面有新旧两种断口(见图1).

2根源确认

上面对燃油喷嘴的工作原理进行了说明,下面对影响喷嘴流量的因素进行分析:

1)工艺规程工序安排不合理,内孔车后反复进行内磨和手动研磨,无法有效控制接痕,内孔尺寸一致性差;

2)荧光检验、磁粉检验无法进行内孔φ5的检测,缺少喷嘴小孔的检测方法和专用仪器;

3)组件做流量试验时夹头夹紧力过大.

3可行性方案分析

工艺方案一:0领料-10数车-20-数车-30钳工-40流量试验-50检验-60真空淬火-70流量试验-80磁粉检验--90氧化-100检验

分析方案一:50检验前后均安排了流量试验工序,其中40工序流试要求:首件加工后去毛刺做流量试验,合格后加工另外零件,每加工5件抽查1件做流量试验.由于批量大,时时需送试验室进行试验,而试验设备为两机种共用,无法满足生产需要.70工序流量试验需要与涡流器配对进行,流量调好后在组件又要进行流试,需重新再调.

工艺方案二:0领料-10数车-20-数车-22荧光检验-25磁粉检验-30钳工-40检验-50真空淬火-60磁粉检验-70氧化-80检验

分析方案二:在进行22工序荧光检验后,连续2批出现生锈腐蚀,其原因是该材料为Cr12,含铬量比较低,荧光检验中有水,还未来得及烘干,在进行过程中已生锈.

工艺方案三:0领料-10数车-20-数车-30钳工-40检验―50真空淬火-55线切割-60磁粉检验-70氧化-80检验


经比较分析得出方案三为最优方案.

4防止产生裂纹的措施

4.1工艺路线进行调整

原工艺路线:

0领料-10数车-20车工-30研磨-32磨工-35检验-40真空淬火-50磨工-53磨工-55研磨-57研磨-60研磨-70钳工-80磁粉检验-90检验-100氧化-110检验.改进后工艺路线:

0领料-10数车-20-数车-30钳工-40检验-50真空淬火-60磁粉检验-70氧化-80检验

4.2材料与零件图纸一致

设计图纸材料要求为Cr12从2009年至今,加工材料实际为1Cr12MoV零件所有外委工序(磁粉检验、氧化、真空淬火)均需出临时资料会签.拟定措施:购部按设计图样要求采购材料Cr12.

4.3控制热处理变形

分析样机表面加工纹路,内外表面均无磨削痕迹,有车刀纹路.由于该零件热处理状态要求HRC≥58,故判断零件工艺路线安排为加工完所有尺寸后进行热处理,保证零件硬度要求,但现有热处理工艺对尺寸有较大影响,通过摸索淬火后尺寸变形量,进行工艺试验,对淬火前尺寸进行了调整.热处理工艺上进行调整,对零件摆放位置和变形进行控制.

4.4编制合理程序,加工达到样机水平(见图2)

4.5设计微型专用刀具

4.6改进组件流量调适专用

流量试验时需反复拆卸、装夹零件,修理时一次调试多达4-5次,而零件壁厚为0.79,易产生夹紧裂纹.将压板镀铜.

4.7使用专用测量仪器

目前MICRO-EPSILON米依使用柔性内窥镜检查内孔,内窥镜规格为φ0.5-φ4,可检查微孔表面质量、裂纹、划伤及多余物.

5经济效益分析

降低喷嘴加工成本:采用新工艺、新方法加工喷嘴,大大缩短了生产周期.原来每件零件需要20H,而采用数控刀具加工仅需8H.修理资料喷嘴已是必换件,每月需投产200件.按年加工2400件零件计算,每年可降低加工成本:(20-8)×2400×68(元/小时)等于195.84(万元)

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