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摘要 :本項目以蜂窩零件為載體,結合機匣廠蜂窩類零件的結構特點以及在加工、周轉過程中存在的薄弱環節,制定典型蜂窩零件加工、周轉保護方案,針對性地對蜂窩類零件進行防護,減少劃碰傷和多余物等問題。主要通過設計加工周轉一體的保護工裝、周轉保護工裝、改變下屑方向、改變敏感部位的加工路線等措施來實現對零件的保護。
關鍵詞 :蜂窩 ;保護 ;工裝 ;多余物
引言
金屬蜂窩壁板結構作為一種新型輕質耐高溫結構,因金屬蜂窩是一種不連續材料,故蜂窩具有密度小、質量輕,低強度、剛性高和抗沖擊性能高的特點 ;且高溫合金材質具備良好的隔熱性,耐高溫、耐腐蝕性能,已經廣泛應用于航空發動機的部件中。 我單位主制的零件中有多個零件具有蜂窩結構,這些零件在現場的加工中由于蜂窩件的保護不完善,每年都有蜂窩的磕碰傷、壓傷、切屑劃傷等現象的發生,導致蜂窩零件的報廢和返修。另外一些蜂窩焊接件帶有空腔結構,容易進入多余物,增加了蜂窩組件的保護難度,在防止蜂窩損傷的同時還要考慮多余物的防護。
1 技術方案制定
質量日報的數據結合現場調研,得出結論 :70% 的蜂窩磕碰傷是在周轉過程中發生的, 包括操作者和發送員的周轉,其余 30% 是在加工過程中下屑刮傷,洗滌過程中磕碰傷。根據以上分析,對蜂窩的保護最好是設計加工和周轉一體的保護工裝,減少拆裝次數,盡量不影響零件的原有加工效率和生產周期。
1.1 保護方案的制定
(1)保護部位結構緊湊,應實現多部位的同時保護,在保護蜂窩的同時還可以對焊接腹板通氣孔、焊縫部位一同保護。
(2)不能發生干涉現象 :避免加工干涉和夾具干涉,避開刀路和裝夾定位面等。(3)應輕便,重量不能太大,人工拆裝省力。(4)保護工裝上的小部件便于管理。
1.2 保護方案
1- 堵孔方案保護工裝主要由前半環和后半環組成。前后半環形成的錐面腔將蜂窩和焊縫全部包容在內,對二者進行保護。兩個半環之間設置有配合止口,其作用便于前后半環安裝準確和防止細長切屑鉆入配合縫隙損壞蜂窩 ;前后半環設計成錐面形式,與零件形狀貼合,兩者的錐角稍大于零件型面錐角,和零件接觸點之間的距離稍小于零件距離,目的是產生一個卡緊零件的力量,防止工裝在零件上滑動。前后半環材料采用密度較小的鋁合金或非金屬材料,工裝質量較小,便于操作。
1.3 保護方案
2- 彈性膠圈方案第二套保護工裝方案與第一套方案比較相似,不同點在于前后半環在貼合錐面上設計了彈性圈結構,借助前后半環的夾緊力以及彈性圈的彈力,彈性膠圈壓合在腹板的錐面上緊密的貼合,防止多余物的進入,包容重點的 3 個部位,不用再針對腹板腔孔進行堵孔保護設計。需要注意的是彈性圈需要有足夠大的截面尺寸,保證產生適合的彈性變形貼合在腹板錐面上。總體來講,第二種方案的保護密封性較第一種好,對后續產生的細小切屑起到很好的阻擋作用,所以,首選方案為第二種的彈性膠圈方案。
1.4 保護方案
3- 開口環方案開口環方案的保護工裝,工裝的主體是一個帶有開口結構的薄壁環形件,在使用時將開口槽收緊,整體套在蜂窩的內表面上,前后擋邊限制開口環的軸向移動。開口環的壁厚要小,應能保證一定的彈性,擋邊的厚度要薄,不能突出零件加工表面,擋邊與加工面之間留有一定的間隙,保證焊料的車削加工,不影響刀具的軌跡和影響裝夾。開口環的開口距離要適當,保證突出的擋邊可以順利裝入蜂窩環件。開口槽要設計成斜面形式,保證在縮小開口時蜂窩表面可以完全遮擋。
1.5 保護方案
4- 插環方案插環方案的保護工裝,工裝主體為兩個帶臺的薄壁環形件,即前環和后環。兩者從零件的兩個方向上插入零件。后環與零件蜂窩配合,前環再插入后環上,二者的臺階面與零件蜂窩端面接觸后,采用緊定螺釘鎖緊穿過后環,頂緊在后環的內表面上,鎖緊保護裝置。為防止與車加工的夾具壓板干涉,前后環要盡可能的薄,同時緊定螺釘的位置要與壓板位置錯開,做成壓板數量的整數倍。前后環材料采用鋁制輕合金材料,降低工裝的質量,便于操作。
1.6 保護方案
5- 橡膠套保護方案本方案采用橡膠類材料作為保護蜂窩件的配合材料,將零件的蜂窩部分全部包容起來。為防止與零件脫離,蜂窩兩側的保護面設計成斜面形式,斜面開口部位尺寸略小于蜂窩寬度。在裝入零件時,零件蜂窩表面順次接觸斜面,由于橡膠具有一定的彈性,錐面下端產生一定的彈性變形,將蜂窩側面夾緊。此蜂窩保護方案可以將蜂窩以外的部位全部露出,可以在熒光檢查工序使用。
1.7 保護方案
6- 夾層方案夾層方案綜合考慮降低加工過程中裝夾零件的復雜性而構思的。保護工裝主要由 3 部分組成,即固定環、彈性夾層和錐環鎖緊裝置。為增大固定環外張的幅度,將固定環錐面部位開出徑向槽。在漲緊蜂窩的過程中要考慮適應漲緊力度,僅僅貼緊,輕微壓合即可,依靠摩擦力固定在蜂窩上。
2 試驗加工
蜂窩保護夾具,工裝的材料為鋁,具有一定的剛性,可以很好地起到保護作用,之前設計的彈性膠圈改為了麻繩,防止其遇冷卻液后老化,同時可以起到密封的作用。它是加工周轉一體的保護工裝,加工前將工裝安裝到零件上,最終將檢驗前的洗滌工序卸下。熒光檢查工序,只檢查機加表面,保護工裝包容面不檢查,且檢查時熒光液為刷涂,可以使用。噴涂工序也可以帶著工裝周轉,承制單位在保護工裝的基礎上,用膠布和銅皮對非噴涂區域進行保護(包括保護工裝)。 在最終檢驗前的洗滌工序,需要清洗整個零件,所以必須將保護工裝卸下,洗滌后的多余物檢查工序要檢查封閉腔內是否有多余物,也不能使用。在試驗的過程中,保護工裝和鏜斜孔工序夾具壓蓋上的加強筋有輕微干涉,對壓蓋輕微改動,干涉處車加工掉 1mm后可正常使用,最終檢驗時零件蜂窩完好,腔內無多余物。缺點 :安裝保護工裝后,零件明顯加重,操作者在搬運零件時有些吃力 ;隨行保護工裝,需要根據每批零件的數量,同時派制多套工裝,成本較高,增加管理難度。
結語
零件如果焊接有蜂窩,在編制工藝規程的時候,就要考慮加工過程中對蜂窩的保護,否則在后期設計保護工裝時,不可避免地會出現保護工裝和已有的夾具、測具等產生干涉的現象,需要更改已有的夾具、測量方法等,才能進行蜂窩保護。保護工裝的結構沒有統一的樣式,需要根據零件的結構特點和具體的工藝路線確定,但是都需要遵循以下基本原則 :(1)如果零件上有其他部位需要保護,應盡量實現多部位的同時保護,這樣可以減少操作步驟,減少操作者的勞動強度,節約成本。(2)如果保護工裝上有螺釘、螺帽等容易丟失的小零件,最好在保護工裝上設計出專用的結構,在小零件不使用時可以放置,防止丟失。(3)如果保護工裝上的連接件距離車加工表面較近,為了防止下屑纏繞在連接件上,帶動保護工裝產生周向運動,連接件最好不要突出保護工裝。
參考文獻
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作者:吳宏春 陳熙 康可可 陳虹宇 張博 單位:空軍駐沈陽黎明公司軍代表室