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摘要：对于非标框架类零件，因需求量少，一般很少制作专用的工装夹具，但使用时为保证框架类零件的互换性，就要对焊接及加工过程中的变形加以控制。如何减小非标框架类零件铆焊制作变形及机械加工变形是本论文阐述的重点，下面以某航空发动机试车台发动机预装架为例，重点介绍。
关键词：铆焊 机加 变形控制 互换性
1.概述：
该发动机预装架为非标框架类零件，需求量少，只要两个，但要求在同一个安装平台上具有互换性，这对加工变形的控制提出了很高的要求。该预装架的制作，涉及到材料、焊接、热处理、简易工装设计、机械加工等多个学科的知识，难度大。
2.主要技术条件分析
2.1 .尺寸要求
预装架安装座宽度方向中心尺寸490±0.1mm，安装座长度方向中心尺寸976±0.1mm，且两件预装架尺寸中心对角线偏差不超过0.15mm，前安装座的中心与发动机安装板的中心重合一致，相差不超过±0.1mm。
2.2.零件表面粗糙度
零件的加工面粗糙度要求较高，发动机输扭轴安装面及工艺基准板底面粗糙度Ra为0.8μm，因而在加工表面时，采用低进给量来保证其表面粗糙度要求。其余各面的表面粗糙度要求，一般的加工即可达到。
3.铆焊制作
3.1.材料准备
零件主要采用80×40×3.5mm和50×40×3.5mm两种规格的矩形钢管，材料为合金结构钢30CrMnSiA。按工艺拆解的零件图，铆工下料后，铣工定长，铣不同角度和弧度的焊接贴合面，保证焊接处的贴合良好，减小焊接应力及变形。
在铆焊平台上，焊接安装座中心定位轴，以轴中心为基准，组合各件（安装座组焊时底边留5mm加工余量），各零件中心直线度偏差<0.2mm，焊后校正平直。
3.2. 焊前准备
合金结构钢30CrMnSiA含碳量0.28%～0.34%，属于中碳调质钢，具有很高的强度和硬度，但韧性相对较低，焊接性能一般，焊接容易产生裂纹及气孔。所以焊前需做以下准备工作：
3.2.1.四个安装座组焊时底边留5mm焊后加工余量；
3.2.2.焊缝及周边区域内先用丙酮擦除油污，再用砂布、钢丝球等将待焊部位清理干净，以防止产生气孔、夹渣等缺陷；
3.2.3.选择正确的焊接材料，控制焊缝的化学成分，限制有害杂质的含量；
3.2.4.为防止焊接时产生裂纹，焊材使用前必须进行干燥处理；
3.2.5.针对30CrMnSiA薄板进行焊接工艺试验，并根据焊接工艺评定制定合理的《焊接工艺指导书》。
3.3. 焊接工艺
為合理控制焊接热循环，改善焊接应力状态和消除氧化物、硫化物以及低熔点共晶体的有害作用，经过权衡对比各种焊接方法，决定本零件采用热量集中的焊接方法，即手工钨极氩弧焊。
3.3.1.焊接材料：直径为φ2mm的H08Mn2NiMoA焊丝。
3.3.2.焊接规范参数：焊接电流I=130A～140A，焊接速度V=120 mm/min～150mm/min，保护气体流量Ar=10 L/min ～15L/min。
3.3.3.钨极直径=φ3.2mm ，喷嘴直径=φ8 mm ～φ11mm。
3.3.4.焊接步骤：焊缝长度上每隔40mm长点焊固定，再进行连续焊。
3.3.5.焊后焊缝及热影响区采用石棉粉保温，缓冷。
3.3.6.修整焊缝，校正焊接变形。
3.4. 效果检查
预装架为重要零件，焊后对焊缝进行X射线探伤，无裂纹、夹渣等缺陷。外形尺寸进行了检查，变形量<0.2mm，符合变形≤±0.1mm的工艺要求。事实证明，该焊接方法成功解决了30CrMnSiA薄板焊接中的易变形、开裂、焊缝不平整等难题。
3.5.人工时效
预装架铆焊制作后，内部残余较大的焊接应力。该预装架用于振动场合，需要各安装尺寸保持长期稳定，因此要消除内应力。安排去应力退火的工序，消除内部残余应力，减小零件的变形和焊缝的开裂。
4.机械加工
图纸施工阶段，因对铆焊变形量的大小不能确定，焊后加工面一般留有5mm左右的加工余量。而在机械加工工程中，一次去除这么多的余量，会产生较大的加工内应力，使用过程中应力释放，会导致变形超过允许值的情况发生。为此，要采用分步加工的方法：先粗加工，粗加工时产生较大的内应力通过去应力退火消除；然后精加工。因此时加工余量少，应力和变形就小，稳定性好，满足图纸尺寸及使用要求。
4.1.粗加工
针对一次加工余量多，加工难度较大的特点，安排粗加工工序。在T68卧式镗床上进行粗加工，各尺寸根据需要留有1～2mm的加工余量。
4.2.人工时效
按工艺要求，现场检查各尺寸合格后，为减小粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，预装架送至热处理车间进行去应力退火。
4.3.精加工
采用龙门磨床，平磨四处工艺基准板底面，即加工基准面。在型号为TH61125的数控卧式加工中心上精加工，以工艺基准面为支撑，利用弯板等工装夹紧，四个装夹点均匀分布，装夹力均匀，装夹牢固，加工四处安装定位孔及输扭轴安装面和安装孔。
4.4.外观处理
未加工表面扩平腻子，喷防锈底漆及天蓝色面漆各两遍。
5.结论
根据最终检验测量的尺寸，得出该两个预装架中心尺寸偏差<0.15mm，具有互换性。车台安装时，按两个预装架计算出的理论中心值，确定四处定位点的位置，安装定位轴。先后安装两个预装架，尺寸吻合，具有互换性，且经过用户一段时间的使用，未出现任何问题。事实证明，按本论文所述的工艺方法制作的两个预装架，焊接及机加应力消除的效果较好，变形控制的理想，精加工尺寸精确。该工艺方法很好的解决了前面提到的变形及应力消除的难题。
本论文以某发动机预装架制作为例，介绍了非标框架类零件加工变形的各项控制措施，从焊接前的准备，到焊接过程及其后的机械加工过程，以及工序的安排，这些方法对提高框架类零件的尺寸精度及使用稳定性有很大的帮助。
参考文献：
[1] 成大先. 机械设计手册. 5版. 北京： 化学工业出版社，2008.
[2] 焊接学会. 焊接手册. 北京：机械工业出版社，2007.
[3] 杨叔子. 机械加工工艺师手册. 2版. 北京：机械工业出版社，2010.
关键词：铆焊 机加 变形控制 互换性
1.概述：
该发动机预装架为非标框架类零件，需求量少，只要两个，但要求在同一个安装平台上具有互换性，这对加工变形的控制提出了很高的要求。该预装架的制作，涉及到材料、焊接、热处理、简易工装设计、机械加工等多个学科的知识，难度大。
2.主要技术条件分析
2.1 .尺寸要求
预装架安装座宽度方向中心尺寸490±0.1mm，安装座长度方向中心尺寸976±0.1mm，且两件预装架尺寸中心对角线偏差不超过0.15mm，前安装座的中心与发动机安装板的中心重合一致，相差不超过±0.1mm。
2.2.零件表面粗糙度
零件的加工面粗糙度要求较高，发动机输扭轴安装面及工艺基准板底面粗糙度Ra为0.8μm，因而在加工表面时，采用低进给量来保证其表面粗糙度要求。其余各面的表面粗糙度要求，一般的加工即可达到。
3.铆焊制作
3.1.材料准备
零件主要采用80×40×3.5mm和50×40×3.5mm两种规格的矩形钢管，材料为合金结构钢30CrMnSiA。按工艺拆解的零件图，铆工下料后，铣工定长，铣不同角度和弧度的焊接贴合面，保证焊接处的贴合良好，减小焊接应力及变形。
在铆焊平台上，焊接安装座中心定位轴，以轴中心为基准，组合各件（安装座组焊时底边留5mm加工余量），各零件中心直线度偏差<0.2mm，焊后校正平直。
3.2. 焊前准备
合金结构钢30CrMnSiA含碳量0.28%～0.34%，属于中碳调质钢，具有很高的强度和硬度，但韧性相对较低，焊接性能一般，焊接容易产生裂纹及气孔。所以焊前需做以下准备工作：
3.2.1.四个安装座组焊时底边留5mm焊后加工余量；
3.2.2.焊缝及周边区域内先用丙酮擦除油污，再用砂布、钢丝球等将待焊部位清理干净，以防止产生气孔、夹渣等缺陷；
3.2.3.选择正确的焊接材料，控制焊缝的化学成分，限制有害杂质的含量；
3.2.4.为防止焊接时产生裂纹，焊材使用前必须进行干燥处理；
3.2.5.针对30CrMnSiA薄板进行焊接工艺试验，并根据焊接工艺评定制定合理的《焊接工艺指导书》。
3.3. 焊接工艺
為合理控制焊接热循环，改善焊接应力状态和消除氧化物、硫化物以及低熔点共晶体的有害作用，经过权衡对比各种焊接方法，决定本零件采用热量集中的焊接方法，即手工钨极氩弧焊。
3.3.1.焊接材料：直径为φ2mm的H08Mn2NiMoA焊丝。
3.3.2.焊接规范参数：焊接电流I=130A～140A，焊接速度V=120 mm/min～150mm/min，保护气体流量Ar=10 L/min ～15L/min。
3.3.3.钨极直径=φ3.2mm ，喷嘴直径=φ8 mm ～φ11mm。
3.3.4.焊接步骤：焊缝长度上每隔40mm长点焊固定，再进行连续焊。
3.3.5.焊后焊缝及热影响区采用石棉粉保温，缓冷。
3.3.6.修整焊缝，校正焊接变形。
3.4. 效果检查
预装架为重要零件，焊后对焊缝进行X射线探伤，无裂纹、夹渣等缺陷。外形尺寸进行了检查，变形量<0.2mm，符合变形≤±0.1mm的工艺要求。事实证明，该焊接方法成功解决了30CrMnSiA薄板焊接中的易变形、开裂、焊缝不平整等难题。
3.5.人工时效
预装架铆焊制作后，内部残余较大的焊接应力。该预装架用于振动场合，需要各安装尺寸保持长期稳定，因此要消除内应力。安排去应力退火的工序，消除内部残余应力，减小零件的变形和焊缝的开裂。
4.机械加工
图纸施工阶段，因对铆焊变形量的大小不能确定，焊后加工面一般留有5mm左右的加工余量。而在机械加工工程中，一次去除这么多的余量，会产生较大的加工内应力，使用过程中应力释放，会导致变形超过允许值的情况发生。为此，要采用分步加工的方法：先粗加工，粗加工时产生较大的内应力通过去应力退火消除；然后精加工。因此时加工余量少，应力和变形就小，稳定性好，满足图纸尺寸及使用要求。
4.1.粗加工
针对一次加工余量多，加工难度较大的特点，安排粗加工工序。在T68卧式镗床上进行粗加工，各尺寸根据需要留有1～2mm的加工余量。
4.2.人工时效
按工艺要求，现场检查各尺寸合格后，为减小粗加工时产生的切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，预装架送至热处理车间进行去应力退火。
4.3.精加工
采用龙门磨床，平磨四处工艺基准板底面，即加工基准面。在型号为TH61125的数控卧式加工中心上精加工，以工艺基准面为支撑，利用弯板等工装夹紧，四个装夹点均匀分布，装夹力均匀，装夹牢固，加工四处安装定位孔及输扭轴安装面和安装孔。
4.4.外观处理
未加工表面扩平腻子，喷防锈底漆及天蓝色面漆各两遍。
5.结论
根据最终检验测量的尺寸，得出该两个预装架中心尺寸偏差<0.15mm，具有互换性。车台安装时，按两个预装架计算出的理论中心值，确定四处定位点的位置，安装定位轴。先后安装两个预装架，尺寸吻合，具有互换性，且经过用户一段时间的使用，未出现任何问题。事实证明，按本论文所述的工艺方法制作的两个预装架，焊接及机加应力消除的效果较好，变形控制的理想，精加工尺寸精确。该工艺方法很好的解决了前面提到的变形及应力消除的难题。
本论文以某发动机预装架制作为例，介绍了非标框架类零件加工变形的各项控制措施，从焊接前的准备，到焊接过程及其后的机械加工过程，以及工序的安排，这些方法对提高框架类零件的尺寸精度及使用稳定性有很大的帮助。
参考文献：
[1] 成大先. 机械设计手册. 5版. 北京： 化学工业出版社，2008.
[2] 焊接学会. 焊接手册. 北京：机械工业出版社，2007.
[3] 杨叔子. 机械加工工艺师手册. 2版. 北京：机械工业出版社，2010.