一种薄壁锥头燃烧室壳体和加工方法与流程

本发明涉及发动机壳体机械加工，具体涉及一种薄壁锥头燃烧室壳体和加工方法。

背景技术：

1、燃烧室壳体作为发动机的重要承载部件，其加工精度会直接影响后续装配及使用性能。为满足轻量化要求，部分燃烧室壳体采用薄壁结构，并在端部形成锥形结构，使壳体整体呈现壁厚较小、轴向尺寸较长且局部结构变化较大的特点。同时，在特定装配或使用条件下，还需要对燃烧室壳体的整体外包络尺寸进行严格控制，以避免局部外凸或变形影响后续装配。

2、现有燃烧室壳体通常由多个筒段、接头或裙部结构组焊形成，并在焊接后进行热处理，以获得所需的力学性能。然而，对于超高强度钢薄壁壳体而言，焊接应力以及后续热处理过程容易引起壳体变形，尤其是薄壁筒段容易产生圆度偏差、直线度偏差或局部外凸，使壳体实际外包络超出设计要求。现有加工过程中，通常在组焊及热处理完成后对壳体进行包络检测，并针对超差区域进行热校形，待壳体包络状态满足要求后再进行整体机械加工。但是，薄壁壳体经过焊接和热处理后产生的变形具有一定的不确定性，仅依靠热校形使壳体达到较高的整体包络精度，往往需要根据检测结果进行多次校形，不仅增加加工周期和能源消耗，也使加工稳定性受到影响。同时，薄壁壳体自身壁厚较小，可供机械修正的余量有限。

3、因此，如何降低薄壁燃烧室壳体在焊接及热处理变形情况下对反复热校形的依赖，并保证壳体整体外包络加工精度，成为了现有薄壁燃烧室壳体加工过程中需要解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种薄壁锥头燃烧室壳体和加工方法，解决现有技术中薄壁燃烧室壳体需反复热校形以保证外包络精度的技术问题。

2、为达到上述技术目的，本发明采取了以下技术方案：

3、一方面，本发明提供了一种薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，燃烧室壳体包括筒段、前裙和后裙，筒段具有薄壁区和多个加强环，包括以下步骤：对燃烧室壳体进行包络检测，确定超出包络要求的区域，并对超出包络要求的区域进行局部热校形；将局部热校形后的燃烧室壳体装夹于车床，对筒段进行包络检测，确定包络高点及包络高点所在的母线，并确定母线上加强环的加工余量以及前裙和后裙的加工余量；根据包络高点的位置和加工余量，调整燃烧室壳体相对于车床主轴轴线的位置，使包络高点与同一横截面上沿周向与包络高点相对的点相对于主轴轴线的径向距离相等，并在调整后的装夹位置下加工前裙和后裙的外圆，以形成加工基准；基于加工基准对前裙、后裙和加强环进行加工，使筒段的外包络不超出加工后的加强环外圆所限定的包络范围。

4、在一些实施例中，对超出包络要求的区域进行局部热校形，包括：对超出包络要求的区域施加局部压力，并在受压状态下对燃烧室壳体进行加热校形；校形后对加强环的圆度和薄壁区的直线度进行检测，在加强环的圆度和薄壁区的直线度满足预设要求时进行后续加工。

5、在一些实施例中，调整燃烧室壳体相对于车床主轴轴线的位置，具有允许偏移范围；允许偏移范围根据包络高点所在母线上各加强环的实际加工余量确定，并以加强环加工后的外圆不低于薄壁区外圆为约束。

6、在一些实施例中，根据包络高点的位置和加工余量调整燃烧室壳体相对于车床主轴轴线的位置中，前裙和后裙的外圆加工余量中分别预留有纠偏余量，纠偏余量不计入用于确定燃烧室壳体偏移量的加工余量。

7、在一些实施例中，纠偏余量为前裙或后裙对应外圆加工余量的10%。

8、在一些实施例中，基于加工基准对前裙、后裙和加强环进行加工后，还包括：对加工后的燃烧室壳体进行水压试验，并在水压试验后复检筒段的包络状态；根据包络状态确定筒段是否满足包络要求，在筒段不满足包络要求时，确定超出包络要求的局部高点及局部高点处的剩余加工余量；当剩余加工余量足以通过修磨消除局部高点时，对局部高点进行修磨；当剩余加工余量不足以通过修磨消除局部高点时，对局部高点进行局部冷校形。

9、在一些实施例中，局部高点处的剩余加工余量根据局部高点处的实测壁厚与薄壁区的设计壁厚之间的差值确定。

10、在一些实施例中，对燃烧室壳体进行包络检测之前，还包括：采用焊接定位工装对前裙与前接头以及后裙与后接头分别进行装配定位，并在装配定位状态下进行点焊固定，随后拆除焊接定位工装并完成环缝焊接。

11、在一些实施例中，焊接定位工装包括半环件，半环件具有与对应待焊部件的外周型面相贴合的定位型面，并设有用于避让点焊位置的避空槽。

12、另一方面，本发明还提供了一种薄壁锥头燃烧室壳体，薄壁锥头燃烧室壳体采用上述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法加工得到。

13、与现有技术相比，本发明提供的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，首先通过局部热校形对壳体较明显的局部变形进行初步修正，再根据筒段包络高点的位置以及加强环、前裙和后裙的实际加工余量，调整燃烧室壳体相对于车床主轴轴线的位置，并在调整后的装夹状态下重新建立加工基准，以利用各部位已有的机加工余量对筒段剩余包络偏差进行补偿。将局部热校形与基于加工余量的偏移加工相结合，使热校形主要承担初步变形修正，而由后续机械加工进一步保证整体包络精度，从而减少反复热校形次数，提高薄壁锥头燃烧室壳体的包络加工精度、加工稳定性和生产效率。

1.一种薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，所述燃烧室壳体包括筒段、前裙和后裙，所述筒段具有薄壁区和多个加强环，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，其特征在于，所述对超出包络要求的区域进行局部热校形，包括：

3.根据权利要求1所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，其特征在于，所述调整所述燃烧室壳体相对于所述车床主轴轴线的位置，具有允许偏移范围；

4.根据权利要求3所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，其特征在于，所述根据所述包络高点的位置和所述加工余量调整所述燃烧室壳体相对于所述车床主轴轴线的位置中，所述前裙和所述后裙的外圆加工余量中分别预留有纠偏余量，所述纠偏余量不计入用于确定所述燃烧室壳体偏移量的加工余量。

5.根据权利要求4所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，其特征在于，所述纠偏余量为所述前裙或所述后裙对应外圆加工余量的10%。

6.根据权利要求1所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，其特征在于，所述基于所述加工基准对所述前裙、所述后裙和所述加强环进行加工后，还包括：

7.根据权利要求6所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，其特征在于，所述局部高点处的剩余加工余量根据所述局部高点处的实测壁厚与所述薄壁区的设计壁厚之间的差值确定。

8.根据权利要求1所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，其特征在于，所述对所述燃烧室壳体进行包络检测之前，还包括：采用焊接定位工装对所述前裙与前接头以及所述后裙与后接头分别进行装配定位，并在装配定位状态下进行点焊固定，随后拆除所述焊接定位工装并完成环缝焊接。

9.根据权利要求8所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法，其特征在于，所述焊接定位工装包括半环件，所述半环件具有与对应待焊部件的外周型面相贴合的定位型面，并设有用于避让点焊位置的避空槽。

10.一种薄壁锥头燃烧室壳体，其特征在于，所述薄壁锥头燃烧室壳体采用如权利要求1-9任一项所述的薄壁锥头燃烧室壳体的加工方法加工得到。