薄壁环形火焰筒加工工艺探究

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1、薄壁环形火焰筒加工工艺探究　　摘要：某机火焰筒内环，零件材料GH3536属于高温合金，该件是由6段呈锥度型面组成S型环形件，涉及相关工艺多-热处理、收口、荧光、电火花打孔等；从工艺路线、切削参数、加工方法等方面进行分析及试验研究，制定出合理的工艺路线，为其它薄壁机匣类环形火焰筒的加工提供可借鉴的工艺方法。关键词：高温合金；锥度；薄壁机匣；数控加工中图分类号：V263文献标识码：A1引言随着航空发动机设计性能的不断提高，机匣的设计结构越来越趋于复杂，加上难加工材料的使用，这给机匣在加工中如何安排工艺路线、如何控制切削变形，带来

2、了极大的难度，特别是壁厚极薄的较为复杂型面的机匣加工，其变形量的控制和如何避免数控加工深槽过程中的“打刀”现象更是该类零件制造技术提升的关键。2研究目标通过该课题的研究，掌握薄壁环形火焰筒的加工方法，为整体环形火焰筒制造技术的提升打下良好的基础。2.1设计要求2.1.1零件结构8薄壁环形火焰筒加工工艺探究　　摘要：某机火焰筒内环，零件材料GH3536属于高温合金，该件是由6段呈锥度型面组成S型环形件，涉及相关工艺多-热处理、收口、荧光、电火花打孔等；从工艺路线、切削参数、加工方法等方面进行分析及试验研究，制定出合理的工艺路线

3、，为其它薄壁机匣类环形火焰筒的加工提供可借鉴的工艺方法。关键词：高温合金；锥度；薄壁机匣；数控加工中图分类号：V263文献标识码：A1引言随着航空发动机设计性能的不断提高，机匣的设计结构越来越趋于复杂，加上难加工材料的使用，这给机匣在加工中如何安排工艺路线、如何控制切削变形，带来了极大的难度，特别是壁厚极薄的较为复杂型面的机匣加工，其变形量的控制和如何避免数控加工深槽过程中的“打刀”现象更是该类零件制造技术提升的关键。2研究目标通过该课题的研究，掌握薄壁环形火焰筒的加工方法，为整体环形火焰筒制造技术的提升打下良好的基础。2.

4、1设计要求2.1.1零件结构8该零件结构复杂（见图1），是由6段型面呈锥度组成的环形件，小端直径φ338.7，大端直径φ427.4，高度154.9，沿型面壁厚1.2±0.05，且6段型面带有宽2.1深7的环槽，在6段环槽底部分布2000余个φ1.0～φ1.6、位置度φ0.3、角度不同的小孔，零件材料为GH3536，鉴于零件结构及材料特点，为加工增加了相当大的难度。（见图1）2.1.2零件材料性能分析根据火焰筒内外环在工作中的使用要求，设计选材为GH3536，此材料属于变形高温合金类，主要用铬和钼固溶强化的一种含铁量较高的镍基

5、高温合金，具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能，在900℃以下有中等的持久和蠕变强度，冷、热加工成形性和焊接性能良好。在900℃以下长期使用，短时工作温度可达1080℃。其材料的化学成份见表1。3工艺3.2工艺分析3.2.1零件结构特点及毛料选择从零件的结构上看，零件为锥形结构，属于复杂型面的薄壁件，最小壁厚仅为1.2±0.05mm，零件上有6处锥段和2处深环槽，且每段与轴线夹角不一样；在零件6段外壁槽底上分布2000余个径向小孔。零件的毛料为Ⅱ类轧环件，热处理状态为固溶，毛料外径：Ф438±1mm，来料重量36.18Kg（ρ=8.

6、28g/cm3），零件加工后净重6.78Kg，毛料的利用率仅占18.5%左右。3.2.2工艺路线分析从零件设计图样分析，该件加工涉及到数控车、数控钻、数控镗、数控铣、荧光、电火花打孔等工序，工艺路线相似于机匣件。由于毛料去除量大，加工过程中产生较大的加工应力，因此零件应该先进行粗车与粗铣凸台（外环），粗加工去除大部分余量后安排稳定处理消除应力工序，热处理后及半精车前安排了修复基准面工序，以减少机匣变形。零件径向有32处φ12后发兰通气孔、64处φ10.1主燃孔；其次大端有2处深槽：一处槽深14宽9角度15、另一处槽深31宽4

7、角度15，且6段型面带有宽2.1深7的环槽，如机械加工这些孔和槽，零件壁薄受力大会导致变形严重，安排了粗打孔，再由加工中心精镗孔，对气膜孔采用了电火花加工。3.2.3数控精车分析车型面是此件研制加工的重点，也是难点；由于车削型面锥度不同、敞开性差，加工过程中零件实时变形，让刀现象非常严重，会导致同一部位出现锥度加工表面、沿型面壁厚尺寸不均。零件在粗加工后根据零件尺寸规格需求，该件适合在数控立车上完成细车与精车工序的型面加工。8由图形可以看出，精车工序的数控加工主要难点有：①零件尺寸精、薄壁（沿型面1.2±0.05mm）、易变

8、形，选择合适的走刀轨迹；②大端槽比较深、6段环槽（深7宽2.1），加工过程中易打刀，选择合适的加工方法和切削参数，非常必要；③由于零件为环形、薄壁类零件，型面复杂，在加工过程中，如果刀具结构选择不当或刀具的装夹位置选择不当，刀具易与零件发生干涉，需要根据现场实际情况，对刀具和刀具的装夹位置