大型钴基高温合金机匣新件研制.docx

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1、大型钴基高温合金机匣新件研制 摘要：GE公司是世界上最闻名的航空发动机供应商之一，本篇论文探讨的是美国GE公司GE90型发动机中的大型机匣零件高压涡轮机匣新件对其结构研制加工工艺进行具体分析说明。 关键词：机械加工工艺；GE公司；钴基高温合金；难切削 中图分类号：TQ320.67+1文献标识码：A 该零件外形均由曲面构成，壁厚为3.175mm，外圆型面上有八个大岛屿与一个小岛屿，在前端面有144处孔，径向孔有20处。在零件后端面有160处孔，径向孔有21处，并有21处花边。针对零件在加工中受到零件材料难加工，及零件型面困难的制约，我们进行了大量的研制工作。本篇论文论述了高压涡轮机匣加工研制的整

2、个过程。 本论文内容主要包含以下两个部分： a.概述部分：介绍GE公司大型钴基高温合金机匣的结构特点和加工工艺难点； b.工艺路途及机械加工：针对零件结构特点和加工难点论述零件加工工艺和机械加工过程。 1 零件及加工概述 1.1 零件结构 高压涡轮机匣为钴基高温合金环形静止零件，轮廓以曲面为主，最大外径尺寸1137mm，高116.4101mm，型面壁厚3.619mm，型面上有八个大岛屿及一个小岛屿；零件分前后端面，前端面有114个通孔，径向孔有20处。在零件后端面有160处孔，径向孔有21处，并有21处花边。零件整体如图1 1.2 零件材料及特点 1.2.1钴基高温合金 高压涡轮机匣材质为RE

3、NE41，毛料为钴基高温合金模锻件，含有金属主要成分有镍、铬、钨和少量的钼、铌、钽、钛等合金元素。钴基高温合金具有较高的强度、良好的抗热疲惫、抗热腐蚀、和耐磨腐蚀性能。用于制作航空喷气发动机、工业燃气轮机、舰船燃气轮机的涡轮增压器。正是由于这种性能，该材料用于高压涡轮机匣。 1.2.2 加工特点 钴基高温合金材料由于成分的缘由，材质硬难于切削，在加工时受切削力影响变形不大。零件的结构特点对工艺路途、刀具及加工的方法有所要求，在新件的研制阶段须要合理支配工艺路途及支配合理的加工方法。 1.3 工艺难点 该零件从设计图纸进行工艺分析，从工艺路途、加工、刀具三个方面对加工难点进行论述。 1.3.1

4、机械加工 零件的材料硬度大，型面困难： 切削零件材料时，零件材料硬度大，型面加工长。在进行半精车时进行深槽加工，一般刀具难于加工该处。 铣加工表面：在进行粗铣削加工时，零件型面余量大，最大处达到19mm余量，加工时需用大量刀具。 2 加工工艺探讨 2.1 工艺路途 通过以上的分析制定工艺路途，编制工艺规程，由于零件整体结构比较困难，加工路途已先车加工零件外形，后进行粗铣加工去余量，然后进行热处理工序。再进行精铣加工零件的型面，后焊接，再进行零件的精车加工，后对零件进行铣花边及钻孔，最终对零件内部进行喷涂。 2.1.1 工艺路途制定 工艺路途：0毛料5车后端面基准10粗车前端及型面15粗车后端及

5、型面20粗铣外型面25去应力热处理30修后端面基准35半精车前端及型面40半精车后端及型面50精铣外型面55去毛刺60焊接连接座73修基准75精车前端80精车后端85钻前端面孔、径向孔并铣端面槽90钻后端面孔、径向孔并铣端面槽101攻螺纹105标印110清洗J115中间检验120荧光检查125清洗130集件135装配140清洗145喷涂150车涂层155修喷涂表面J160最终检验165入库 2.1.2 工装和刀具选择 工装：主要依据GE公司供应的车床和铣床夹具结构图纸进行设计并制造，检测用约束测具为自主设计制造。 刀具的选择：钴基高温合金是一种难切削材料，刀具本身成分内含有钴成分，在加工中，刀

6、具材料简单与零件材料产生亲和，刀具很简单磨损，故选用刀具时，应选用耐磨涂层，防止零件在加工时，刀具磨损，使得刀具有更高耐磨性，零件得到更好的表面质量且延长刀具寿长。 2.2 车加工 车加工共有9道工序：5车后端面基准10粗车前端及型面15粗车后端及型面30修后端面基准35半精车前端及型面40半精车后端及型面73修基准75精车前端80精车后端 5车后端面基准：本道工序车加工零件的内孔及外圆，用于下一道工序的找正及压紧； 10粗车前端及型面：去除大部分余量为精加工单边留有3mm余量； 15粗车后端及型面：去除大部分余量为精加工单边留有3mm余量； 30修后端面基准：热处理后，进行修基准工序，为下道

7、车加工做打算。 35半精车前端及型面：在零件型面处加工到零件设计图尺寸，端面留有余量1mm余量。（在NO20工序应力释放后，型面加工到零件设计图尺寸） 40半精车后端及型面：在零件型面处加工到零件设计图尺寸，端面留有余量1mm余量。（在NO20工序应力释放后，型面加工到零件设计图尺寸） 73修基准：车零件的止口端面及外圆，用于零件的装夹找正。 75精车前端：将零件端面尺寸加工到零件最终尺寸，并扎槽。 80精车后端：将零件端面尺寸加工到零件最终尺寸，并扎槽。 2.3 铣加工 零件的精铣加工： 零件的精铣加工，在精铣加工时，留意合理的支配零件的加工路途，加工的先后依次，加工时的走刀路途。详细精铣的

8、加工路途如下： 第一步：加工零件型面，在加工零件型面时，采纳切线进刀，在加工零件型面时，采纳上下往复铣加工，保证零件的表面质量，零件的表面粗糙度，铣削零件的型面。 其次步：铣加工岛屿凸台表面，用20刀具铣加工凸台表面，在零件表面方向进刀切削 第三步：加工岛屿大孔及岛子台阶。 第四步：清理大岛屿两侧，用20R3进行清理岛屿两侧。 第五步：清理小岛屿，在小岛屿外层走两次，将零件铣型面的残余清除。 第六步：清理小岛屿下部，用R6球刀进行清根，清根时需留意刀具的磨损。 2.4 关键和难点 高压涡轮机匣加工的关键在于车加工的车槽及铣加工的工艺路途。 2.4.1 进行粗铣零件型面，留意走刀路途的刀路，在粗

9、铣时，大量去除零件余量。 2.4.2 除零件余量后须要对零件进行热处理，将零件粗车及粗铣时的残余应力释放。 2.4.3 后进行车基准及半精车加工。在半精车时，先用R2.5球刀进行粗扎槽，在用R2球刀进行精车。在遇到特别槽型时，选用非标刀片进行车加工零件的型面。 2.4.4 进行精铣加工时，留意零件的走刀路途，合理的支配刀路，加工出零件的型面。 3 加工工艺总结和推广 随着民用航空飞机的发展，类似钴基高温合金被越来越多的应用，钴基合金材料应用领域的越来越广泛，必将对制造业提出更高的要求，对特种合金加工工艺的探讨也会更加深化。 此次对钴基高温合金类大型机匣件工艺方法的第一次探究尝试，发觉了一些钴基

10、高温合金的加工工艺方法，如合理支配零件工艺路途，选用合适刀具进行加工，支配合理的走刀路途；除此之外，也对刀具对零件加工中应用的重要性有所相识，这些方法和措施也会推广到其他GE公司的大型机匣合金类零件的研制中去，不断摸索创新。 参考文献 1金属切削手册M.技术中心金属探讨室. 2金属切削技术指南M.山特维克可乐满. 3西门子编程教程M. 4AMS4132美国航空材料标准S. 5UG6.0编程手册M. 第7页 共7页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页第 7 页 共 7 页