某型发动机中介机匣变形控制

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1、某型发动机中介机匣变形控制　　摘要：本文讲述了某发动机中介机匣系列零组件的加工工艺优化及对其变形的控制方案。由于本零件为大型薄壁复杂腔体的精铸钛合金零件，其铸造工艺不够成熟，铸造晶粒不够均匀，而零件需加工的尺寸多，要求精度高，端面跳动为0.015-0.03，在机床上压紧状态检查跳动合格，自由状态下测量时跳动值变化较大，轴向及径向跳动为0.1～0.15，试车后的跳动变形更为严重。本文针对零件变形问题，分析并阐述了造成该零件变形的主要因素及相应的控制措施，并在实践中采取这些控制措施，较好的减少了零件的变形。关键词：中介机匣；跳动；精铸机匣；毛料状态；变形控制中图分类号：V263文

2、献标识码：A1引言中介机匣是钛合金精铸件，由外环、内环、支板以及分流环组成。其各部分形成方式为外环、内环和支板整体铸造，内外环由6处支板连接，最大外径ф922，最小内径ф278.8，高218，是发动机承力系统的主要部件。2工艺分析2.1零件的材料特点6该零件的材料为ZTC4。TC4类材料是国外为了改善钛合金的高温性能，以便扩大钛合金在喷气发动机上的使用范围而发展起来的一种α+β型或近α型，也有称“超α”型的钛合金。其切削变形系数小于1，切削温度高，加工过程中易导致零件表面层的硬度及脆性上升；同时由于钛合金的弹性模量小，被加工零件容易产生较大弹性变形，被加工表面会产生较大的回弹

3、，因此切削时刀具的实际后角减少，增加了零件与后刀面的摩擦，加速了刀具磨损的同时影响了被加工表面的尺寸精度。2.2零件变形原因分析如下：6（1）整体结构强度较好，但局部薄壁处结构强度差（如外环前后安装边、分流环安装边背面等），且TC4材料难加工，加工中切削回弹严重，使零件易产生变形；同时，毛料表面的铸造硬化层也影响加工质量。（2）毛料状态不稳定，余量分布不均匀，与毛料图规定的余量相差大，且每件毛料差异也大。（3）原工艺路线的安排是参照毛料图余量先精车再精铣，由于铣加工余量比图纸规定大，加工应力过大，影响到已加工的精车表面的尺寸及跳动。（4）在铣加工分流环安装边背面时，只给了壁厚

4、尺寸，无轴向定位尺寸要求，故在加工过程中零件即使变形也不易察觉，导致零件分流环安装边跳动极易超查。（5）安装座余量较大，加工过程在精加工之后，产生应力集中区，导致零件跳动超差。（6）加工刀具、装夹方式、工艺参数未固化。（7）分流环安装边的跳动在装卸分流环前后差异较大，有装配应力。通过对零件的加工现状、技术状态进行分析，找出造成零件这种状态的原因，并针对这些原因制定相应措施，以求最终解决问题。3技术方案3.1工艺路线的调整（1）针对铣加工余量大问题。在中介机匣焊接组合件状态下增加“粗铣前安装边背面”和“粗铣后安装边背面及凸台”两道粗铣工序对不均匀的毛料余量进行去除，将精加工余量

5、保持在1-1.5mm。在中介机匣加工组合件中增加主安装节粗铣内容，将精加工余量控制在0.5-1mm。（2）针对铣加工变形严重问题。在中介机匣加工组合件中在精铣工序后增加精车工序；将中介机匣加工组合件配分流环工序之前的内容移到中介机匣焊接组合件中进行，以保证精车过程中零件状态与零件最终状态一致；将中介机匣加工组合件的铣前安装边背面工序与铣后安装边背面工序合并，并采用数控加工；将中介机匣焊接组合件中的铣内环端面、铣前后安装边外圆、铣分流环安装边缺口及铣分流环背面工序改为数控加工。（3）针对毛料存在缺陷问题。在中介机匣焊接组合件中增6加荧光检查工序，提前发现加工过程中暴露出的冶金缺

6、陷，并进行补救，避免精加工尺寸到位后再进行补焊造成零件变形。3.2切削参数固定、优化装夹刀具等6（1）固化中介机匣加工组合件镗孔工序的切削参数：f=0.06mm/min，n=330r/min，减少钻孔工序中的切削应力。（2）将中介机匣加工组合件的镗内环孔工序移到中介机匣焊接组合件进行加工，由卧镗改为立铣加弯头加工，缩短刀具长度，降低加工过程中产生的振动及让刀，减少零件变形。（3）中介机匣加工组合件的铣前安装边背面工序与铣后安装边背面工序合并，并采用数控加工，固定工艺参数：转速：n=300-500r/min；进给量：f≤20mm/min；切削深度：ap≤1mm。（4）精车工序的

7、刀具由普通的焊接刀具（3B162-0609）改为数控刀片、刀杆（VBMT160408LF、SVHBL2525M16），提高刀具的锋利度，减少零件加工过程中的材料回弹。（5）零件的测量：由于零件精度高，每次加工前都先将测具认真校准，每次上刀前先测量零件的实际尺寸，根据最终要求尺寸确定上刀量，加工完成后再次测量零件的尺寸，保证零件的加工精度，另外由于零件的轴向尺寸也很精，量具设计困难且使用起来很不方便，因此采用平尺和深浅千分尺相配合间接测量零件实际值的方法进行测量，最终保证零件尺寸精度。（6）由于中介机匣结