某精铸燃烧室机匣后支承工艺研究

王中良（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁　沈阳　110043）

某精铸燃烧室机匣后支承工艺研究

王中良
（沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁沈阳110043）

该零件是某型发动机燃烧室机匣后支承，是发动机与飞机连结的重要零件。该零件毛坯为Inconel718精铸材料，属于难加工的高温合计材料，国内对应牌号为GH4169。该零件结构复杂，加工过程极易变形，是一个对加工过程要求较高的零件。该零件的所有孔加工受关键零件的孔加工控制，所有的加工要素均受外方严格控制。

高温合金；精铸；关键零件的孔加工

1　引言

该零件由A1、A2、A3三处凸台确定的基准平面A，B1、B2、B3三处直径内壁点确定的中心线基准B，和柱状突起C1确定的角向基准C组成，其余尺寸全部通过三处基准加工确定。由于3处基准全部为精铸表面，所以对于零件加工时的定位影响很大，零件自由状态和装夹状态变形较大，技术条件较难保证。

2　简介

该零件是某型发动机燃烧室机匣后支承，材料为镍基高温合金Inconel718，毛坯为异形精铸件，存在三处柱状凸台，其中一处凸台为角向基准。毛坯定位基准为六点定位，刚性较差易变形。存在3组精度较高的同轴孔，之间位置度为0.0254，是较难加工的精铸类零件。

3　技术难点

3.1工艺流程

由于零件毛坯为精铸零件，所以零件不安排粗加工，全部为精加工。而最先需要形成的就是零件转换基准，通过定位A、B、C三个基准，可以先将最终基准D、E、F加工完毕后再进行其他加工，所以具体工艺路线安排如下：

精车基准→铣基准孔→铣凸台→钻大端孔。

3.2车加工

由于零件底面定位面仅为三处定位凸台，其余部位全部悬空，所以车加工夹具在每个定位凸台中间设计了一个弹性辅助支撑，但是由于零件全部表面为铸造表面，导致压板压紧部位都存在一定斜度，压板一旦压紧就会将零件压变形，在压紧状态车加工完毕的平面和直径，自由状态就会变形0.2mm～0.3mm，0.1mm的跳动更无法保证。通过进行加工试验，加工时，新件研制时采取了多次松开压板和辅助支撑的方式，释放加工应力，并且再次压紧时，尽量保证与自由状态一直，经过多达7次的释放过程，终于保证了零件的尺寸要求和技术条件要求。

由于铸件内部组织不够致密，存在大量硬质点，所以两件在切削完毕后，表面会形成橘皮和波纹，而零件表面粗糙度要求在Ra1.6，根本无法保证。通过对不同刀尖R、前角、材质的车刀片和加工参数进行试验，最终选择了使用肯纳VBMT160408LFKC5010刀片和一套固定的加工参数，粗加工转速S=30R/min，进给F=0.24mm/R；精加工转速S=20R/min，进给F=0.18mm/R；光刀转速S=20R/min，进给F=0.12mm/R。这样成功解决了零件表面橘皮现象，而且保证了零件1.6粗糙度要求。

车加工安装边下沿时，宽度空间仅17mm，初期加工时，使用长片夹的车刀和4mm宽R0.4槽刀片N123H2-0400-0004-TF1105加工，加工部位存在严重的振纹，让刀也比较严重。通过更换特殊形状的车刀杆890100272L2916和车刀片DCGT070208HPKC5010，不仅成功解决了振纹和让刀问题，同时满足了1.6的粗糙度要求。

3.3孔加工

该零件的所有孔加工受关键零件的孔加工控制，所有的加工要素需要向外方报批。而该件的加工难点集中在3组位置度为0.0254的精密孔，每组孔由一个φ15.8775±0.00762和一个φ18.4150±0.0127组成。由于两组孔之间距离约50mm，如果一次装夹加工的话，加工下部孔会让刀严重，无法保证孔直径公差，所以最终我们选择了两次装夹进行加工。

对于深孔部位找正，我厂一直使用普通杠杆表加自制长表针（自行车条或三坐标测量机测头），由于人为加长了表针，所以实际杠杆表盘所指示的读数并不是真实的数值，无法保证零件0.025的同轴度。通过使用专用的深孔加长杠杠表，解决了该问题。

加工过程中，需要注意以下问题：

3.3.1找正过程需要使用专业长表针杠杆表，自己改造的长表针读数不准。

3.3.2加工过程中，尽量少移动工作台，避免因为重复定位误差导致的椭圆形孔。

3.3.3尽可能保持孔余量的均匀，不要在初期加工时，先镗一点下去，测量后，继续镗，这样形成的锥度很难完全去除。

3.3.4通过反复松开锁紧镗头螺钉，可以微量上刀。

3.4解决的其他问题

3.4.1喷丸保护

零件同轴孔在组合加工后，非装配孔需要进行补喷丸，而为了避免补喷丸伤害到装配孔，需要使用专门的喷丸保护胶布对局部进行保护，但是该胶布价格昂贵且保护时间较长，所以通过自制塑料保护塞。既避免误喷，由避免色差。减少零件喷丸保护时间。

3.4.2夹具优化

铣加工夹具使用铝制压盖结构，由于零件为精铸零件，而压盖压紧面为不加工的毛坯面，存在一个渐变的斜度，所以压盖压紧时，无法完全贴合零件表面，造成局部受力，影响了零件的加工质量。应用外方提供的三维模型，在UG中，选择九处较平整部位，将压盖结构更改为压板结构，压板与零件接触部分设计为粘结胶皮结构，既满足了零件均匀压紧的要求，减少了零件变形，又避免了压伤零件，提高了零件质量。

4　结果讨论与分析

通过新件研制的加工，事实证明，所确定的工艺流程正确可行，加工过程中各种问题得到了妥善的解决。

结语

通过对零件结构的认真分析，解决了零件加工中变形、零件表面橘皮褶皱振纹、关键零件的孔加工、精密孔的加工，并且解决了夹具结构不合理、喷丸保护效率过低等问题，最终顺利完成了零件加工，为以后加工类似精密铸造零件提供了宝贵的加工经验。

[1]肯纳刀具切削手册[Z].肯纳金属公司.

[2]金属切削手册[M].上海科学技术出版社.

[3]航空材料学与金属加工工艺[Z].沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司.

TG249

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