飞机发动机叶片安装体加工工艺设计(编辑修改稿)

飞机发动机叶片安装体加工工艺设计(编辑修改稿)内容摘要：

在加工工艺和刀具方面进行改进和革新，来解决涡轮盘加工效率低下的问题。 小结 由上可见，国内的传统工艺与国外先进的工艺相比还有一定差距。 目前为了适应大规模生产需要，国内涡轮盘制造水平正在先世界先进水平靠近，特别是对先进技术和先进设备的引进，还有对工艺的改进和刀具的革新，国内制造水平和产品质量得到了很大提高。 第Ⅱ页 共Ⅱ页 生产纲领与生产类型 生产纲领 产品的生产纲领就是年生产量。 生产纲领及生产类型与工艺过程的关系十分密切，生产纲领不同，生产规模也不同，工艺过程的特点也相应而异。 年生产纲领是设计或修改工艺过程的重要依据，是车间设计的基本文件 [6]。 飞机 叶片安装体（也叫涡轮盘）的年生产量为 1500 件，这就是本工艺规程设计的生产纲领。 生产类型 机械制造业的生产类型一般分为三大类，即大量生产，成批生产和单件生产。 其中，成批生产又可划分为大批生产，中批生产和小批生产。 显然，产量愈大，生产专业化程度应该愈高。 表 按重型机械、中型机械和轻型机械的年生产量列出了不同生产类型的规范，供编制工艺规程时参考。 表 各种生产类型的规范 [6] 生产类型 零件的年生产纲领（件 /年） 重型机械 中型机械 轻型机械的 单件生产 ≤ 5 ≤ 20 ≤ 100 小批生产 5～ 100 20～ 200 100～ 500 中批生产 100～ 300 200～ 500 500～ 5000 大批生产 300～ 1000 500～ 5000 5000～ 50000 大量生产 1000 5000 50000 从表中可以看出，生产类型的划分一方面要考虑生产纲领即年生产量；另一方面还要必须考虑产品本身的大小和复杂程度 [7]。 涡轮盘年生产量为 1500 件，其结构铰复杂，属中型机械。 因此，根据表 1－ 1可知其生产类型为大批生产。 第Ⅱ页 共Ⅱ页 零件的材料及结构分析 零件材料分析 涡轮盘的材料为高温合金 GH4033，以 45 号刚的加工性为 100％ ,则高温合金的加工性仅为 5％～ 20％，可以说高温合金是各种难加工材料中最难切削的材料。 高温合金切削过程有以下特点 [8]： （ 1）塑性变形较大：不同高温合金其伸长率相差很大，但都具有一定的塑性。 （ 2）切削力很大：高温合金本身硬度并不高，但合金中有大量纯度高、组织致密的奥氏体固溶体存在，切削时塑性变形区晶格歪扭严重，因而硬度大大提高，使切削力增加。 而且加工高温合金时冷硬现象严重，所以切削力很大，比切削一般钢材大 2～ 3 倍。 （ 3）冷硬现象严重：切削高温合金时，已加工表面的硬度比基体硬度能高50％～ 100％。 （ 4）切削高温度高：高温合金在切削过程中产生较大的塑性变形，同时刀具与工件和切屑之间产生强烈摩擦，使切削力增大，因此产生大量的切削热。 （ 5）刀具易磨损：在高温合金中含有大量金属碳化物、氮化物、硼化物及金属间化合物，特别是γ ’ 相构成的硬质点。 同时高温合金的高温强度很高，加工硬化严重，所以在切削过程中给刀具造成了巨大的摩擦和磨料磨损。 （ 6）精度不易保证：切削高温合金时，切削温度很高，会造成工件热变形，使尺寸和形状精度发生变化， 不易保证。 （ 7）γ ’ 相含量的影响：高温合金中金属间化合物γ ’ 相含量越高越难加工。 零件结构分析 涡轮盘尺寸及结构如图 所示： 该零件的图样视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。 但基准孔精度要求较高，要求表面粗糙度 m 有些。 本零件除径向槽和轴向槽外的其他各表面加工并不困难。 径向槽要求表面粗糙度 m，要求不高，但深度较大（深75 ㎜），不易加工。 轴向槽的位置在径向槽内，尺寸较小（深 5 ㎜，宽 15㎜），故要较精确的保证以上要求比较困难，需改进加工工艺和革新刀具，以保证加工精度和提高加工效率。 第Ⅱ页 共Ⅱ页 图 涡轮盘零件图 毛坯的选择 该零件为成批生产，基准孔尺寸较大，为了提高生产效率采用模锻毛坯，即先模锻出带有基准孔的盘状毛坯，后续对各个表面进行加工达到所需尺寸和精度要求。 定为孔和螺栓孔尺寸较小，不宜采用模锻，所以选用只带有Φ 105 基准孔的盘状毛坯。 毛坯具体尺寸根据加工余量来确定。 工艺规程设计 定位基准的选择 1．一般原则 1）选最大尺寸的表面为安装面，选最长距离的 表面为导向面。 2）首先考虑保证空间位子精度，再考虑保证尺寸精度。 3）应尽量选择零件的主要表面为定为基准，因为主要表面是决定该零件其他第Ⅱ页 共Ⅱ页 表面的基准，也就是主要设计基准。 4）定位基准应有利于夹紧，在加工过程中稳定可靠 [6]。 2．粗基准的选择 1）选加工余量小的、光洁的、面积较大的毛面做粗基准。 2）选用重要表面为粗基准。 3）选不加工表面做粗基准。 4）粗基准一般只能使用一次。 3．精基准的选择 1）基准重合原则 选设计基准为定位基准，这样就没有基准不重合误差。 2）基准单一原则 为了减少夹具类型和数量或 为了进行自动化生产，在零件的加工过程中，采取单一基准，这就是基准单一原则。 3）互为基准原则 对某些空间位置精度要求很高的零件，通常采用互为基准、反复加工的原则。 4）自为基准原则 对于某些精度要求很高的表面，在精密加工时，为了保证加工精度，要求加工表面的余量很小并且均匀，这时常以加工面本身定位，待到夹紧后将定位元件移去，再进行加工。 工序设计 机床的选择 机床的选用根据《实用机械加工工艺手册》选取。 具体如下： 1．工序 50、 60、 80、 90、 100、 1 1 1 1 150、 160、 180、190、 200、 2 2 230 为粗车、半精车和精车，选用普通机床。 零件尺寸较大，根据最大外形尺寸可选用车床 CT61100[11]。 190 为粗镗、半精镗和精镗孔，工件是回转体，易在车床上镗孔。 考虑到零件尺寸较大，同样选用车床 CT61100[11]。 70 为粗铣槽，由于零件车床较大，且粗铣精度要求不高，易在车床上第Ⅱ页 共Ⅱ页 铣削，铣刀采用机夹式旋风铣刀，用电机带动铣刀旋转。 同样车床选用 CT61100[11]。 170 为钻孔，工件外径为Φ 850 ㎜， 一般钻床无法夹紧，因此使用摇臂钻床 Z3032 10，最大钻孔直径 32 ㎜，满足涡轮盘各个孔径的钻削 [11]。 230 为铰孔，使用铰刀在车床上加工，为了减少车床种类，同样选用CT61100[11]。 240 为锪沉头孔Φ 55 ㎜，使用锪钻在钻床上进行加工，同样根据最大钻孔直径选用摇臂钻床 Z3063 20/1，最大钻孔直径 63 ㎜ [11]。 图 锪钻示意图 夹具的选择 工序中除粗铣径向槽需要用专用夹具外，其他工序使用通用夹具即可。