CF6-80E型航空发动机风扇整流罩车加工变形控制

闫 龙 臧笑宇 徐厚乾 王华东

（中航工业沈阳黎明航空发动机（集团）有限责任公司，辽宁 沈阳 110043）

1 概述

本文针对GE航空CF6-80E型发动机风扇整流罩车加工变形控制问题进行研究，共有两个技术瓶颈困扰和制约该件号零件的批产交付，首先是零件车加工变形导致零件壁厚差不合格和动平衡量过大，需返修；其次是零件小端基准在零件进行完喷丸工艺后膨胀变形，需要进行二次返工，返工率达到100%，严重制约生产。通过对零件加工过程的跟踪和数据的收集分析，制定合理有效的改进工艺方案，实现加工变形控制。

2 零件类型

零件最大直径φ800.56mm，高318.8mm，各处壁厚分别为3.175mm和4.762mm，壁厚差要求0.07mm最大，小端基准尺寸及技术公差要求均为0.10mm。属于大直径薄壁易变形件，零件装配位置为CF6-80E型发动机最前端，用于整流进气，零件壁厚差和平衡量控制直接影响零件的工作状态，需要严格按照设计图要求进行控制。

零件结构较复杂，内型有两处半封闭行腔组成，外型是由多组型面点构成的曲面，零件内外型有多处轴向和径向孔，且在两处安装边上分布有花边，加工工艺路线较长，有喷丸，荧光，阳极化，涂漆多种特种工艺，并且在单件和组件装配后均需要进行动平衡检测。

3 研究目标和解决方案

3.1 材料特点

零件材料AMS4147铝合金，加工需要选择锋利大正前角刀具，加工中和加工后最重要的是对零件进行防腐，以保证零件在加工满足要求的同时不受到非加工因素的影响导致返工或报废。

3.2 工艺

车加工工艺路线：

4 检查毛料—15粗车小端基准—20粗车大端—25粗车外型面—30粗车内型面小端—35半精车外型面—40半精车内型面—42精车基准—45精车外型面—50精车内型面......100喷丸—110车小端基准。

3.3 问题分析

第一，零件大部分余量都是在20/25/30三道工序去除，其中20工序去除零件内部型腔余量达到单边22mm以上，并且通过余量图计算得到的余量分布并不均匀，这样给后续半精加工留有余量过大，导致在半精车工序还需要对内型腔进行去除剩余大余量，这样就会对零件的状态产生第二次影响，后期加工如果应力再进行逐步释放后会加大零件变形，进一步影响零件状态，同时由于粗车是在普通立车进行，半精车是在数控立车进行，这样也会大大影响加工效率。

第二，零件的壁厚差和变形集中突显是在45/50精车内外型面两道工序，先进行外型精车加工后进行内型精车加工。经过现场跟踪零件加工状态，零件在加工45工序外型面后零件的外型圆度与基准圆度都在0.05-0.09之间，符合设计图要求和壁厚差要求；在进行50工序精车内型后，零件状态发生巨大变化，经过分析，由于零件在进行完45工序是零件壁厚已经达到4.175mm，比较薄，强度要弱于半精车时的零件，这样在进行50工序加工零件内型腔时，由于结构限制，使用的大部分为球形刀具，这样车削时的切削抗力铰大，并且车削走刀方向轴向与径向均有，零件反复受力作用下产生严重变形，也造成壁厚不均匀；同时也会使得零件在动平衡时平衡量过大，造成零件100%返修。

第三，零件由于去除量大，车加工使得零件状态变化时产生的内应力逐步积攒，在零件进行100工序喷丸后，零件内应力得到释放，造成零件小端基准直口尺寸变大，这样零件就要进行110工序车修基准，零件在全部车加工完成后进行重新车修基准，这样基准产生变化，就会对零件的整体状态和相关尺寸，技术条件产生影响；此外，车加工过程中的铝削和冷却液也会对喷丸后零件产生污染。

3.4 工艺解决方案

首先，根据加工余量分布不均匀问题重新绘制余量分布图，将粗加工余量进行调整，在最大限度去除毛料余量，改进后，内型腔单边多去除余量8.56mm，给半精加工留有余量更加均匀，达到2.5-3.5mm；这样也使得半精车工序进行后零件的状态好于原工艺方法。

其次，根据上述问题分析，制定控制零件变形，保证壁厚差方案为将零件两道精车加工工序顺序进行对调调整，这样调整后，就可以实现在加工较难，对零件状态影响较大的精车内型工序时，零件的整体壁厚较厚，零件整体强度好于精车外型进行后的零件；同时在精车完精车内型工序后，单工序保证了零件内型部分的尺寸和技术条件要求。此后，进行精车外型面，该工序的余量非常均匀，都是随着零件的曲面分布的，并且精车外型面只需要一条加工程序，零件切削状态始终保持一致，切削力方向也保持一致，这样就不会影响到零件的整体状态，保证了零件壁厚差要求的同时也很好的控制住了零件变形，达到预期目的。

最后，我们对零件小端基准在车加工后和喷丸膨胀后的数据进行收集，共收集了两个批次15件零件的数据，经过对比，零件在喷丸后小端基准都会因为应力释放而膨胀变大，变化量在0.11-0.15mm之间。得到以上的变化量区间后，我们对零件精车基准工序的基准尺寸进行调整，将变化量计算入加工公差范围内。调整后继续对现场加工零件数据进行跟踪一个批次，共6件，零件变化量全部控制在设计图要求范围内，100%符合要求。

4 结论与成果

经过以上对三种问题的分析和改进，解决了零件的车加工变形及壁厚差不均匀问题。粗车余量的调整，在控制住零件变形的基础上，提高了零件半精车效率8小时，提高生产效率25%以上；零件小端基准的尺寸公差调整，100%消除了喷丸后零件小端基准膨胀不合格问题，彻底解放了110工序，节约加工时间和生产准备时间6小时；获益最大的就是两道精车工序的调整，解决了零件变形和壁厚差不均匀问题，保证了零件加工状态，使得一次加工合格率达到100%，也减少了零件不平衡量。

[1]某型涡轮风扇发动机风扇转子整流罩的车加工[J].现代零部件，2006.