大型钴基高温合金机匣新件研制

一
２一
中国新技术新产品
高 新 技 术
ＣｎＮｗ ｅ ｎｏｅａ ｏ ： ｈａ ｅ Ｔ ｈ ｌｉ ｎＰ ｄ ｔ ｉ ｃ ｏｇｓ ｄｒｕｓ ｃ
浅谈广播 电视发射系统 中滤波器 的设计
于恩 龙
（ 吉林 省 广播 电影 电视 局 ３ １台 ， ３ 吉林 永 吉 １２ ０ ） ３ ２ ０
１ ＿ ３工艺难点
该零件从设计图纸进行工艺分析 ， 从工艺 路线 、加工 、刀具三个方 面对加 工难点进行论 述。 １． ．１机械加工 ３ 零件 的材料硬度大 ， 型面复杂： 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 ， 普通刀具
摘 要 ： 频 滤波 器的 功能 是将 频 率 不一样 的信 号通 过 一定 方法 分 离 ， 所 需信 号提 出来进 入 广播 电视 系统 作 为应 用 内容 ， 射 将 而将 无 关的信 号 分 离 出去 ， 因此 ， 波 器 已经成 为广 电事 业的 必要 内容 ， 对 滤波 器的功 能 以及 选择 依 据展 开讨 论 ， 助 于熟 悉其 工作 流 滤 本文 有
：
Ｃ ｉａ Ｎｅ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒ ｄ ｃｓ ｈ ｎ ｗ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ温 合 金机 匣新 件研制 新 术 高 技
史 韵 琦 赵 宇 ２ 关 宁 曹 琳１
（ ． 工业沈阳黎 明航空发动机 （ 团） 限责任公司 ， 宁 沈阳 １０ ４ ；． １中航 集 有 辽 １ ０３ ２沈阳市万事达汽车改装厂 ， 宁 沈阳 １０ ４ ） 辽 １０ ３
程 。
关 键 词 ： 播 电视 发 射 ； 广 系统 滤波 嚣 ； 计 设 中图分 类 号 ： ４ ２２ Ｕ ５．
文献标 识 码 ： Ａ
是针 对一 些异 常频 率 ，这种 滤 波器 的组 成元 素 为特殊 的谐 振 器 ，对 于 内部短 截线 的 波长 的 显示 ， 常 为 １ ， 通 ／ 这与 谐 振 器 中 停顿 波 长 ４ 值几 乎相 等 。 带通 的使 用 范 围最 大 ， 于其 远高 他几 种 ，也是 广播 电视 系统 中最 为基 础 的应 用 内容 ， 据 带宽 的 实 际情况 来 划分 ， 宽与 根 有 窄两 种情 况 ，一般 来说 窄 带 滤波 在宽 度上 要 小 于 １ ， 带 的值 则 会大 于 ２５ 这是 区分 ／ 而宽 ５ ／， 二者 的关 键 ， 电系统 更倾 向于选 择 窄带 ， 广 其 代 表 有频 道滤 波 器 ，窄带 带通 滤 波器 最典 型 的结 构就 是级 联 式耦 合谐 振 腔结 构 。带 通滤 波器 里 面 一 个非 常重 要 的 成分 为 谐 振 腔 ， 在 定 范 围内 ，它可 以对 电磁 能量进 行 控制 和 约束 。谐 振腔 的状 况 优劣 可直 接 影 响滤 波器 的状 态好 坏 ，对谐 振腔 功 能 的判 断可 以通 过 两 种方 法 ， 称 为谐 振频 率 ， 一个 是 品 一种 另外 质 因数 ， 振频 率 的概 念是 说 ， 谐 在谐 振 刚路 上 握与滤波器有关 的参数 ， 确定谐振腔的多少 ， 电磁 能量 进行 转换 的频率 ，它 的情 况 跟 回路 而规划处理应当具备的形态之后 ，再通过电 路 线情 况 关联 很大 ，而 谐 振 回路 出现磨 损 和 路 结构 的调 整 实现最 终形 态 。 消耗 等也 会给 品质 因素 ，也 就是 Ｑ值 造成 影 ２ 滤波 器 的典 型 结构 响 ，它 的 内涵是 说 在谐 振 时广 播 电视发 射 系 调频的发射频率为 ５Ｍ Ｚ ０ Ｈ ，为 Ｖ Ｆ波 统 中所 储存 的磁 能 或 电能 和一 个周 期 内 系统 Ｈ 段 ， 电视 的发射 频 率则 为 ８０ Ｈ ， Ｕ Ｆ 损 耗能 量 比的 二倍 。谐 振 腔 中的 品质 因数 越 而 ６Ｍ Ｚ为 Ｈ 波段 ， 者 的发射 频率 均相 对较 高 。 二 如果 滤 波 高 ，表 明其 谐 振响 应 曲线 就越 尖锐 。通 常 来 功能 通过 集 中 参数 元件 来 实现 ，对 器件 有 很 说 ，开 路谐振 腔或 者 同轴 短路 的典 型无 级 品 大损 伤 ， 降低 使用 时 间 ， 置 本 身 的功率 被 影 质 因数 大概 为 几千 ，问轴谐 振 腔 的品质 因数 装 响 ， 法 正 常发 挥 ， 以产 生 稳定 效 用 ， 此 要 明显 小 于波 导 的品质 因数 ，而矩 形波 导 的 无 难 因 平 常状 态下 ，高 频滤 波 器 的工作 状 态 的形 成 品质 因数 又低 于 圆波 导 的品质 因数 。通 常 圆 要利 用 电容 的分 配状 态 以及 电感 的 分配 形 成 波 导典 型无 载 品质 因数 大 概 在 ２ ００ ４０ ０ ０ ０ ～０ ０ 的 ，波导 和 问轴传 输 线是 微 波滤 波 器功 能 能 之 间 ， 而矩 形波 导 典 型无 载 品质 因数 的值 ｍ Ｏ 够展 开 的前 提 ， 据 频率 通带 的 情况 ， 波 器 在 １ ０ ０ ２ ０ ０ 间 。 根 滤 ００ ～ ００ 之 可 以分 成 四种 ， 通 、 通 以及带 通 和 带 阻 ， 低 高 比较常用 的谐振 腔 有 波导 和 同轴谐 振 腔 在 广 电事 业 中 ， 四种形 式都 会 被使 用 ， 带通 两种 ， 中 Ｖ Ｆ Ｕ Ｆ以及 Ｆ 频段 主要 采用 而 其 Ｈ ，Ｈ Ｍ 是使 用最 宽泛 的一 种 。 同轴谐 振腔 ， 常见 的同轴 谐 振腔 为一 端 短路 ， ２１低 通 和高通 滤 波器 ． 端 加 载 的同轴 腔 。 同轴 线 的内外 导体 长度 、 低通 滤波 器一 个 非常 典型 的 结构 就是 高 同轴 线 的特性 阻抗 直 接影 响着腔 内的谐 振频 低 阻 抗传 输线 的交 替 级联 所组 成 的糖 葫 芦式 率 ， 的大 小 由功率 容量 来决 定 。而 Ｉ 腔体 波段 滤 波 器 ，其 电感是 采 用高 阻抗 线进 行 等效 串 及 Ｕ Ｆ高 端等 微 波波 段 主要 采用 波导 腔 ， Ｈ 波 联 的 ，而 电容 则是 通 过低 阻抗 线 实现 等效 并 导 腔又 有 网 柱 波导 腔 及 矩 形 波导 腔 两 种 ， 所 联 的。通 过对 其高 低 阻抗 值 和长度 的调 整就 谓 的 圆柱 波 导 腔 是 一个 封 闭 的 圆柱 金 属 简 ， 能 制 造 出性能 好 、 构 简单 的低通 滤 波器 。 结 而 其谐 振频 率 的高低 由腔体 实 际物 理 尺寸 的大 高 通 滤 波 器 的一 般 结 构 是 币 Ｉ 用 同 轴 短 路 小 及 腔 内电磁 场模 式 来决 定 。所 谓 的矩形 波 Ｊ 短 截线 进 行 电感 的并 联 ，电容 的 串联 则是 在 导腔 是一 个长 方体 金 属 盒 ， 同样 的 ， 体 实 际 腔 内导体 圃盘 中铺垫 聚 四氟 乙烯 来 实现 ，最 后 物理 尺寸 的大 小 和腔 内 电磁场 模 式决 定其 谐 构 成梯 形 的高通 滤波 器 。 振 波 的频 率大 小 。把 数个 谐振 频 率一 样 的谐 ２２带 通和 带阻 滤波器 ． 振腔 按照 一定 的辐合 方 式级 进行 联 接 ，就组 广 电发 射装 置 中对 于 带阻 滤波 器 的选 择 成 了传统 带通 滤 波器 ，对 其输 入 输 出端 和各
摘 要 ：Ｅ公 司是世界 上 最著名 的航 空发 动机 供应 商之 一 ， Ｇ 本篇 论 文研 究的是 美 国 Ｇ Ｅ公 司 Ｇ ９ Ｅ ０型发 动机 中的 大型机 匣零 件一 高 压涡轮 机 匣新件 对其 结构研 制加 工工 艺进行详 细 分析说 明 。 关键 词 ： 机械 加 工工 艺 ； Ｅ公 司 ； Ｇ 钴基 高温合金 ； 难切 削 中图 分类 号 ： Ｑ ２ ．７ １ Ｔ ３ ０６ ＋ 文献标 识码 ： Ａ 该 零 件 外 形 均 由 曲 面 构 成 ，壁 厚 为 ３７ｍ ， ． ５ ｍ 外圆型面上有八 个大岛屿与一个小 岛 １ 屿， 在前端 面有 １４ ４ 处孔 ， 向孔有 ２ 处 。 径 ０ 在零 件后端 面有 １０ ６ 处孔 ， 向孔有 ２ 处 ， 径 １ 并有 ２ １ 处花边 。针对零 件在加工 中受到零件材料难 加 工， 及零件型 面复杂 的制约 ， 进行 了大量 的 我们 研制工作 。本篇论 文论 述 了高压涡轮机 匣加 工 研制 的整个过程 。 本论文 内容 主要包含 以下两个部分 ： ａ 概述部分 ： 介绍 Ｇ 公 司大型钴 基高温 Ｅ 合金机 匣的结构特 点和加工工艺难点 ； ｂ 工艺路线及机械加工 ： ． 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 精加工单边留有 ３ ｍ余量 ； ｍ Ｏ０ Ｎ３ 修后端面基准 ： 热处理后 ， 进行修基准 工序 ， 为下道车加工做准备 。 Ｏ ５ Ｎ３ 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 ｌ ｍ余 ｍ 量 。（ Ｎ ２ 工序应力释放后 ， 在 Ｏ０ 型面加工 到零 件设计 图尺寸 ） Ｏ０ Ｎ４ 半精车后端及型面 ：在零件型面处加 难 于加 工该 处 。 工到零件 设计 图尺寸 ，端面 留有余量 Ｉ ｍ余 ｍ 铣加工表 面 ： 在进行粗 铣削加工时 ， 零件型 量。（ Ｎ ２ 工序应力 释放 后 ， 在 Ｏ０ 型面加工 到零 面余 量大 ， 最大处达到 １ｒ ９ ｍ余量 ， 时需用 件设 计图尺寸 ） ａ 加工 大量刀具。 ｏ０ Ｎ７ 修基准 ： 车零件的止 口端面及外 圆 ， 用 ２加工工艺研究 于零件的装夹找正。 程。 ２ 工艺路线 ． １ Ｏ５ Ｎ７ 精车前端 ： 将零件端面尺寸加工到零 １零件及加工概述 通过以上的分析制定工艺路线 ，编制工艺 件最终尺寸 ， 并扎槽 。 １ 零件 结构 ． １ 规程 ， 由于零件整体结 构 比较复杂 ， 加工路线 已 Ｏ０ Ｎ８ 精车后端 ： 将零件端 面尺寸加 工到零 高压涡轮机匣为钴基高温合金环形静止 零 先车加工零 件外形 ， 进行粗铣加工去余量 ， 后 然 件最终尺寸 ， 扎槽。 并 ２ ． ３铣加工 件， 轮廓 以曲面为 主 ， 大外 径尺寸 ‘ １７ ｍ， 后进行热处 理工序 。再进行精铣加工零件 的型 最 ｐ ３ｍ １ 高 １６ ９ｍ 型面壁 厚 ３ １ｍ ， 面上有八 面 ， 焊接 ， Ａ ７ ｍ， １ ． ９ ｍ型 ６ 后 再进 行零件 的精 车加工 ， 对零件 后 零件的精铣加工 ： 个大 岛屿及一个小岛屿 ； 零件分前后端 面 ， 前端 进行铣花边及钻孔 ， 最后对零件内部进行喷涂。 零件 的精铣加工 ， 在精铣加工 时 ， 注意合 理 面有 １４ １ 个通孔 ， 向孔有 ２ 处 。在零件 后端 径 ０ 的安 排零件的加工路线 ， 加工的先后顺 序 ， 工 加 ２． ．１工艺路线制定 ｉ 面有 １０ ６ 处孔 ，径向孔有 ２ 处 ， １ 并有 ２ 处花 ｌ 工 艺 路线 ： ０毛料 一 ５车后 端 面基 准 一 时的走 刀路线 。具体精铣的加工路线如下 ： Ｏ Ｎ Ｏ Ｎ 边 。零件整体如 图 １ Ｎｌ 粗车 前端及 型面 一 ｌ 粗 车后 端及 型面 一 ｏ０ Ｏ Ｎ５ 第 一步 ： 工零 件型面 ，在加工零 件型面 加 Ｏ０ Ｎ２ 粗铣 外型 面一 ２ 去应 力热处 理一 ３ 修 时 ， Ｏ Ｎ ５ Ｏ Ｎ０ 采用切线 进刀 ， 工零 件型 面时 ， 用上 在加 采 后端 面基准 一 ３ 半 精车 前端及 型 面一 ４ 半 下往复铣加工 ， Ｏ Ｎ ５ Ｏ Ｎ０ 保证零件的表面质 量 ， 零件的表 精车后 端及 型面一 ５ 精 铣外 型面 一 ５ ｏ Ｎ０ Ｏ Ｎ ５去毛 面粗糙度 ， 铣削零件的型面 。 刺一 ６ 焊接 连接 座一ｏ０ Ｏ Ｎ０ Ｎ７ 修基准一 ｏ５ Ｎ７ 精车前 第二步 ： 加工 岛屿 凸 台表 面 ， 中２ 刀 铣 用 ０ 端一 ｏ０ Ｎ８ 精车后端 一 ８ 钻前 端面孔 、 Ｏ Ｎ５ 径向孔并 具铣加工凸台表面 ， 在零件表面方 向进刀切削 铣端 面槽 一ｃ０ 后端 面孑 、径 向孔 并铣端 面 ＮＯ 钻 Ｌ 第三步 ： 加工岛屿大孔及 岛子 台阶。 槽一 Ｌ０ Ｏ Ｎ Ｏ 攻螺纹一 ｌ５ 印一 ｌ０ Ｏ Ｎ ０标 ｏ １ Ｎ 清洗－１５ Ｊ１ 第 四步 ： 清理大 岛屿两 侧 ， ￣ ０ ３ 行 用 ２Ｒ 进 中间检验 一２ 荧 光检 查一 ２ 清洗 一３ 集 件一 清理岛屿两侧。 １０ １５ １０ １５ ３ 装配 一４ 清洗 一４ 喷 涂一５ １０ １５ １０车涂层 一５ １５ 第五步 ：清理小岛屿 ，在小 岛屿外层走两 修 喷涂表面－１０ Ｊ６ 最终检 验一６ 入库 １５ 次， 将零件铣型面的残余 清除。 ２． ．２工装和刀具选择 １ 第六 步 ： 清理小 岛屿下 部 ， Ｒ 球刀进 行 用 ６ 工装 ： 主要 根据 Ｇ 公 司提供的车床 和铣 清根 ， Ｅ 清根时需注意刀具的磨损 。 床夹具结构图纸进行设计并 制造 ， 检测用 约束 ２ 关键和难点 Ａ 测具 为 自主设计制造 。 高压涡轮机匣加工 的关键在 于车加工的车 图 １ 高压 涡 轮 机 匣 刀具 的选择 ： 钴基 高温合金是 一种难切削 槽及铣加工 的工艺路线 。 １ ． ２零件材料及特点 材料 ， 刀具 本身成分 内含有 钴成 分 ， 在加 工 中， ２ ．进行 粗铣零件型 面 ， ４１ 注意走刀 路线 的 １１ ２ 钴基高温合金 刀具材料容易 与零件 材料产生亲和 ，刀具很容 刀路 ， 在粗铣时 ， 大量去除零件余量。 故选用刀 具时 ， 选用耐 磨涂层 ， 应 防止 ２． Ａ ２除零 件余 量后需 要对 零件 进行 热处 高压涡轮机匣材质为 Ｒ Ｎ ４ ，毛料为钴 易磨损 ， Ｅ Ｅ１ 基 高温合 金模 锻件 ，含有 金属 主要成分 有镍 、 零件在加工时 ， 刀具磨损 ， 刀具有 更高耐磨 理 ， 件粗车及粗铣 时的残余应力释放 。 使得 将零 零件 ２． ４３后进行 车基准及半精车加工 。 在半精 铬 、 和少量 的钼 、 、 、 钨 铌 钽 钛等合金 元素 。钴基 性 ， 得到更 好的表 面质量且延长刀具寿长 。 车时 ， 先用 Ｒ ．球 刀进行粗扎槽 ， 用 Ｒ 球 刀 ２ ５ 在 ２ 高 温合金具有较 高的强度 、 好 的抗热疲劳 、 良 抗 ２ ． ２车加 工 在遇到特殊槽型时 ， 选用非标刀 片进 热腐蚀 、 和耐磨腐蚀性能 。 于制作航空 喷气发 用 车加工共 有 ９ 道工序 ： ５ ｏ Ｎ 车后端 面基准一 进行精车 。 动机 、 工业燃气轮机 、 舰船燃气 轮机 的涡轮增压 Ｎｌ 粗 车前 端及 型面一 ｌ 粗 车后 端及 型面一 行车加工零件的型面。 ｏＯ Ｏ Ｎ５ ２ Ａ 进行精铣加 工时 ， Ａ 注意零件 的走刀 路 器。 正是 由于这种性能 ， 材料用 于高压 涡轮机 Ｎ３ 修 后端 面基准 一 ｏ５ 该 Ｏ０ Ｎ３ 半精 车前端 及 型面一 匣。 合理的安排刀路 ， 出零件 的型面 。 加工 １ ０半精车 后端及 型面 一ｂ０ 基准 一ｏ５ ＇ ￣－ ｂ７ 修 Ｎ７ 精 线 ， １ ２ 加工特点 ． ２ 车前￣－ ８ 精 车后端 ｏ Ｎ ｏ ３加工 工艺总结和推广 钴基高温合金材料 由于成分 的原 因 ， 质 材 随着 民用航空飞机 的发展 ， 类似钴基 高温 Ｏ 车后端面基准 ： Ｎ５ 本道工序车加 工零件 的 硬 难于切 削 ， 在加工 时受切削力影响变形不 大 。 内孔及外 圆， 合金被越来越 多的应用 ，钴基合金材料应用 领 用于下一道工序的找正及压 紧； 零 件的结构特 点对工艺路线 、 刀具及加工 的方 ＯＯ Ｎｌ 粗 车前端及型面 ： 去除大部分余量为 域 的越来越广泛 ，必将 对制造业提 出更高 的要 法有所要 求 ，在新件的研制 阶段需要合理 安排 精加工单边 留有 ３ ｍ余量 ； 求， 对特种合金加工工艺的研 究也 会更加深入。 ａ ｒ 工艺路线及安排合理 的加工方法 。 Ｏ ５ Ｎ１ 粗车后端及 型面 ： 去除大部分余量为 此次对钴基高温合金类大 型机 匣件工艺方