2025年航空发动机典型产品燃烧室机匣加工工艺分析和技术应用.pdfVIP

先天下之忧而忧，后天下之乐而乐。——范仲淹

航空发动机典型产品燃烧室机匣加工工艺分析和技术应用

本文从某型航空发动机燃烧室机匣的工艺特点出发，结合企业能力现状，对

燃烧室机匣的加工工艺进行分析，并在应用过程中结合数控加工装备、三维

CAD/CAM软件应用技术进行试验，取得一定的经验和效果。分享此类型薄壁燃

烧室机匣的开发研制过程中可供借鉴的工艺方法和应用技术。

一、前言

航空发动机机匣是发动机中的壳体、框架类静子部件，是发动机的重要承力

部件。主要作用是承载发动机零组件重量、承受轴向和径向力，构成气流通道，

包容气流、发动机转子，防止转子叶片断裂飞出，起到连接、支承、包容等作用。

本文论述的燃烧室机匣是某型航空发动机热端的重要功能部件，属于典型的的薄

壁环形件（见图一），其大端直径约Φ600mm、小端直径约Φ420mm、总高度约

290mm、壁厚4.5mm。工件材料选用13Cr11Ni2W2MoV马氏体不锈钢，硬度

HB311～388，热导率与镍基高温合金接近，切削加工时蓄热、应力集中使得塑

性变形大，难以加工。

该型号发动机属急需升级换代产品，已经获得国家正式立项和充分的资金支

持，前期试制/小批产品性能已经获得用户方的充分肯定，需求极为迫切。此次

为小批转大批生产前的改进试验项目，目的是充分验证该类型产品为满足大批量

生产所需的工艺调整和技术应用，打通批产的瓶颈，为向用户迅速提供高质量、

高性能产品奠定技术基础。

二、工艺性分析

燃烧室机匣壳体薄壁，零件刚性弱，加工过程中易产生振动，加工中易产生

变形。设计基准的形状公差小，主要表面之间相互位置要求的项目多，且位置公

差小。要同时保证这些高精度要求，加工难度很大，完整的工艺分析主要内容需

紧扣如下圖表所示，本文篇幅有限主要围绕机加工艺展开。

1、工艺方案确定：

前后安装边和筒体内壁壁采用车削加工，机匣的半精车和精车采用数控车削

工艺。

安装边上的精密定位孔位置精度要求高，需要采用坐标镗孔加工工艺。

机匣外壁的安装座轮廓型面和安装边上的沉头孔选用数控钻、铰孔和数控铣

加工工艺。

2、前期试制总结

饭疏食，饮水，曲肱而枕之，乐亦在其中矣。不义而富且贵，于我如浮云。——《论语》

该工件在前期的试制、小批生产中，分别尝试了整体锻件式结构和钣金焊接

式结构，目的在于试验产品性能、计算加工周期和设备资源占用率，以及批量化

生产的各项成本。总结两种结构的加工工艺和优缺点：

2.1、整体锻件式结构的加工工艺，锻件毛坯重量约400kg，工件最终重量约

24kg，材料金属去除率～94%；锻件毛坯最大厚度≥180mm，在毛坯阶段淬火工

艺成本较大，故选择在粗加工结束后安排热处理达到硬度指标并去除加工内应

力；加工全程采用数控立式车床和多轴卧式镗铣加工中心，配合使用陶瓷和硬质

合金刀具：粗加工阶段采用晶须陶瓷车刀片，快速去除大余量后，随即进行热处

理（1000～1020℃油淬+540～560℃回火），精加工采用Φ12R3牛鼻刀铣削+Φ6

球刀精修表面。

优点主要有：工件表面粗糙度和完整性好、尺寸精度高，各项机械性能全部

达标；设计基准/加工基准/检测基准一致，所用加工程序在vericut仿真环境下进

行模拟，工件一次性完成加工并交付；与上级组件适装性好，试车结果好。

缺点主要有：金属利用率低，～94%的金属去除率，材料成本高；加工成本

高，机床成本约12万元/工件、刀具成本约8000元/工件；CAM编程难度