航空發動機鈦合金襯套的檢測技術

張潤山 唐春麗 馬 侖

（中航工業沈陽黎明航空發動機集團制造有限公司 遼寧 沈陽 110043）

襯套作為航空發動機某部位的重要組成部分，用于殼體內部齒輪和軸承的安裝，襯套的材料有碳鋼和鈦合金類之分，為了減輕發動機的重量，以鈦合金種類的襯套居多。鈦合金襯套在加工中極易變形，所以有自己獨特的一套加工工藝方法，加工后的襯套的檢測更是難上加難，一直以來都沒有什么特別好的檢測方法，檢測效率低下。本文就從襯套的通用和專用的檢測方法入手，闡述了鈦合金襯套如何在自由狀態下做到準確的測量。

1 問題的提出

由于襯套壁薄，為了防止銑加工三個Ф20mm的月牙槽時變形，先將三個均勻的月牙槽銑削出來，以精加工的內孔為基準，用液性塑料漲緊夾具裝夾，精車外圓，但是工件壁太薄，極易變形，對溫度也很敏感，而且存在應力集中現象，檢測結果不合格，現場加工尺寸與成品檢驗尺寸存在一定差異。為解決此問題，工藝方法上采取了縮嚴加工尺寸公差的方法，將零件尺寸加工至中差范圍，但同時也增加了測量的難度。由于內孔尺寸為mm，外圓尺寸為 mm，而且內孔有3個1mm深的月牙槽，加工極易變形，加工的圓柱度、內孔和外圓的圓柱度要求分別為0.005mm。[1]。

1.1 檢測方案分析

由于圖紙中規定的設計基準為測量基準，而襯套壁薄，且內孔均勻分布著三個Ф20mm的月牙槽，測量面較短，所以零件檢測難度較大，以下針對三個技術條件和兩個尺寸的檢測方案及過程進行分析論證。

1.2 對外圓圓柱度及尺寸mm的檢測方案分析

圓柱度公差帶是半徑差值為0.005mm的兩個圓柱面之間的區域，且圓柱面必須位于半徑差為0.005mm的兩個同軸圓柱面之間。

2 檢測方案分析

2.1 方案一：

外圓圓柱度對于軸類零件檢測可以利用頂針孔，在偏擺儀上檢測。而對于襯套類零件沒有頂針孔，這樣就必須借助于杠桿千分尺測量。由于檢測尺寸mm和檢測外圓的圓柱度的檢測部位相同，所以在用外徑杠桿千分尺檢查的mm同時也能檢測外圓的圓柱度，即多點測量。

首先按外圓尺寸mm要求，選用100～125mm的外徑杠桿千分尺，再用100mm的塊規校對外徑杠桿千分尺，校對杠桿千分尺后記錄修正值，用外徑杠桿千分尺對外圓進行多點測量，記錄所測數值。每一部位測得的實際值為外圓的近似值，所測值中，最大值與最小值之差為外圓圓柱度，且半徑差不大于0.005mm。在測量過程中，由于所測量的是薄壁零件，所有測量力不能太大，但必須保證在測量過程中側頭與襯套表面連續接觸，否則易造成零件變形，測量力也不能太小，做大力度適中，否則不能反映出零件的真實狀態，測量出的零件數值不是零件的真實值。通常選用的靜態測量力應小于1N。[2]

2.2 方案二：

用V形塊法檢查圓柱度，用千分尺檢查外圓尺寸。

將襯套放在平臺上的V形塊內，用夾緊裝置固定，且襯套可以自由轉動。將千分表裝入萬能表座的表架內，調整千分表位置使之位于襯套的最高點。在被測零件回轉一周過程中，測量某個橫截面的最大與最小讀數，連續測量若干個橫截面，取其中各橫截面所測得的所有讀數中最大與最小讀數值公差的一半，即為該零件的圓柱度誤差。

3 檢測方案的確定

經過實際測量比較用外徑杠桿千分尺測外徑圓柱度和外徑尺寸方便準確，而且在實際檢測中操作方便易行，對于有合格資質的檢驗人員來說都可以做到準確的檢測，但在實際操作中要注意測量力的因素。

4 內孔圓柱度及內孔尺寸的檢測

選用 75～100mm外徑千分尺和100mm塊規，校對外徑千分尺，記錄修正值，然后作為內徑千分尺的對表基準，使微分筒鎖定在對應的數值95.03mm，對應檢測公差為0.017mm的高精度內徑，需選用內徑千分表測量。選擇合適的測量頭安裝好，調節測量頭長度，將內徑千分表的測量頭壓入外徑千分尺的測砧與測微螺旋中間，看千分表的指示讀數，調節壓入量，固定測量頭使內徑千分表的壓入量為0.30mm，將表圈轉動，指針對零，使內徑千分表前后微動找到最小值，再將內徑千分表測量頭壓入零件內，前后微動找到最大值與最小值。由于內孔上有

三個Ф20mm的月牙槽，很難找到測量點，測頭的輔助支架有一邊僅能靠在內孔一點上，所以測得內孔直徑不夠準確。以支架支在兩槽中間測頭測兩槽的邊緣，并在三個方向上下多點測量，以達到測量真實值的目的。[3]

5 測量內孔對外圓的跳動

5.1 檢測分析

內孔對外圓的跳動測量的是徑向跳動誤差，徑向跳動誤差是指在旋轉表面的同一橫截面內，被測表面各點與基準軸線之間最大值與最小值距離之差，并以各個橫截面測出其最大跳動作為整個被測圓柱面的徑向跳動量。檢查徑向跳動時一定要注意基準，因為基準不同，測量結果就不同，襯套工藝規程圖紙上規定要求以襯套外圓作為零件的測量基準。[4]

5.2 檢測方案

先將V形塊和平臺擦拭干凈，將襯套豎直放在V形槽內，用夾緊裝置固定，并能自由轉動。將杠桿百分表裝在表座的夾孔內夾緊，調整萬能表座位置，使百分表接觸頭與襯套表面接觸，將襯套轉動一周，取該橫截面的最大值，在測得若干個橫截面后取最大值即為內孔的跳動誤差。

結語

通過上述對鈦合金襯套的工藝分析及主要尺寸的檢測，利用通用的檢測技術檢測了測量難度較大的薄壁零件，從以上的分析中可以看出所采用的檢測方法具有較強的科學性和實用性。實踐證明，通過上述方法檢測出的結果準確性較高，而且可以將上述的檢測方法應用到類似的零件檢測當中，并不局限于鈦合金類零件。若將上述檢測方法加以推廣應用，可以為新機研制節省大量的研制經費。

[1]張玉，劉玉.幾何量公差與測量技術 [J].沈陽：東北大學出版社.1999.

[2]汪愷.形狀和位置公差標準應用指南[M]北京：中國標準出版社.2000.

[3]王如根，高坤華.航空發動機新技術[M].北京：航空工業出版社。2003年79-399

[4]武凱.航空薄壁件加工變形分析與控制[M].南京:南京航空航天大學.2002.