低渦立式轉接盤加工工藝研究

劉平江+李鑫

（沈陽發動機設計研究所，遼寧 沈陽 110015）

摘要：低渦立式轉接盤為連接航空發動機渦輪轉子與試驗器的重要部件，該零件材料為GH4169，是較復雜的薄壁盤類零件，形位公差要求比較高，加工過程較困難。文章針對低渦立式轉接盤的特點，通過對加工工藝路線、裝夾方式、定位基準、材料加工性能等多方面考慮和研究，總結出了切實可行的加工工藝方法，解決了低渦立式轉接盤加工難題。

關鍵詞：航空發動機；渦輪轉子；轉接盤；薄壁盤類零件；低渦立式

中圖分類號：TG142文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0021-03低渦立式轉接盤（以下簡稱轉接盤）為連接航空發動機渦輪轉子與試驗器的重要部件，在航空發動機渦輪轉子進行超轉、破裂、低循環疲勞試驗過程中轉接盤因承受高轉速、復雜溫度場等試驗因素，進而對其幾何形狀、公差配合、材料等技術條件提出了苛刻的要求，要求轉接盤最大限度的模擬航空發動機渦輪轉子的狀態，從而獲得最真實的航空發動機渦輪轉子試驗結果。

由于轉接盤在試驗過程中要經受超高強度、超高溫度的試驗，多采用鎳基高溫合金作為零件材料，這樣無形中給加工制造增加了很大的難度。

本文通過對加工工藝路線、裝夾方式、定位基準、材料加工性能等多方面考慮和研究，總結出了切實可行的加工工藝方法，解決了低渦立式轉接盤加工難題。

1轉接盤工藝特性分析

1.1轉接盤結構特性

轉接盤（簡圖見圖1）結構的主要特點是：形狀較復雜、局部壁薄、剛性較差、轉接圓弧多、形位公差要求較高、不利于裝夾，零件的材料加工性能較差，加工時極易產生變形。

1.2轉接盤材料特性

GH4169是一種可以時效強化的鎳基高溫合金。該合金在650℃下具有屈服強度高、塑性好的特點，有較滿意的焊接性能及成型性能，較高的耐腐蝕、抗氧化和耐輻照性能。該合金在253℃～700℃很寬的溫度范圍內組織性能穩定，成為深冷溫度和高溫條件下用途極為廣泛的高溫合金之一。

其主要產品有板材、帶材、棒材、絲材、鍛件及圓餅等。可用作深冷溫度（-196℃～－253℃）下的高強度結構材料，700℃以下使用的抗氧化熱強材料，發動機部件和反應堆中的各種抗輻照結構材料。

在航空上主要用于發動機的轉動部件，如盤件、承力環、鼓筒軸等零件及非轉動的機匣、緊固件和其它機械件。

1.3轉接盤加工難點

轉接盤是盤類零件，直徑較大，局部壁薄，形位公差要求較高，不利于裝夾，加工難度比較大，主要有以下難點：（1）GH4169材料加工性能較差，對刀具的要求較高；（2）去除余量較大，切削過程中產生較大的切削應力，因而零件易變形；（3）零件的內孔較小、外圓壁薄，此結構不利于加工裝夾；（4）形位公差要求較嚴，加工易超差。

2轉接盤加工技術研究

針對轉接盤的加工難點和加工的特性，在工藝規程編制和加工過程中應采取必要的措施，以減少和控制各種不利因素對加工質量產生的各種影響，主要從以下各個方面考慮與處理：工藝路線的編排、裝夾方式選擇、定位基準選擇、提高材料的加工性能。

2.1工藝路線的安排

轉接盤加工步驟較多，但都遵從“先基面后其它、先主后次、先粗后精”原則；按照不同的加工性質的和作用，加工過程可劃分為如下幾個階段：粗加工、半精加工、精加工。

轉接盤為GH4169材料，GH4169為鎳基高溫合金并且可以進行時效強化處理。轉接盤毛胚為鍛件，毛坯在鍛造過程中應先進行預備性熱處理即固溶處理，此熱處理工序安排在機械加工之前進行；由于時效強化處理改變了零件內部組織結構并導致加工性能降低，不利于零件余量的去除，因而應將時效強化處理安排在粗加工后進行；在半精加工后精加工前，由于本零件在切削過程中切削余量較大，產生的機加應力較多，為了避免零件的變形、保證零件后續加工的精度，必須安排多次的去機加應力處理即穩定熱處理，消除零件殘余應力，為后續的精加工創造良好的基礎。

轉接盤局部壁非常薄（僅4mm），在加工過程中的內應力易引起零件的形變，如不有效的控制會導致零件的報廢。為了有效的減少精加工去除余量，消除機加內部應力，在加工過程中應安排兩次半精加工工序，將零件的90％的加工余量在精車之前去除，余量去除結構見圖2。

確定轉接盤的主要機加工藝路線如下：

鍛件（固溶處理）→粗車（粗去余量）→車（去余量）→熱處理（時效強化處理）→細車（去余量）→穩定熱處理（消除機加內應力）→立車（平基準）→半精車（去除余量，為精加工做準備）→穩定熱處理（消除機加內應力）→立車（平基準）→數控精車（壓外安裝邊，精加工零件內外形）→慢走絲（去外安裝邊）→鉗工（拋修轉接處并劃線）→坐標鏜→鉗工→慢走絲→鉗工→熒光檢查→終檢。

2.2裝夾方式的選擇

裝夾方式對于盤類零件來說尤為關鍵，選取得當的裝夾方式將對整個零件的加工過程起到事半功倍的效果，而且對于控制變形、保證加工質量起到決定性的作用。

盤類零件的裝夾方式的選擇應主要遵循以下的原則：（1）精加工時軸向壓緊優于徑向裝夾；（2）軸向壓緊的安裝邊既可以徑向延伸也可以軸向延伸（依據零件而定）；（3）加工完成后去除安裝邊應采取加工應力最小的方式進行。

基于以上的原則，在編排轉接盤工藝規程過程中，依據零件的特性將零件的最大外圓進行了延伸作為加工的安裝邊，見圖3。

精車工序完成之后，外安裝邊的去除也同樣很重要。去除安裝邊可以采取以下方式：（1）用燕尾槽型的車刀通過軸向進給將外安裝邊去除；（2）通過銑削方式去除；（3）通過非接觸式加工去除：慢走絲、線切割、電火花。

（1）、（3）兩種方式為常用方法，（2）方式使用概率很低。基于保證零件加工質量并最大限度的控制零件變形，去除轉接盤的安裝邊采取了第（3）種方式。通過零件的最終檢測證明：此方式是有效并可行的。

2.3定位基準的選擇

盤類零件定位基準的選擇尤為重要，定位基準選取的是否得當將直接影響到整個零件加工的質量。合理選擇定位基準不僅影響整個零件加工工藝的編排和安裝夾具結構設計，而且影響著機械加工的穩定性。

定位基準選擇應主要遵循以下的原則：（1）精度較高、定位面大、裝夾可靠；（2）易于裝夾并能夠保證加工精度。

通過圖1得出：按照常規工藝施工方式應當將基準A、基準B作為精基準，創造出精基準后再以基準A、基準B為徑向、軸向安裝基準進行后續的加工。但是此零件較為特殊：此零件較為凸凹，為了減少零件的變形必須雙面定位，這樣就要求兩端面之間精度較高，而基準A、B一側端面軸向精度不高并且此側較凸不利于端面定位，因而采取以、9.5（兩端面）作為徑向及軸向定位精基準。

2.4提高材料的加工性能

GH4169由于其具有良好的力學性能而被航空航天零件所采用，但是由于材料本身的加工性能的特殊性又給加工帶來不小的麻煩，GH4169加工過程中存在的難點主要是：（1）切削變形大。H4169塑性很好，伸長率可以約40%，塑性變形的系數大；（2）切削力大。加工GH4169的切削力比切削中碳鋼時至少大2倍，這因為GH4169的強度高，內部組織含有很多高熔點、高激活能的結構，原子結構很穩定，不易發生剪切與滑移現象；（3）加工硬化嚴重。由于GH4169塑性變形非常大，在高溫與應力作用下，晶格將會嚴重扭曲，一些不穩定的奧氏體組織將部分轉變成馬氏體組織，強化相也會從固溶體中分解出來，最終導致合金材料表面層硬度提高；（4）切削溫度高。GH4169材料塑性變形大、切削力大、強度高，切削時產生熱量多，并且GH4169的導熱系數比較小，最終導致切削溫度高達1000℃；（5）刀具磨損快。由于GH4169的切削變形大、切削力大、加工硬化嚴重、切削溫度高等因素導致刀具的磨損非常快。

由于GH4169材料的特殊性，從以下方面可有效提高材料的加工性能：（1）刀具材料應具有較高韌性、強度和硬度，并良好的耐磨性、抗氧化性及抗粘接性，優選CBN涂層的硬質合金刀具；（2）降低切削速度，但是不宜將進給量很小，避免刀刃在硬化層上切削；（3）對零件進行淬火處理，使內部金屬間的化合物轉化為固溶體，進而減少切削力；（4）冷卻要充分（盡量采用內冷），排屑要流暢；（5）加工工藝系統的剛度要好，采用剛性好的鉆桿；另外在采用刀具時可采取一些措施來提高刀具切削時的剛性，例如用四刃鉆代替三刃鉆等。

2.5實際加工時出現的問題

在半精車后零件出現了變形，翹曲量比較大，單邊達到了0.5mm，若此時直接進行將產生更大的變形，尺寸精度也無法保證。

由于零件有足夠余量，為了達到穩定零件尺寸、消除機加內應力的目的，另行增加立車平基準與多次穩定熱處理工序，并且在穩定熱處理過程中用工裝對零件兩端面進行固定和裝夾。通過加工結果證明采取各項措施非常有效。

3結語

低渦立式轉接盤是局部薄壁、結構凸凹的難加工材料零件，形位公差要求嚴格，加工難度較大。在合理安排加工工藝路線的前提下，通過采取科學裝夾方式、合理的選擇軸向與徑向基準、多途徑提高材料的加工性能等各方面的技術途徑，最終生產出了合格的產品，滿足了圖紙的技術要求，為今后的類似難加工材料的盤類零件提供了有效的借鑒經驗。

參考文獻

[1]?吳大觀，王寺南，嚴成忠，李成功．航空發動機設計

?用材料數據手冊[M]．北京：機械工業出版社，1990．

[2]?胡鳳蘭，劉軍安，魏華．深孔鉆削中的孔軸線偏斜機

?理與控制方法[J]．現代制造工程，2011，（7）．

作者簡介：劉平江（1980—），男，吉林白城人，沈陽發動機設計研究所工程師，研究方向：機械加工。

（沈陽發動機設計研究所，遼寧 沈陽 110015）

摘要：低渦立式轉接盤為連接航空發動機渦輪轉子與試驗器的重要部件，該零件材料為GH4169，是較復雜的薄壁盤類零件，形位公差要求比較高，加工過程較困難。文章針對低渦立式轉接盤的特點，通過對加工工藝路線、裝夾方式、定位基準、材料加工性能等多方面考慮和研究，總結出了切實可行的加工工藝方法，解決了低渦立式轉接盤加工難題。

關鍵詞：航空發動機；渦輪轉子；轉接盤；薄壁盤類零件；低渦立式

中圖分類號：TG142文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0021-03低渦立式轉接盤（以下簡稱轉接盤）為連接航空發動機渦輪轉子與試驗器的重要部件，在航空發動機渦輪轉子進行超轉、破裂、低循環疲勞試驗過程中轉接盤因承受高轉速、復雜溫度場等試驗因素，進而對其幾何形狀、公差配合、材料等技術條件提出了苛刻的要求，要求轉接盤最大限度的模擬航空發動機渦輪轉子的狀態，從而獲得最真實的航空發動機渦輪轉子試驗結果。

由于轉接盤在試驗過程中要經受超高強度、超高溫度的試驗，多采用鎳基高溫合金作為零件材料，這樣無形中給加工制造增加了很大的難度。

本文通過對加工工藝路線、裝夾方式、定位基準、材料加工性能等多方面考慮和研究，總結出了切實可行的加工工藝方法，解決了低渦立式轉接盤加工難題。

1轉接盤工藝特性分析

1.1轉接盤結構特性

轉接盤（簡圖見圖1）結構的主要特點是：形狀較復雜、局部壁薄、剛性較差、轉接圓弧多、形位公差要求較高、不利于裝夾，零件的材料加工性能較差，加工時極易產生變形。

1.2轉接盤材料特性

GH4169是一種可以時效強化的鎳基高溫合金。該合金在650℃下具有屈服強度高、塑性好的特點，有較滿意的焊接性能及成型性能，較高的耐腐蝕、抗氧化和耐輻照性能。該合金在253℃～700℃很寬的溫度范圍內組織性能穩定，成為深冷溫度和高溫條件下用途極為廣泛的高溫合金之一。

其主要產品有板材、帶材、棒材、絲材、鍛件及圓餅等。可用作深冷溫度（-196℃～－253℃）下的高強度結構材料，700℃以下使用的抗氧化熱強材料，發動機部件和反應堆中的各種抗輻照結構材料。

在航空上主要用于發動機的轉動部件，如盤件、承力環、鼓筒軸等零件及非轉動的機匣、緊固件和其它機械件。

1.3轉接盤加工難點

轉接盤是盤類零件，直徑較大，局部壁薄，形位公差要求較高，不利于裝夾，加工難度比較大，主要有以下難點：（1）GH4169材料加工性能較差，對刀具的要求較高；（2）去除余量較大，切削過程中產生較大的切削應力，因而零件易變形；（3）零件的內孔較小、外圓壁薄，此結構不利于加工裝夾；（4）形位公差要求較嚴，加工易超差。

2轉接盤加工技術研究

針對轉接盤的加工難點和加工的特性，在工藝規程編制和加工過程中應采取必要的措施，以減少和控制各種不利因素對加工質量產生的各種影響，主要從以下各個方面考慮與處理：工藝路線的編排、裝夾方式選擇、定位基準選擇、提高材料的加工性能。

2.1工藝路線的安排

轉接盤加工步驟較多，但都遵從“先基面后其它、先主后次、先粗后精”原則；按照不同的加工性質的和作用，加工過程可劃分為如下幾個階段：粗加工、半精加工、精加工。

轉接盤為GH4169材料，GH4169為鎳基高溫合金并且可以進行時效強化處理。轉接盤毛胚為鍛件，毛坯在鍛造過程中應先進行預備性熱處理即固溶處理，此熱處理工序安排在機械加工之前進行；由于時效強化處理改變了零件內部組織結構并導致加工性能降低，不利于零件余量的去除，因而應將時效強化處理安排在粗加工后進行；在半精加工后精加工前，由于本零件在切削過程中切削余量較大，產生的機加應力較多，為了避免零件的變形、保證零件后續加工的精度，必須安排多次的去機加應力處理即穩定熱處理，消除零件殘余應力，為后續的精加工創造良好的基礎。

轉接盤局部壁非常薄（僅4mm），在加工過程中的內應力易引起零件的形變，如不有效的控制會導致零件的報廢。為了有效的減少精加工去除余量，消除機加內部應力，在加工過程中應安排兩次半精加工工序，將零件的90％的加工余量在精車之前去除，余量去除結構見圖2。

確定轉接盤的主要機加工藝路線如下：

鍛件（固溶處理）→粗車（粗去余量）→車（去余量）→熱處理（時效強化處理）→細車（去余量）→穩定熱處理（消除機加內應力）→立車（平基準）→半精車（去除余量，為精加工做準備）→穩定熱處理（消除機加內應力）→立車（平基準）→數控精車（壓外安裝邊，精加工零件內外形）→慢走絲（去外安裝邊）→鉗工（拋修轉接處并劃線）→坐標鏜→鉗工→慢走絲→鉗工→熒光檢查→終檢。

2.2裝夾方式的選擇

裝夾方式對于盤類零件來說尤為關鍵，選取得當的裝夾方式將對整個零件的加工過程起到事半功倍的效果，而且對于控制變形、保證加工質量起到決定性的作用。

盤類零件的裝夾方式的選擇應主要遵循以下的原則：（1）精加工時軸向壓緊優于徑向裝夾；（2）軸向壓緊的安裝邊既可以徑向延伸也可以軸向延伸（依據零件而定）；（3）加工完成后去除安裝邊應采取加工應力最小的方式進行。

基于以上的原則，在編排轉接盤工藝規程過程中，依據零件的特性將零件的最大外圓進行了延伸作為加工的安裝邊，見圖3。

精車工序完成之后，外安裝邊的去除也同樣很重要。去除安裝邊可以采取以下方式：（1）用燕尾槽型的車刀通過軸向進給將外安裝邊去除；（2）通過銑削方式去除；（3）通過非接觸式加工去除：慢走絲、線切割、電火花。

（1）、（3）兩種方式為常用方法，（2）方式使用概率很低。基于保證零件加工質量并最大限度的控制零件變形，去除轉接盤的安裝邊采取了第（3）種方式。通過零件的最終檢測證明：此方式是有效并可行的。

2.3定位基準的選擇

盤類零件定位基準的選擇尤為重要，定位基準選取的是否得當將直接影響到整個零件加工的質量。合理選擇定位基準不僅影響整個零件加工工藝的編排和安裝夾具結構設計，而且影響著機械加工的穩定性。

定位基準選擇應主要遵循以下的原則：（1）精度較高、定位面大、裝夾可靠；（2）易于裝夾并能夠保證加工精度。

通過圖1得出：按照常規工藝施工方式應當將基準A、基準B作為精基準，創造出精基準后再以基準A、基準B為徑向、軸向安裝基準進行后續的加工。但是此零件較為特殊：此零件較為凸凹，為了減少零件的變形必須雙面定位，這樣就要求兩端面之間精度較高，而基準A、B一側端面軸向精度不高并且此側較凸不利于端面定位，因而采取以、9.5（兩端面）作為徑向及軸向定位精基準。

2.4提高材料的加工性能

GH4169由于其具有良好的力學性能而被航空航天零件所采用，但是由于材料本身的加工性能的特殊性又給加工帶來不小的麻煩，GH4169加工過程中存在的難點主要是：（1）切削變形大。H4169塑性很好，伸長率可以約40%，塑性變形的系數大；（2）切削力大。加工GH4169的切削力比切削中碳鋼時至少大2倍，這因為GH4169的強度高，內部組織含有很多高熔點、高激活能的結構，原子結構很穩定，不易發生剪切與滑移現象；（3）加工硬化嚴重。由于GH4169塑性變形非常大，在高溫與應力作用下，晶格將會嚴重扭曲，一些不穩定的奧氏體組織將部分轉變成馬氏體組織，強化相也會從固溶體中分解出來，最終導致合金材料表面層硬度提高；（4）切削溫度高。GH4169材料塑性變形大、切削力大、強度高，切削時產生熱量多，并且GH4169的導熱系數比較小，最終導致切削溫度高達1000℃；（5）刀具磨損快。由于GH4169的切削變形大、切削力大、加工硬化嚴重、切削溫度高等因素導致刀具的磨損非常快。

由于GH4169材料的特殊性，從以下方面可有效提高材料的加工性能：（1）刀具材料應具有較高韌性、強度和硬度，并良好的耐磨性、抗氧化性及抗粘接性，優選CBN涂層的硬質合金刀具；（2）降低切削速度，但是不宜將進給量很小，避免刀刃在硬化層上切削；（3）對零件進行淬火處理，使內部金屬間的化合物轉化為固溶體，進而減少切削力；（4）冷卻要充分（盡量采用內冷），排屑要流暢；（5）加工工藝系統的剛度要好，采用剛性好的鉆桿；另外在采用刀具時可采取一些措施來提高刀具切削時的剛性，例如用四刃鉆代替三刃鉆等。

2.5實際加工時出現的問題

在半精車后零件出現了變形，翹曲量比較大，單邊達到了0.5mm，若此時直接進行將產生更大的變形，尺寸精度也無法保證。

由于零件有足夠余量，為了達到穩定零件尺寸、消除機加內應力的目的，另行增加立車平基準與多次穩定熱處理工序，并且在穩定熱處理過程中用工裝對零件兩端面進行固定和裝夾。通過加工結果證明采取各項措施非常有效。

3結語

低渦立式轉接盤是局部薄壁、結構凸凹的難加工材料零件，形位公差要求嚴格，加工難度較大。在合理安排加工工藝路線的前提下，通過采取科學裝夾方式、合理的選擇軸向與徑向基準、多途徑提高材料的加工性能等各方面的技術途徑，最終生產出了合格的產品，滿足了圖紙的技術要求，為今后的類似難加工材料的盤類零件提供了有效的借鑒經驗。

參考文獻

[1]?吳大觀，王寺南，嚴成忠，李成功．航空發動機設計

?用材料數據手冊[M]．北京：機械工業出版社，1990．

[2]?胡鳳蘭，劉軍安，魏華．深孔鉆削中的孔軸線偏斜機

?理與控制方法[J]．現代制造工程，2011，（7）．

作者簡介：劉平江（1980—），男，吉林白城人，沈陽發動機設計研究所工程師，研究方向：機械加工。

（沈陽發動機設計研究所，遼寧 沈陽 110015）

摘要：低渦立式轉接盤為連接航空發動機渦輪轉子與試驗器的重要部件，該零件材料為GH4169，是較復雜的薄壁盤類零件，形位公差要求比較高，加工過程較困難。文章針對低渦立式轉接盤的特點，通過對加工工藝路線、裝夾方式、定位基準、材料加工性能等多方面考慮和研究，總結出了切實可行的加工工藝方法，解決了低渦立式轉接盤加工難題。

關鍵詞：航空發動機；渦輪轉子；轉接盤；薄壁盤類零件；低渦立式

中圖分類號：TG142文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2014）22-0021-03低渦立式轉接盤（以下簡稱轉接盤）為連接航空發動機渦輪轉子與試驗器的重要部件，在航空發動機渦輪轉子進行超轉、破裂、低循環疲勞試驗過程中轉接盤因承受高轉速、復雜溫度場等試驗因素，進而對其幾何形狀、公差配合、材料等技術條件提出了苛刻的要求，要求轉接盤最大限度的模擬航空發動機渦輪轉子的狀態，從而獲得最真實的航空發動機渦輪轉子試驗結果。

由于轉接盤在試驗過程中要經受超高強度、超高溫度的試驗，多采用鎳基高溫合金作為零件材料，這樣無形中給加工制造增加了很大的難度。

本文通過對加工工藝路線、裝夾方式、定位基準、材料加工性能等多方面考慮和研究，總結出了切實可行的加工工藝方法，解決了低渦立式轉接盤加工難題。

1轉接盤工藝特性分析

1.1轉接盤結構特性

轉接盤（簡圖見圖1）結構的主要特點是：形狀較復雜、局部壁薄、剛性較差、轉接圓弧多、形位公差要求較高、不利于裝夾，零件的材料加工性能較差，加工時極易產生變形。

1.2轉接盤材料特性

GH4169是一種可以時效強化的鎳基高溫合金。該合金在650℃下具有屈服強度高、塑性好的特點，有較滿意的焊接性能及成型性能，較高的耐腐蝕、抗氧化和耐輻照性能。該合金在253℃～700℃很寬的溫度范圍內組織性能穩定，成為深冷溫度和高溫條件下用途極為廣泛的高溫合金之一。

其主要產品有板材、帶材、棒材、絲材、鍛件及圓餅等。可用作深冷溫度（-196℃～－253℃）下的高強度結構材料，700℃以下使用的抗氧化熱強材料，發動機部件和反應堆中的各種抗輻照結構材料。

在航空上主要用于發動機的轉動部件，如盤件、承力環、鼓筒軸等零件及非轉動的機匣、緊固件和其它機械件。

1.3轉接盤加工難點

轉接盤是盤類零件，直徑較大，局部壁薄，形位公差要求較高，不利于裝夾，加工難度比較大，主要有以下難點：（1）GH4169材料加工性能較差，對刀具的要求較高；（2）去除余量較大，切削過程中產生較大的切削應力，因而零件易變形；（3）零件的內孔較小、外圓壁薄，此結構不利于加工裝夾；（4）形位公差要求較嚴，加工易超差。

2轉接盤加工技術研究

針對轉接盤的加工難點和加工的特性，在工藝規程編制和加工過程中應采取必要的措施，以減少和控制各種不利因素對加工質量產生的各種影響，主要從以下各個方面考慮與處理：工藝路線的編排、裝夾方式選擇、定位基準選擇、提高材料的加工性能。

2.1工藝路線的安排

轉接盤加工步驟較多，但都遵從“先基面后其它、先主后次、先粗后精”原則；按照不同的加工性質的和作用，加工過程可劃分為如下幾個階段：粗加工、半精加工、精加工。

轉接盤為GH4169材料，GH4169為鎳基高溫合金并且可以進行時效強化處理。轉接盤毛胚為鍛件，毛坯在鍛造過程中應先進行預備性熱處理即固溶處理，此熱處理工序安排在機械加工之前進行；由于時效強化處理改變了零件內部組織結構并導致加工性能降低，不利于零件余量的去除，因而應將時效強化處理安排在粗加工后進行；在半精加工后精加工前，由于本零件在切削過程中切削余量較大，產生的機加應力較多，為了避免零件的變形、保證零件后續加工的精度，必須安排多次的去機加應力處理即穩定熱處理，消除零件殘余應力，為后續的精加工創造良好的基礎。

轉接盤局部壁非常薄（僅4mm），在加工過程中的內應力易引起零件的形變，如不有效的控制會導致零件的報廢。為了有效的減少精加工去除余量，消除機加內部應力，在加工過程中應安排兩次半精加工工序，將零件的90％的加工余量在精車之前去除，余量去除結構見圖2。

確定轉接盤的主要機加工藝路線如下：

鍛件（固溶處理）→粗車（粗去余量）→車（去余量）→熱處理（時效強化處理）→細車（去余量）→穩定熱處理（消除機加內應力）→立車（平基準）→半精車（去除余量，為精加工做準備）→穩定熱處理（消除機加內應力）→立車（平基準）→數控精車（壓外安裝邊，精加工零件內外形）→慢走絲（去外安裝邊）→鉗工（拋修轉接處并劃線）→坐標鏜→鉗工→慢走絲→鉗工→熒光檢查→終檢。

2.2裝夾方式的選擇

裝夾方式對于盤類零件來說尤為關鍵，選取得當的裝夾方式將對整個零件的加工過程起到事半功倍的效果，而且對于控制變形、保證加工質量起到決定性的作用。

盤類零件的裝夾方式的選擇應主要遵循以下的原則：（1）精加工時軸向壓緊優于徑向裝夾；（2）軸向壓緊的安裝邊既可以徑向延伸也可以軸向延伸（依據零件而定）；（3）加工完成后去除安裝邊應采取加工應力最小的方式進行。

基于以上的原則，在編排轉接盤工藝規程過程中，依據零件的特性將零件的最大外圓進行了延伸作為加工的安裝邊，見圖3。

精車工序完成之后，外安裝邊的去除也同樣很重要。去除安裝邊可以采取以下方式：（1）用燕尾槽型的車刀通過軸向進給將外安裝邊去除；（2）通過銑削方式去除；（3）通過非接觸式加工去除：慢走絲、線切割、電火花。

（1）、（3）兩種方式為常用方法，（2）方式使用概率很低。基于保證零件加工質量并最大限度的控制零件變形，去除轉接盤的安裝邊采取了第（3）種方式。通過零件的最終檢測證明：此方式是有效并可行的。

2.3定位基準的選擇

盤類零件定位基準的選擇尤為重要，定位基準選取的是否得當將直接影響到整個零件加工的質量。合理選擇定位基準不僅影響整個零件加工工藝的編排和安裝夾具結構設計，而且影響著機械加工的穩定性。

定位基準選擇應主要遵循以下的原則：（1）精度較高、定位面大、裝夾可靠；（2）易于裝夾并能夠保證加工精度。

通過圖1得出：按照常規工藝施工方式應當將基準A、基準B作為精基準，創造出精基準后再以基準A、基準B為徑向、軸向安裝基準進行后續的加工。但是此零件較為特殊：此零件較為凸凹，為了減少零件的變形必須雙面定位，這樣就要求兩端面之間精度較高，而基準A、B一側端面軸向精度不高并且此側較凸不利于端面定位，因而采取以、9.5（兩端面）作為徑向及軸向定位精基準。

2.4提高材料的加工性能

GH4169由于其具有良好的力學性能而被航空航天零件所采用，但是由于材料本身的加工性能的特殊性又給加工帶來不小的麻煩，GH4169加工過程中存在的難點主要是：（1）切削變形大。H4169塑性很好，伸長率可以約40%，塑性變形的系數大；（2）切削力大。加工GH4169的切削力比切削中碳鋼時至少大2倍，這因為GH4169的強度高，內部組織含有很多高熔點、高激活能的結構，原子結構很穩定，不易發生剪切與滑移現象；（3）加工硬化嚴重。由于GH4169塑性變形非常大，在高溫與應力作用下，晶格將會嚴重扭曲，一些不穩定的奧氏體組織將部分轉變成馬氏體組織，強化相也會從固溶體中分解出來，最終導致合金材料表面層硬度提高；（4）切削溫度高。GH4169材料塑性變形大、切削力大、強度高，切削時產生熱量多，并且GH4169的導熱系數比較小，最終導致切削溫度高達1000℃；（5）刀具磨損快。由于GH4169的切削變形大、切削力大、加工硬化嚴重、切削溫度高等因素導致刀具的磨損非常快。

由于GH4169材料的特殊性，從以下方面可有效提高材料的加工性能：（1）刀具材料應具有較高韌性、強度和硬度，并良好的耐磨性、抗氧化性及抗粘接性，優選CBN涂層的硬質合金刀具；（2）降低切削速度，但是不宜將進給量很小，避免刀刃在硬化層上切削；（3）對零件進行淬火處理，使內部金屬間的化合物轉化為固溶體，進而減少切削力；（4）冷卻要充分（盡量采用內冷），排屑要流暢；（5）加工工藝系統的剛度要好，采用剛性好的鉆桿；另外在采用刀具時可采取一些措施來提高刀具切削時的剛性，例如用四刃鉆代替三刃鉆等。

2.5實際加工時出現的問題

在半精車后零件出現了變形，翹曲量比較大，單邊達到了0.5mm，若此時直接進行將產生更大的變形，尺寸精度也無法保證。

由于零件有足夠余量，為了達到穩定零件尺寸、消除機加內應力的目的，另行增加立車平基準與多次穩定熱處理工序，并且在穩定熱處理過程中用工裝對零件兩端面進行固定和裝夾。通過加工結果證明采取各項措施非常有效。

3結語

低渦立式轉接盤是局部薄壁、結構凸凹的難加工材料零件，形位公差要求嚴格，加工難度較大。在合理安排加工工藝路線的前提下，通過采取科學裝夾方式、合理的選擇軸向與徑向基準、多途徑提高材料的加工性能等各方面的技術途徑，最終生產出了合格的產品，滿足了圖紙的技術要求，為今后的類似難加工材料的盤類零件提供了有效的借鑒經驗。

參考文獻

[1]?吳大觀，王寺南，嚴成忠，李成功．航空發動機設計

?用材料數據手冊[M]．北京：機械工業出版社，1990．

[2]?胡鳳蘭，劉軍安，魏華．深孔鉆削中的孔軸線偏斜機

?理與控制方法[J]．現代制造工程，2011，（7）．

作者簡介：劉平江（1980—），男，吉林白城人，沈陽發動機設計研究所工程師，研究方向：機械加工。