一體化三級盤軸的工藝研究

隋景叢 郭 濤 孟震威 田曉龍

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

卞 超

（廣東電網有限責任公司清遠供電局，廣東 清遠 511500）

一體化三級盤軸的工藝研究

隋景叢 郭 濤 孟震威 田曉龍

（沈陽黎明航空發動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽 110043）

隨著新型航空發動機推重比的提高，關重零件越來越多地采用整體結構設計，技術要求越來越高，整體三級盤軸是這種新結構的典例。本文主要闡述了整體三級盤軸的結構特點，并對其進行了詳細的工藝性分析。

三級盤軸；工藝性分析；工藝路線

1 三級盤軸簡介

新結構整體三級盤軸是某新機高壓壓氣機轉子最重要的關鍵件之一。從圖1三級盤軸在高壓壓氣機轉子中的位置圖中，可以看到，三級盤軸的盤部前直口與一、二級盤組合件（前鼓筒）為過盈配合，其后直口與四～九盤組合件（后鼓筒）為過盈配合。在整個高壓壓氣機轉子裝配中，起者呈上啟下至關重要的作用。

2 三級盤軸的工藝性分析

新結構三級盤軸是高精度前軸頸和三級輪盤的復合體，如圖2所示，兼容著盤與軸頸的雙重功效，這種特殊的設計結構，提高了發動機性能，卻加大了工藝加工難度，使其工藝流程復雜、無損檢測種類齊全。新結構三級盤軸，作為航空發動機制造中難度最大的零件之一，有必要對其工藝性進行詳細的分析。

2.1 三級盤軸的工藝分析

（1）為了保證在毛坯狀態及早發現材料缺陷，粗車之前安排了超聲波探傷工序，由于超聲波探傷的表面粗糙度要求較高，在超聲波探傷工序之前安排了車超聲波檢查面的工序。超聲波探傷工序的盲區余量單邊徑向余量≥3.5mm，單邊軸向余量≥3.5mm。

（2）由于粗車切除的余量較大，切削力、切削熱以及內應力重新分布等因素引起的工件的變形就較大，為消除內應力，在粗加工之后安排了消除應力熱處理工序。

（3）為進一步檢查材料缺陷，在消除應力熱處理工序后，安排了X射線檢查工序。

（4）半精車時，余量較小，工件變形也較小，為保證精車的相互位置精度要求，半精車的定位基準與設計基準基本重合。半精車盤的外表面時，選定設計基準C 、D為定位基準；半精車內型面時，選定設計基準B 、表面φD為定位基準。

（5）半精車之后，安排了腐蝕檢查工序，已進一步及早發現材料的表面缺陷。

（6）腐蝕檢查工序之后，是精車加工，精車的單邊加工余量多數為1.5mm～2mm，局部稍大。在對彎刀式深槽進行數控加工時，首先選用了抗彎強度最好的以色列ISCAR公司的機夾刀具，定做了專用刀桿、刀頭、刀片，經過多次試加工，這種特定的專用數控刀對加工彎刀式深槽效果很好。

（7）精車之后安排了鉆鉸孔，以便為榫槽拉削做角向定位用。

（8）由于三級盤軸的榫槽精度要求非常高，輪廓度達±0.007 mm，榫槽至零件軸心的距離公差為0.06 mm，拉刀調整、修磨都很困難，為了減少拉削的變形，盡量使整個零件在剛性較好的狀態下進行拉削，故車加工部分結束后，首先安排了拉槽工序及榫槽的光整加工。

1-前鼓筒；2-三級盤軸；3-后鼓筒；4-蓖齒盤圖1 三級盤軸在高壓壓氣機轉子中的位置圖

（9）榫槽工序之后，安排了鉆、鉸、銑、插花鍵、插槽等一系列加工。這些工序完成之后，零件機加工表面基本完成，安排了第二次熒光檢查。

（10）為了便于分析產生質量問題的原因，在進行外單位噴丸、噴涂工序之前，安排了中間檢驗工序。

（11）中間檢驗工序之后，安排了噴丸、噴涂工序。

（12）為了防止噴丸、噴涂工序對基準的影響，在其后安排了修復基準A及配合表面ΦC、ΦE，保證基準及配合表面尺寸及形位公差的要求。

（13）之后安排了對基準C、D及表面ΦE的磨加工，保證基準及配合表面尺寸及形位公差的要求。

（14）最終檢驗之后，安排了涂干膜潤滑劑、平衡等工序。

圖2 新結構三級盤軸UG圖

2.2 三級盤軸工藝路線的制定

三級盤軸主導工藝路線：

毛料圖表→車超聲波檢驗面→超聲波檢驗→粗車→ 消除應力熱處理→X射線檢查→半精車→銑測氫試件→車測氫試件→腐蝕檢查→精車基準→研磨基準→車輔助基準孔→精車→標印→鉆鉸60-φ6.4孔→標印→孔邊倒圓→去毛刺→ 清洗→加工試件→拉試件→投影檢查試件→拉榫槽→榫槽倒圓→鉆鉸孔→銑槽→孔邊倒圓→插花鍵→插槽→拋光輻板型面→去毛刺→清洗→熒光檢查→清洗→中間檢驗→噴丸→噴涂→車第一面止口→磨內徑→磨外圓→車第二面止口→拋倒角→清洗→最終檢驗→涂干膜潤滑劑→靜平衡→標印→入庫。

結語

三級盤軸工藝研究，來源于研制生產一線，綜合考慮了零件圖的要求，生產量，設備等生產條件之間的關系。我們的宗旨是在保證產品質量的前提下，以最低的成本，來創造最佳的生產效率。按照上述的工藝路線，我們很好地完成了三級盤軸的生產研制任務，保證了公司的研制節點，產品質量穩定，為航空發動機制造業技術能力快速提升奠定了扎實的基礎。

[1]張耀宸.機械加工工藝設計實用手冊[M].北京：航空工業出版社，1993.

[2]李德珍，李憲凱.五軸車銑復合加工技術的現狀與發展趨勢[J].航空制造技術，2009（12）：47-50.

卞 超

（廣東電網有限責任公司清遠供電局，廣東 清遠 511500）

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