低涡立式转接盘加工工艺研究

刘平江+李鑫

（沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

摘要：低涡立式转接盘为连接航空发动机涡轮转子与试验器的重要部件，该零件材料为GH4169，是较复杂的薄壁盘类零件，形位公差要求比较高，加工过程较困难。文章针对低涡立式转接盘的特点，通过对加工工艺路线、装夹方式、定位基准、材料加工性能等多方面考虑和研究，总结出了切实可行的加工工艺方法，解决了低涡立式转接盘加工难题。

关键词：航空发动机；涡轮转子；转接盘；薄壁盘类零件；低涡立式

中图分类号：TG142文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0021-03低涡立式转接盘（以下简称转接盘）为连接航空发动机涡轮转子与试验器的重要部件，在航空发动机涡轮转子进行超转、破裂、低循环疲劳试验过程中转接盘因承受高转速、复杂温度场等试验因素，进而对其几何形状、公差配合、材料等技术条件提出了苛刻的要求，要求转接盘最大限度的模拟航空发动机涡轮转子的状态，从而获得最真实的航空发动机涡轮转子试验结果。

由于转接盘在试验过程中要经受超高强度、超高温度的试验，多采用镍基高温合金作为零件材料，这样无形中给加工制造增加了很大的难度。

本文通过对加工工艺路线、装夹方式、定位基准、材料加工性能等多方面考虑和研究，总结出了切实可行的加工工艺方法，解决了低涡立式转接盘加工难题。

1转接盘工艺特性分析

1.1转接盘结构特性

转接盘（简图见图1）结构的主要特点是：形状较复杂、局部壁薄、刚性较差、转接圆弧多、形位公差要求较高、不利于装夹，零件的材料加工性能较差，加工时极易产生变形。

1.2转接盘材料特性

GH4169是一种可以时效强化的镍基高温合金。该合金在650℃下具有屈服强度高、塑性好的特点，有较满意的焊接性能及成型性能，较高的耐腐蚀、抗氧化和耐辐照性能。该合金在253℃～700℃很宽的温度范围内组织性能稳定，成为深冷温度和高温条件下用途极为广泛的高温合金之一。

其主要产品有板材、带材、棒材、丝材、锻件及圆饼等。可用作深冷温度（-196℃～－253℃）下的高强度结构材料，700℃以下使用的抗氧化热强材料，发动机部件和反应堆中的各种抗辐照结构材料。

在航空上主要用于发动机的转动部件，如盘件、承力环、鼓筒轴等零件及非转动的机匣、紧固件和其它机械件。

1.3转接盘加工难点

转接盘是盘类零件，直径较大，局部壁薄，形位公差要求较高，不利于装夹，加工难度比较大，主要有以下难点：（1）GH4169材料加工性能较差，对刀具的要求较高；（2）去除余量较大，切削过程中产生较大的切削应力，因而零件易变形；（3）零件的内孔较小、外圆壁薄，此结构不利于加工装夹；（4）形位公差要求较严，加工易超差。

2转接盘加工技术研究

针对转接盘的加工难点和加工的特性，在工艺规程编制和加工过程中应采取必要的措施，以减少和控制各种不利因素对加工质量产生的各种影响，主要从以下各个方面考虑与处理：工艺路线的编排、装夹方式选择、定位基准选择、提高材料的加工性能。

2.1工艺路线的安排

转接盘加工步骤较多，但都遵从“先基面后其它、先主后次、先粗后精”原则；按照不同的加工性质的和作用，加工过程可划分为如下几个阶段：粗加工、半精加工、精加工。

转接盘为GH4169材料，GH4169为镍基高温合金并且可以进行时效强化处理。转接盘毛胚为锻件，毛坯在锻造过程中应先进行预备性热处理即固溶处理，此热处理工序安排在机械加工之前进行；由于时效强化处理改变了零件内部组织结构并导致加工性能降低，不利于零件余量的去除，因而应将时效强化处理安排在粗加工后进行；在半精加工后精加工前，由于本零件在切削过程中切削余量较大，产生的机加应力较多，为了避免零件的变形、保证零件后续加工的精度，必须安排多次的去机加应力处理即稳定热处理，消除零件残余应力，为后续的精加工创造良好的基础。

转接盘局部壁非常薄（仅4mm），在加工过程中的内应力易引起零件的形变，如不有效的控制会导致零件的报废。为了有效的减少精加工去除余量，消除机加内部应力，在加工过程中应安排两次半精加工工序，将零件的90％的加工余量在精车之前去除，余量去除结构见图2。

确定转接盘的主要机加工艺路线如下：

锻件（固溶处理）→粗车（粗去余量）→车（去余量）→热处理（时效强化处理）→细车（去余量）→稳定热处理（消除机加内应力）→立车（平基准）→半精车（去除余量，为精加工做准备）→稳定热处理（消除机加内应力）→立车（平基准）→数控精车（压外安装边，精加工零件内外形）→慢走丝（去外安装边）→钳工（抛修转接处并划线）→坐标镗→钳工→慢走丝→钳工→荧光检查→终检。

2.2装夹方式的选择

装夹方式对于盘类零件来说尤为关键，选取得当的装夹方式将对整个零件的加工过程起到事半功倍的效果，而且对于控制变形、保证加工质量起到决定性的作用。

盘类零件的装夹方式的选择应主要遵循以下的原则：（1）精加工时轴向压紧优于径向装夹；（2）轴向压紧的安装边既可以径向延伸也可以轴向延伸（依据零件而定）；（3）加工完成后去除安装边应采取加工应力最小的方式进行。

基于以上的原则，在编排转接盘工艺规程过程中，依据零件的特性将零件的最大外圆进行了延伸作为加工的安装边，见图3。

精车工序完成之后，外安装边的去除也同样很重要。去除安装边可以采取以下方式：（1）用燕尾槽型的车刀通过轴向进给将外安装边去除；（2）通过铣削方式去除；（3）通过非接触式加工去除：慢走丝、线切割、电火花。

（1）、（3）两种方式为常用方法，（2）方式使用概率很低。基于保证零件加工质量并最大限度的控制零件变形，去除转接盘的安装边采取了第（3）种方式。通过零件的最终检测证明：此方式是有效并可行的。

2.3定位基准的选择

盘类零件定位基准的选择尤为重要，定位基准选取的是否得当将直接影响到整个零件加工的质量。合理选择定位基准不仅影响整个零件加工工艺的编排和安装夹具结构设计，而且影响着机械加工的稳定性。

定位基准选择应主要遵循以下的原则：（1）精度较高、定位面大、装夹可靠；（2）易于装夹并能够保证加工精度。

通过图1得出：按照常规工艺施工方式应当将基准A、基准B作为精基准，创造出精基准后再以基准A、基准B为径向、轴向安装基准进行后续的加工。但是此零件较为特殊：此零件较为凸凹，为了减少零件的变形必须双面定位，这样就要求两端面之间精度较高，而基准A、B一侧端面轴向精度不高并且此侧较凸不利于端面定位，因而采取以、9.5（两端面）作为径向及轴向定位精基准。

2.4提高材料的加工性能

GH4169由于其具有良好的力学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给加工带来不小的麻烦，GH4169加工过程中存在的难点主要是：（1）切削变形大。H4169塑性很好，伸长率可以约40%，塑性变形的系数大；（2）切削力大。加工GH4169的切削力比切削中碳钢时至少大2倍，这因为GH4169的强度高，内部组织含有很多高熔点、高激活能的结构，原子结构很稳定，不易发生剪切与滑移现象；（3）加工硬化严重。由于GH4169塑性变形非常大，在高温与应力作用下，晶格将会严重扭曲，一些不稳定的奥氏体组织将部分转变成马氏体组织，强化相也会从固溶体中分解出来，最终导致合金材料表面层硬度提高；（4）切削温度高。GH4169材料塑性变形大、切削力大、强度高，切削时产生热量多，并且GH4169的导热系数比较小，最终导致切削温度高达1000℃；（5）刀具磨损快。由于GH4169的切削变形大、切削力大、加工硬化严重、切削温度高等因素导致刀具的磨损非常快。

由于GH4169材料的特殊性，从以下方面可有效提高材料的加工性能：（1）刀具材料应具有较高韧性、强度和硬度，并良好的耐磨性、抗氧化性及抗粘接性，优选CBN涂层的硬质合金刀具；（2）降低切削速度，但是不宜将进给量很小，避免刀刃在硬化层上切削；（3）对零件进行淬火处理，使内部金属间的化合物转化为固溶体，进而减少切削力；（4）冷却要充分（尽量采用内冷），排屑要流畅；（5）加工工艺系统的刚度要好，采用刚性好的钻杆；另外在采用刀具时可采取一些措施来提高刀具切削时的刚性，例如用四刃钻代替三刃钻等。

2.5实际加工时出现的问题

在半精车后零件出现了变形，翘曲量比较大，单边达到了0.5mm，若此时直接进行将产生更大的变形，尺寸精度也无法保证。

由于零件有足够余量，为了达到稳定零件尺寸、消除机加内应力的目的，另行增加立车平基准与多次稳定热处理工序，并且在稳定热处理过程中用工装对零件两端面进行固定和装夹。通过加工结果证明采取各项措施非常有效。

3结语

低涡立式转接盘是局部薄壁、结构凸凹的难加工材料零件，形位公差要求严格，加工难度较大。在合理安排加工工艺路线的前提下，通过采取科学装夹方式、合理的选择轴向与径向基准、多途径提高材料的加工性能等各方面的技术途径，最终生产出了合格的产品，满足了图纸的技术要求，为今后的类似难加工材料的盘类零件提供了有效的借鉴经验。

参考文献

[1] 吴大观，王寺南，严成忠，李成功．航空发动机设计

 用材料数据手册[M]．北京：机械工业出版社，1990．

[2] 胡凤兰，刘军安，魏华．深孔钻削中的孔轴线偏斜机

 理与控制方法[J]．现代制造工程，2011，（7）．

作者简介：刘平江（1980—），男，吉林白城人，沈阳发动机设计研究所工程师，研究方向：机械加工。

（沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

摘要：低涡立式转接盘为连接航空发动机涡轮转子与试验器的重要部件，该零件材料为GH4169，是较复杂的薄壁盘类零件，形位公差要求比较高，加工过程较困难。文章针对低涡立式转接盘的特点，通过对加工工艺路线、装夹方式、定位基准、材料加工性能等多方面考虑和研究，总结出了切实可行的加工工艺方法，解决了低涡立式转接盘加工难题。

关键词：航空发动机；涡轮转子；转接盘；薄壁盘类零件；低涡立式

中图分类号：TG142文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0021-03低涡立式转接盘（以下简称转接盘）为连接航空发动机涡轮转子与试验器的重要部件，在航空发动机涡轮转子进行超转、破裂、低循环疲劳试验过程中转接盘因承受高转速、复杂温度场等试验因素，进而对其几何形状、公差配合、材料等技术条件提出了苛刻的要求，要求转接盘最大限度的模拟航空发动机涡轮转子的状态，从而获得最真实的航空发动机涡轮转子试验结果。

由于转接盘在试验过程中要经受超高强度、超高温度的试验，多采用镍基高温合金作为零件材料，这样无形中给加工制造增加了很大的难度。

本文通过对加工工艺路线、装夹方式、定位基准、材料加工性能等多方面考虑和研究，总结出了切实可行的加工工艺方法，解决了低涡立式转接盘加工难题。

1转接盘工艺特性分析

1.1转接盘结构特性

转接盘（简图见图1）结构的主要特点是：形状较复杂、局部壁薄、刚性较差、转接圆弧多、形位公差要求较高、不利于装夹，零件的材料加工性能较差，加工时极易产生变形。

1.2转接盘材料特性

GH4169是一种可以时效强化的镍基高温合金。该合金在650℃下具有屈服强度高、塑性好的特点，有较满意的焊接性能及成型性能，较高的耐腐蚀、抗氧化和耐辐照性能。该合金在253℃～700℃很宽的温度范围内组织性能稳定，成为深冷温度和高温条件下用途极为广泛的高温合金之一。

其主要产品有板材、带材、棒材、丝材、锻件及圆饼等。可用作深冷温度（-196℃～－253℃）下的高强度结构材料，700℃以下使用的抗氧化热强材料，发动机部件和反应堆中的各种抗辐照结构材料。

在航空上主要用于发动机的转动部件，如盘件、承力环、鼓筒轴等零件及非转动的机匣、紧固件和其它机械件。

1.3转接盘加工难点

转接盘是盘类零件，直径较大，局部壁薄，形位公差要求较高，不利于装夹，加工难度比较大，主要有以下难点：（1）GH4169材料加工性能较差，对刀具的要求较高；（2）去除余量较大，切削过程中产生较大的切削应力，因而零件易变形；（3）零件的内孔较小、外圆壁薄，此结构不利于加工装夹；（4）形位公差要求较严，加工易超差。

2转接盘加工技术研究

针对转接盘的加工难点和加工的特性，在工艺规程编制和加工过程中应采取必要的措施，以减少和控制各种不利因素对加工质量产生的各种影响，主要从以下各个方面考虑与处理：工艺路线的编排、装夹方式选择、定位基准选择、提高材料的加工性能。

2.1工艺路线的安排

转接盘加工步骤较多，但都遵从“先基面后其它、先主后次、先粗后精”原则；按照不同的加工性质的和作用，加工过程可划分为如下几个阶段：粗加工、半精加工、精加工。

转接盘为GH4169材料，GH4169为镍基高温合金并且可以进行时效强化处理。转接盘毛胚为锻件，毛坯在锻造过程中应先进行预备性热处理即固溶处理，此热处理工序安排在机械加工之前进行；由于时效强化处理改变了零件内部组织结构并导致加工性能降低，不利于零件余量的去除，因而应将时效强化处理安排在粗加工后进行；在半精加工后精加工前，由于本零件在切削过程中切削余量较大，产生的机加应力较多，为了避免零件的变形、保证零件后续加工的精度，必须安排多次的去机加应力处理即稳定热处理，消除零件残余应力，为后续的精加工创造良好的基础。

转接盘局部壁非常薄（仅4mm），在加工过程中的内应力易引起零件的形变，如不有效的控制会导致零件的报废。为了有效的减少精加工去除余量，消除机加内部应力，在加工过程中应安排两次半精加工工序，将零件的90％的加工余量在精车之前去除，余量去除结构见图2。

确定转接盘的主要机加工艺路线如下：

锻件（固溶处理）→粗车（粗去余量）→车（去余量）→热处理（时效强化处理）→细车（去余量）→稳定热处理（消除机加内应力）→立车（平基准）→半精车（去除余量，为精加工做准备）→稳定热处理（消除机加内应力）→立车（平基准）→数控精车（压外安装边，精加工零件内外形）→慢走丝（去外安装边）→钳工（抛修转接处并划线）→坐标镗→钳工→慢走丝→钳工→荧光检查→终检。

2.2装夹方式的选择

装夹方式对于盘类零件来说尤为关键，选取得当的装夹方式将对整个零件的加工过程起到事半功倍的效果，而且对于控制变形、保证加工质量起到决定性的作用。

盘类零件的装夹方式的选择应主要遵循以下的原则：（1）精加工时轴向压紧优于径向装夹；（2）轴向压紧的安装边既可以径向延伸也可以轴向延伸（依据零件而定）；（3）加工完成后去除安装边应采取加工应力最小的方式进行。

基于以上的原则，在编排转接盘工艺规程过程中，依据零件的特性将零件的最大外圆进行了延伸作为加工的安装边，见图3。

精车工序完成之后，外安装边的去除也同样很重要。去除安装边可以采取以下方式：（1）用燕尾槽型的车刀通过轴向进给将外安装边去除；（2）通过铣削方式去除；（3）通过非接触式加工去除：慢走丝、线切割、电火花。

（1）、（3）两种方式为常用方法，（2）方式使用概率很低。基于保证零件加工质量并最大限度的控制零件变形，去除转接盘的安装边采取了第（3）种方式。通过零件的最终检测证明：此方式是有效并可行的。

2.3定位基准的选择

盘类零件定位基准的选择尤为重要，定位基准选取的是否得当将直接影响到整个零件加工的质量。合理选择定位基准不仅影响整个零件加工工艺的编排和安装夹具结构设计，而且影响着机械加工的稳定性。

定位基准选择应主要遵循以下的原则：（1）精度较高、定位面大、装夹可靠；（2）易于装夹并能够保证加工精度。

通过图1得出：按照常规工艺施工方式应当将基准A、基准B作为精基准，创造出精基准后再以基准A、基准B为径向、轴向安装基准进行后续的加工。但是此零件较为特殊：此零件较为凸凹，为了减少零件的变形必须双面定位，这样就要求两端面之间精度较高，而基准A、B一侧端面轴向精度不高并且此侧较凸不利于端面定位，因而采取以、9.5（两端面）作为径向及轴向定位精基准。

2.4提高材料的加工性能

GH4169由于其具有良好的力学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给加工带来不小的麻烦，GH4169加工过程中存在的难点主要是：（1）切削变形大。H4169塑性很好，伸长率可以约40%，塑性变形的系数大；（2）切削力大。加工GH4169的切削力比切削中碳钢时至少大2倍，这因为GH4169的强度高，内部组织含有很多高熔点、高激活能的结构，原子结构很稳定，不易发生剪切与滑移现象；（3）加工硬化严重。由于GH4169塑性变形非常大，在高温与应力作用下，晶格将会严重扭曲，一些不稳定的奥氏体组织将部分转变成马氏体组织，强化相也会从固溶体中分解出来，最终导致合金材料表面层硬度提高；（4）切削温度高。GH4169材料塑性变形大、切削力大、强度高，切削时产生热量多，并且GH4169的导热系数比较小，最终导致切削温度高达1000℃；（5）刀具磨损快。由于GH4169的切削变形大、切削力大、加工硬化严重、切削温度高等因素导致刀具的磨损非常快。

由于GH4169材料的特殊性，从以下方面可有效提高材料的加工性能：（1）刀具材料应具有较高韧性、强度和硬度，并良好的耐磨性、抗氧化性及抗粘接性，优选CBN涂层的硬质合金刀具；（2）降低切削速度，但是不宜将进给量很小，避免刀刃在硬化层上切削；（3）对零件进行淬火处理，使内部金属间的化合物转化为固溶体，进而减少切削力；（4）冷却要充分（尽量采用内冷），排屑要流畅；（5）加工工艺系统的刚度要好，采用刚性好的钻杆；另外在采用刀具时可采取一些措施来提高刀具切削时的刚性，例如用四刃钻代替三刃钻等。

2.5实际加工时出现的问题

在半精车后零件出现了变形，翘曲量比较大，单边达到了0.5mm，若此时直接进行将产生更大的变形，尺寸精度也无法保证。

由于零件有足够余量，为了达到稳定零件尺寸、消除机加内应力的目的，另行增加立车平基准与多次稳定热处理工序，并且在稳定热处理过程中用工装对零件两端面进行固定和装夹。通过加工结果证明采取各项措施非常有效。

3结语

低涡立式转接盘是局部薄壁、结构凸凹的难加工材料零件，形位公差要求严格，加工难度较大。在合理安排加工工艺路线的前提下，通过采取科学装夹方式、合理的选择轴向与径向基准、多途径提高材料的加工性能等各方面的技术途径，最终生产出了合格的产品，满足了图纸的技术要求，为今后的类似难加工材料的盘类零件提供了有效的借鉴经验。

参考文献

[1] 吴大观，王寺南，严成忠，李成功．航空发动机设计

 用材料数据手册[M]．北京：机械工业出版社，1990．

[2] 胡凤兰，刘军安，魏华．深孔钻削中的孔轴线偏斜机

 理与控制方法[J]．现代制造工程，2011，（7）．

作者简介：刘平江（1980—），男，吉林白城人，沈阳发动机设计研究所工程师，研究方向：机械加工。

（沈阳发动机设计研究所，辽宁 沈阳 110015）

摘要：低涡立式转接盘为连接航空发动机涡轮转子与试验器的重要部件，该零件材料为GH4169，是较复杂的薄壁盘类零件，形位公差要求比较高，加工过程较困难。文章针对低涡立式转接盘的特点，通过对加工工艺路线、装夹方式、定位基准、材料加工性能等多方面考虑和研究，总结出了切实可行的加工工艺方法，解决了低涡立式转接盘加工难题。

关键词：航空发动机；涡轮转子；转接盘；薄壁盘类零件；低涡立式

中图分类号：TG142文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）22-0021-03低涡立式转接盘（以下简称转接盘）为连接航空发动机涡轮转子与试验器的重要部件，在航空发动机涡轮转子进行超转、破裂、低循环疲劳试验过程中转接盘因承受高转速、复杂温度场等试验因素，进而对其几何形状、公差配合、材料等技术条件提出了苛刻的要求，要求转接盘最大限度的模拟航空发动机涡轮转子的状态，从而获得最真实的航空发动机涡轮转子试验结果。

由于转接盘在试验过程中要经受超高强度、超高温度的试验，多采用镍基高温合金作为零件材料，这样无形中给加工制造增加了很大的难度。

本文通过对加工工艺路线、装夹方式、定位基准、材料加工性能等多方面考虑和研究，总结出了切实可行的加工工艺方法，解决了低涡立式转接盘加工难题。

1转接盘工艺特性分析

1.1转接盘结构特性

转接盘（简图见图1）结构的主要特点是：形状较复杂、局部壁薄、刚性较差、转接圆弧多、形位公差要求较高、不利于装夹，零件的材料加工性能较差，加工时极易产生变形。

1.2转接盘材料特性

GH4169是一种可以时效强化的镍基高温合金。该合金在650℃下具有屈服强度高、塑性好的特点，有较满意的焊接性能及成型性能，较高的耐腐蚀、抗氧化和耐辐照性能。该合金在253℃～700℃很宽的温度范围内组织性能稳定，成为深冷温度和高温条件下用途极为广泛的高温合金之一。

其主要产品有板材、带材、棒材、丝材、锻件及圆饼等。可用作深冷温度（-196℃～－253℃）下的高强度结构材料，700℃以下使用的抗氧化热强材料，发动机部件和反应堆中的各种抗辐照结构材料。

在航空上主要用于发动机的转动部件，如盘件、承力环、鼓筒轴等零件及非转动的机匣、紧固件和其它机械件。

1.3转接盘加工难点

转接盘是盘类零件，直径较大，局部壁薄，形位公差要求较高，不利于装夹，加工难度比较大，主要有以下难点：（1）GH4169材料加工性能较差，对刀具的要求较高；（2）去除余量较大，切削过程中产生较大的切削应力，因而零件易变形；（3）零件的内孔较小、外圆壁薄，此结构不利于加工装夹；（4）形位公差要求较严，加工易超差。

2转接盘加工技术研究

针对转接盘的加工难点和加工的特性，在工艺规程编制和加工过程中应采取必要的措施，以减少和控制各种不利因素对加工质量产生的各种影响，主要从以下各个方面考虑与处理：工艺路线的编排、装夹方式选择、定位基准选择、提高材料的加工性能。

2.1工艺路线的安排

转接盘加工步骤较多，但都遵从“先基面后其它、先主后次、先粗后精”原则；按照不同的加工性质的和作用，加工过程可划分为如下几个阶段：粗加工、半精加工、精加工。

转接盘为GH4169材料，GH4169为镍基高温合金并且可以进行时效强化处理。转接盘毛胚为锻件，毛坯在锻造过程中应先进行预备性热处理即固溶处理，此热处理工序安排在机械加工之前进行；由于时效强化处理改变了零件内部组织结构并导致加工性能降低，不利于零件余量的去除，因而应将时效强化处理安排在粗加工后进行；在半精加工后精加工前，由于本零件在切削过程中切削余量较大，产生的机加应力较多，为了避免零件的变形、保证零件后续加工的精度，必须安排多次的去机加应力处理即稳定热处理，消除零件残余应力，为后续的精加工创造良好的基础。

转接盘局部壁非常薄（仅4mm），在加工过程中的内应力易引起零件的形变，如不有效的控制会导致零件的报废。为了有效的减少精加工去除余量，消除机加内部应力，在加工过程中应安排两次半精加工工序，将零件的90％的加工余量在精车之前去除，余量去除结构见图2。

确定转接盘的主要机加工艺路线如下：

锻件（固溶处理）→粗车（粗去余量）→车（去余量）→热处理（时效强化处理）→细车（去余量）→稳定热处理（消除机加内应力）→立车（平基准）→半精车（去除余量，为精加工做准备）→稳定热处理（消除机加内应力）→立车（平基准）→数控精车（压外安装边，精加工零件内外形）→慢走丝（去外安装边）→钳工（抛修转接处并划线）→坐标镗→钳工→慢走丝→钳工→荧光检查→终检。

2.2装夹方式的选择

装夹方式对于盘类零件来说尤为关键，选取得当的装夹方式将对整个零件的加工过程起到事半功倍的效果，而且对于控制变形、保证加工质量起到决定性的作用。

盘类零件的装夹方式的选择应主要遵循以下的原则：（1）精加工时轴向压紧优于径向装夹；（2）轴向压紧的安装边既可以径向延伸也可以轴向延伸（依据零件而定）；（3）加工完成后去除安装边应采取加工应力最小的方式进行。

基于以上的原则，在编排转接盘工艺规程过程中，依据零件的特性将零件的最大外圆进行了延伸作为加工的安装边，见图3。

精车工序完成之后，外安装边的去除也同样很重要。去除安装边可以采取以下方式：（1）用燕尾槽型的车刀通过轴向进给将外安装边去除；（2）通过铣削方式去除；（3）通过非接触式加工去除：慢走丝、线切割、电火花。

（1）、（3）两种方式为常用方法，（2）方式使用概率很低。基于保证零件加工质量并最大限度的控制零件变形，去除转接盘的安装边采取了第（3）种方式。通过零件的最终检测证明：此方式是有效并可行的。

2.3定位基准的选择

盘类零件定位基准的选择尤为重要，定位基准选取的是否得当将直接影响到整个零件加工的质量。合理选择定位基准不仅影响整个零件加工工艺的编排和安装夹具结构设计，而且影响着机械加工的稳定性。

定位基准选择应主要遵循以下的原则：（1）精度较高、定位面大、装夹可靠；（2）易于装夹并能够保证加工精度。

通过图1得出：按照常规工艺施工方式应当将基准A、基准B作为精基准，创造出精基准后再以基准A、基准B为径向、轴向安装基准进行后续的加工。但是此零件较为特殊：此零件较为凸凹，为了减少零件的变形必须双面定位，这样就要求两端面之间精度较高，而基准A、B一侧端面轴向精度不高并且此侧较凸不利于端面定位，因而采取以、9.5（两端面）作为径向及轴向定位精基准。

2.4提高材料的加工性能

GH4169由于其具有良好的力学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给加工带来不小的麻烦，GH4169加工过程中存在的难点主要是：（1）切削变形大。H4169塑性很好，伸长率可以约40%，塑性变形的系数大；（2）切削力大。加工GH4169的切削力比切削中碳钢时至少大2倍，这因为GH4169的强度高，内部组织含有很多高熔点、高激活能的结构，原子结构很稳定，不易发生剪切与滑移现象；（3）加工硬化严重。由于GH4169塑性变形非常大，在高温与应力作用下，晶格将会严重扭曲，一些不稳定的奥氏体组织将部分转变成马氏体组织，强化相也会从固溶体中分解出来，最终导致合金材料表面层硬度提高；（4）切削温度高。GH4169材料塑性变形大、切削力大、强度高，切削时产生热量多，并且GH4169的导热系数比较小，最终导致切削温度高达1000℃；（5）刀具磨损快。由于GH4169的切削变形大、切削力大、加工硬化严重、切削温度高等因素导致刀具的磨损非常快。

由于GH4169材料的特殊性，从以下方面可有效提高材料的加工性能：（1）刀具材料应具有较高韧性、强度和硬度，并良好的耐磨性、抗氧化性及抗粘接性，优选CBN涂层的硬质合金刀具；（2）降低切削速度，但是不宜将进给量很小，避免刀刃在硬化层上切削；（3）对零件进行淬火处理，使内部金属间的化合物转化为固溶体，进而减少切削力；（4）冷却要充分（尽量采用内冷），排屑要流畅；（5）加工工艺系统的刚度要好，采用刚性好的钻杆；另外在采用刀具时可采取一些措施来提高刀具切削时的刚性，例如用四刃钻代替三刃钻等。

2.5实际加工时出现的问题

在半精车后零件出现了变形，翘曲量比较大，单边达到了0.5mm，若此时直接进行将产生更大的变形，尺寸精度也无法保证。

由于零件有足够余量，为了达到稳定零件尺寸、消除机加内应力的目的，另行增加立车平基准与多次稳定热处理工序，并且在稳定热处理过程中用工装对零件两端面进行固定和装夹。通过加工结果证明采取各项措施非常有效。

3结语

低涡立式转接盘是局部薄壁、结构凸凹的难加工材料零件，形位公差要求严格，加工难度较大。在合理安排加工工艺路线的前提下，通过采取科学装夹方式、合理的选择轴向与径向基准、多途径提高材料的加工性能等各方面的技术途径，最终生产出了合格的产品，满足了图纸的技术要求，为今后的类似难加工材料的盘类零件提供了有效的借鉴经验。

参考文献

[1] 吴大观，王寺南，严成忠，李成功．航空发动机设计

 用材料数据手册[M]．北京：机械工业出版社，1990．

[2] 胡凤兰，刘军安，魏华．深孔钻削中的孔轴线偏斜机

 理与控制方法[J]．现代制造工程，2011，（7）．

作者简介：刘平江（1980—），男，吉林白城人，沈阳发动机设计研究所工程师，研究方向：机械加工。