航空发动机敏感件的控制方法研究

　　摘要：随着外贸业务的发展，产品结构转型升级，外贸产品逐渐由低端产品向高端产品、冷端部件到热端部件、零件部件到组件及单元体转变，相应的加工技术难度越来越大，作为发动机的关键、重大零件，若其发生故障对零件本身或发动机都会产生严重影响，甚至导致整机工作失效，因此对这类零件及产品，实现全过程控制与管理意义重大，提升产品的可靠性、稳定性，确保产品质量符合发动机整体运行要求。通过对生产制造中影响产品质量的因素进行研究分析，以实际案例，对敏感件的加工过程、剖切方案、验证试验进行研究，通过研究形成最终的加工方法及工艺参数，并将固化的工艺运用到正式件加工中，同时在产品试制过程中形成的文件、标准、操作流程及验证方法，为其它同类零件积累经验，其经验具有借鉴、推广，有一定的指导意义。

　　关键词： 敏感零件 控制 方法 研究

　　1 引言

　　对敏感件的加工过程、剖切方案、验证试验进行研究，通过研究形成最终的加工方法及工艺参数，并将固化的工艺运用到正式件加工中，同时在产品试制过程中形成的文件、标准、操作流程及验证方法，为其它同类零件积累经验，其经验具有借鉴、推广，有一定的指导意义。

　　2 项目背景

　　2.1 项目概况

　　公司承接了轴承支撑座、燃烧室机匣、中高压涡轮机匣等机匣类零件。其中部分零件为敏感件，其价值占到整个项目收入的50%以上，可以说敏感件的成功试制对整个项目起到至关重要的作用，敏感件能否按计划成功试制，为后续同类零件试制积累经验，起着至关重要的作用。

　　2.2 项目实施的意义

　　敏感类零件是公司第一次承接，通过剖切来检验材料内部组织结构的变化，判断零件本身性能的变化及对发动机整机的影响，通过对敏感类零件的试制，可以促进技术研发能力及管理水平大幅提高，掌握剖切零件的加工、试验方法等相关技术标准、管理工具。

　　3 敏感件的管理

　　3.1敏感件的定义

　　敏感件就是构成材料特殊、在发动机中的位置重要，此类零件的工序或工序要素如果更改，则可能会影响到零件的性能、完整性或使用寿命，工作过程中，它的失效会严重影响发动机的整体性能、可靠性或运行成本，在试制过程，客户要求对敏感件的生产过程实行“五定”管理，严格过程控制，只有严格、详实的过程记录才能证明结果的合理性。

　　3.2 五定管理

　　五定：即定人、定设备、定工艺方法、定工艺顺序、定工艺参数，也就是正式零件在加工之前，对零件加工过程中，涉及到的人、设备、工艺方法、工艺顺序、工艺参数进行充分试验和验证，确保正式交付零件不仅满足图纸加工精度、尺寸精度、形状精度要求，同时还满足零件内部材料结构金相检测结论符合CME5043《分类零件切屑成形加工的冶金表面状况标准》相关要求，为保证产品加工过程的一致性，确保批产零件与试验、验证过程中用到的工艺方法、设备、参数是一样的，就必须对加工方案中涉及的人、设备、工艺方法、工艺顺序、工艺参数进行固化。

　　3.3 规范要求

　　《制造及修理的来源与方法的工程控制》规范中对适用零件的来源和方法控制的工程要求，进行了详细的描述，规范认可对于零件性能、完整性或耐久性而言，很关键的某些特性，不能为了检测目的而定义，必须由具有通过固定制造工艺，生产必要零件特性的能力的来源给予保证，敏感件生产过程中必须遵从规范要求。

　　4 剖切验证

　　4.1产品介绍

　　产品是燃烧室外机匣，燃烧室机匣由扩压器机匣、外机匣和内机匣三部分组成。其功能主要是形成燃烧室的气流通道和作为发动机承力系统的一部分。

　　外机匣除本身产生的径向力(重量引起)和轴向力外，还要传递从后安装边向前传到主安装节的轴向力、径向力和扭矩。因此，根据零件设计图要求，材料标号MSRR7192, 高温合金材料被归类为敏感件，0.5mm内的加工为精加工，必须固定工艺，并按《分类零件切屑成形加工的冶金表面状况标准》的要求，对所有的机加工表面进行评估。

　　4.2 试制目标

　　找到适合该类零件的控制方法，最终实现产品生产交付。

　　4.3试制方案

　　为加快试制进度、缩短试制时间、节约试制成本、增强试制成功的可能性，试制前针对产品特点，对试制中可能出现的各种问题进行了详细分析，经过反复论证，最终确定将剖切试制分为试片初步验证、假料(非零件实际材料)试切验证、正式(零件实际材料)材料加工剖切三步进行。

　　初步验证：结合零件结构及加工特点，找同类型材料做了大量的试片，对可能的加工方法、刀具、加工参数进行试加工，找到合适的刀具及加工参数，通过试片对部分特征的反复试验、验证，经剖切金相检查符合CM5043要求，最终确定加工方案、加工路径及加工参数。

　　假料试切验证：在初步验证的基础上，用钢料做一个与零件同规格尺寸的模拟件，将初步加工方案及加工路径进行模拟加工，检验工艺路线是否可行、外型形状及尺寸、精度能否达到图纸要求。

　　正式材料加工剖切：通过前期的充分准备，确定了加工设备、加工方法、加工参数等，形成了最终的加工方案，开始正式材料的加工、剖切、最终验证。

　　4.4 工艺试验及剖切

　　4.4.1 试件加工

　　精铣加工中间环带凸台槽从S502开始到E502结束，凸台上四周小孔加工从S8507开始到E8507结束。

　　4.4.2 精铣加工中间环带凸台槽加工

　　精铣加工中间环带凸台槽加工后，表面粗糙度要达到Ra1.6μm、金相要求必须符合CM5043标准，根据类似零件、类似材料的加工经验，初步设定相关参数如：

　　刀具类型 ：球头铣刀，刀具尺寸φ25 R6 ，刀具编号T501，刀具厂商Fengli Hangren,进给F300mm/min ，转速S1000r/min，切削时间 35min，切深0.3mm，刃数4，设备 DMU125P-1， 冷却液 16EP，冷却方式外冷，冷却液压力6bar，涂层TiAlN ，程序D20R10-510

　　加工后剖切试样按照CM5043标准检查，金相检查发现材料出现变形，环带凸台槽镶样。分析变形的原因可能有：刀具加工时间太长，刀片钝化导致材料变形;进给速度太大;转速太高;切深太多。后对进给速度、转速、切深、刀片的切削时间逐一调整，经反复验证，后发现，当转速调整到S450 r/min，表面质量有明显好转，当调到S400 r/min时，表面质量不再有明显的变化，因此将转速确定为S450 r/min，再调整进给速度，不断尝试新的参数，这样不断试验，最终外型尺寸、表面粗糙度、金相检查全部合格。

　　4.4.3 螺纹孔加工

　　内螺纹加工数量共有223个，结合类似零件的加工经验，初次准备用螺纹铣刀进行螺纹铣削加工，相关参数如下：刀具类型螺纹铣刀 ，刀具尺寸2964-28UNIF ，刀片3I16UNTM2/VTX ， 刀杆TMC20-3，刀具编号F155 -1C-003 T858/T8530，刀具厂商vargus ，进给 F20mm/min，转速 S300r/min，切削余量0.8089mm/18.87mm，刃数2，螺纹加工数量30，设备 DMU125P-1/DMG，冷却液 16EP，冷却方式外冷，冷却液压力6bar，涂层TiAlN ，程序LW_8511，加工方式铣削。

　　加工后剖切试样按照CM5043标准检查，金相检查发现材料出现变形。经过多次反复的试验，发现变形的主要原因有：孔径太小，不能选用大规格尺寸刀具，导致刀具整体刚性较弱，加工过程中刀具存在让刀现象;同时由于孔太小，加工中刀具及加工表面得不到充分冷却;因此，对于这种小孔用螺纹铣加工，无法即满足螺纹尺寸要求又满足金相要求。

　　航空论文投稿刊物：《航空档案》(月刊)创刊于1977年，由中国航空工业集团公司主管，航空工业档案馆主办，对国内外公开发行，是国内唯一一本专门介绍航空领域历史变迁的大型综合性航空历史刊物。主要栏目有：人物专访国翼经典航空记忆铁翼凌空旧影钩沉航空史迹档案解密等。

　　后重新寻求小螺纹孔的加工方法，期间还与客户技术工程师进行多次交流、讨论，经过半年多的摸索，不断的试验、优化、尝试新的加工方法，最终采用柔性攻丝的方法进行加工，解决了螺纹孔的尺寸和金相问题，最终螺纹尺寸、精度、金相检查全部合格。

　　5 结论

　　最终剖切方案获得客户批准，增强了客户对公司的信心，同时也增强了成发内部团队新品开发的信心，为首件试制创造了条件。

　　作者：鲜俊宇