[摘 要]在航空发动机叶片设计中，带有上、下缘板结构的叶片越来越多的被应用于静子叶片之中，上、下缘板尺寸精度要求高、加工难度大，是叶片机加过程中的一个瓶颈。本文以某机整流器组件为载体，阐述了该类型叶片的一般结构特点，简要介绍了在加工时所遇到的难点和采取的应对措施，实践证明了采用的方法完全可以加工出符合技术要求的叶片，对类似结构的叶片的加工有重要借鉴意义
　　[关键词]叶片；车削加工；质量
　　中图分类号：S873 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0053-01
　　随着航空工业技术的不断发展，对飞机用发动机性能等指标的要求越来越苛刻，近年新型发动机的研制对发动机的性能、可靠性等提出了更严格的要求，发动机重要零部件之一叶片则成为影响发动机性能与质量的重要因素[1][2]。本文在某机静子整流叶片研制的基础上，研究钎焊后缘板加工技术，开展了整流器组件车加工研究，针对加工过程中存在的问题制定了相应的解决方案，完成了加工方案的优化与改进，最终完成叶片加工工作，试制时所采用的方法及应对措施对其它类似结构的叶片有重要的借鉴意义。
　　1 叶片结构特点
　　叶片材料为高温合金，在此结构中整流器组件是由多件单个叶片钎焊后组合而成，每个单件叶片主要分为三部分：上缘板、叶身和下缘板，其中上下缘板厚度最薄处约1mm，属薄壁件，单件加工后再组合难度极大，经研究讨论后，决定叶身单件加工为无余量而叶片上下缘板带余量进行整体钎焊，最终经车加工完成整流器组件加工。
　　2 叶片的加工及优化
　　2.1 首次加工状态及夹具
　　图1是上、下缘板带余量而叶身加工至成品状态的单件叶片示意图，需要加工的部位为图中的上下缘板部位，上、下缘板部分按成品叶片尺寸预留2mm余量。在车加工前工序，要尽量保证单个叶片在组成环时的一致性，提高缘板D、F、C、B的平整度，叶片缘板整齐才能满足车加工对于缘板内侧台阶差的要求（内缘板台阶差不大于0.1mm）。研制时叶片在加工时分为2道加工工序，首先以A、B、C共3个面为基准面，放在置在夹具上，由于要加工D、F面，所以只能在在D、F面一侧的叶身处压紧，压紧结构采用圆环放置在叶身上，在压朝叶身的面的一侧粘结橡胶垫，以防圆环直接与叶身接触而将叶身碰、划伤，压紧叶片后，车加工D、F2面及上、下缘板至要求的尺寸，然后将整圈叶片翻转，将加工完成的D、F面朝下为基准，加工A、B、C、G区域，同样为防止压伤叶身型面在压环与叶身之间垫一圈橡胶垫，然后将压板压在压环上面，从而将叶片固定在夹具上。
　　车加工时，由于叶片材料为高温合金，切削难度大，对刀具性能的要求比较高，普通刀具无法满足要求，所以选择了外购硬质合金刀片，即使是采用外购硬质合金刀片，切削时刀具磨损也比较严重，大约去除1mm左右余量就需要换刀进行车削，否则加工表面就变得十分粗糙，不能满足粗糙度要求，在加工时，为了既保证加工效率要求，又达到粗糙度要求，在初始车削加工时，每刀车削量稍大，在接近最终成品时（余量小于0.2mm），減小每刀进给量，每刀进给量不大于0.05mm，从而保证最终表面光度要求。
　　2.2 车削夹具的优化
　　由于研制进度等因素的限制，在研制初期车削夹具只是简单的设计了支撑及叶身压紧压环，并没有轴向压紧装置，在加工前，需要将车床夹具再进行工装组合才能使用，组合时给夹具压环上沿周向布置压板，压紧压板后方能进行加工。在车加工时，由于车刀施加在叶片上、下缘板的力，叶片在圆周径向方向会产生一定的窜动，导致每加工一段时间就需将叶片重新找正叶片圆周方向的跳动，这样造成了加工效率不高，研制周期变长。
　　为保证研制进度，对夹具进行了改进，夹具进行主要三方面的改进，第1是将叶身压板结构固化到夹具中，且内、外环均设置了压板，在车加工上缘板时，用下压板叶紧叶身，在车加工下缘板时，用上压板压紧叶身，这样一是避免了工装还需要再组合后才能使用，缩短加工周期，二是避免了加工上、下缘板时车刀与压板的干涉，提高加工效率；其次是设计了对叶片整体环的周向顶紧机构，轴向压紧块在轴向顶紧螺钉的作用下可以在滑道中往复运动，装入零件后将轴向压紧块顶紧，车加工叶片上下缘板时可保证叶片沿径向不产生位移，车加工完成后，松开轴向压紧块，可将零件取下；最后设计了对叶片凹槽尺寸进行测量的凹槽测量平台，叶片凹槽示意图见图2，凹槽底部是一个带有角度的斜面，夹具中没有设计凹槽测量平台，这造成需加工一段时间后就将零件卸下进行测量，再安装零件加工，逐步测量，这样造成加工时间的增加，不利于提高加工效率，所以在夹具上设计了凹槽测量平台，可以实现零件不必拆卸就在机床上测量。通过上述三方面的改进，优化了车加工夹具的结构，稳定了零件加工状态，且原来必须将零件拆卸下来才能测量的尺寸在机床上可实现测量，大大节省加工时间，提高了加工效率。
　　在加工时选择了先将图1中的D、F面粗车后翻转叶片后再精加工另一面的方法，通过这样，避免了使用叶片缘板粗加工面为基准直接加工成品尺寸，可以提高车加工的精确度。
　　3 结论
　　对于静子叶片整流器组件类零件，整环车削加工对车削加工技术有一定的要求，加工质量好坏与否很大程度上取决于夹具的结构，本文通过对车削夹具的优化，达到了提高整圈叶片车加工质量和效率的目的，总结如下几点：
　　1）整环叶片的加工质量与加工前叶片整环组装时的状态有密切关系，组成环时要尽量将叶片安装时的基准面加工一致，在加工时避免叶片缘板高度不一致产生不必要的加工误差；
　　2）车加工夹具在加工过程中起到关键作用，合理的定位及压紧结构必不可少，对于拆卸后才能测量的尺寸，最优的方案是在机床上在线测量，可节省加工时间，提高效率，但对夹具及测量设备要求较高；
　　3）车加工基准面的选择对最终尺寸造成重要影响，在工艺允许的情况下，可先粗加工一个基准面后再精加工主要基准面，以精加工后的基准面作基准，才能保证加工尺寸的精确性。
　　参考文献
　　[1] 刘艳等.《叶片制造技术》.北京：科学出版社.2002年.
　　[2] 刘长福等.《航空发动机结构分析》.西安：西北工业大学出版社.2006年.
　　作者简介
　　杨建利（1980.8-），男，工程师，辽宁省沈阳人，现任中国航发黎明叶片加工厂技术科副科长，2003年毕业于沈阳航空工业学院电子信息工程学士学位专业，主要从事航空发动机叶片的研制及相关技术管理工作。