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第1篇 发动机盘类件的加工1

第1章 盘类件的类型、结构特点、技术要求1

1.1 盘类件的类型、结构特点1

1.1.1 盘类件的类型1

1.1.2 盘类件的结构1

1.2 盘类件的技术要求3

1.2.1 尺寸精度3

1.2.2 几何形状精度3

1.2.3 相互位置精度3

1.2.4 表面粗糙度3

1.3 盘类件的工艺分析3

1.4 盘类件加工工艺过程4

1.4.1 毛坯的选择4

1.4.2 盘类件加工阶段的划分4

1.4.3 采用工序集中的原则5

1.4.4 定位基准选择5

1.4.5 热处理工序位置安排5

1.4.6 无损检测工序的安排5

1.4.7 典型涡轮盘加工工艺过程5

1.4.8 典型压气机盘加工工艺过程6

第2章 盘类件的毛坯制造8

2.1 涡轮盘、压气机盘的毛坯种类和机械加工余量8

2.2 涡轮盘、压气机盘的毛坯图样9

2.3 涡轮盘毛坯制造工艺10

2.4 压气机盘毛坯制造工艺10

2.5 涡轮盘、压气机盘锻件零件技术条件12

第3章 涡轮盘典型加工工艺15

3.1 涡轮盘的车加工15

3.2 典型涡轮盘的车加工15

3.2.1 涡轮盘的尺寸精度及技术条件15

3.2.2 涡轮盘的车加工工艺分析16

3.2.3 涡轮盘车加工工序16

3.2.4 涡轮盘的车加工16

3.3 涡轮盘枞树形榫槽的拉削19

3.3.1 传统的拉削工艺20

3.3.2 高速拉削工艺试验20

3.3.3 涡轮盘枞树形榫槽的拉削22

3.3.4 典型涡轮盘枞树形榫槽高速拉削23

3.3.5 高速拉削涡轮盘枞树形榫槽的优点24

3.3.6 榫槽两滚棒间Ni尺寸的计算方法24

3.3.7 枞树形榫槽高速拉刀的设计26

3.3.8 涡轮盘的车刀设计29

第4章 压气机盘典型加工工艺31

4.1 压气机盘的车加工31

4.2 典型压气机盘的车加工31

4.2.1 压气机盘的尺寸精度及技术要求31

4.2.2 压气机盘的车加工工艺分析32

4.2.3 压气机盘的车加工工序32

4.2.4 压气机盘的车加工32

4.3 压气机盘燕尾形榫槽高速拉削工装设计36

4.3.1 燕尾形榫槽拉刀设计36

4.3.2 燕尾形榫槽拉具的设计40

4.4 车床夹具的设计42

4.4.1 数控车床夹具的设计42

4.4.2 车床磁力夹具的设计44

第5章 焊接鼓筒组件的典型工艺48

5.1 鼓筒组件的真空电子束焊接48

5.1.1 GH4169高温合金可焊性分析48

5.1.2 电子束焊鼓筒组件的结构48

5.1.3 鼓筒组件焊接技术难点分析48

5.1.4 焊接工艺49

5.1.5 检验51

5.1.6 补焊51

5.2 鼓筒组件摩擦焊接51

5.2.1 结构特点51

5.2.2 鼓筒组件摩擦焊接技术难点51

5.2.3 摩擦焊工艺52

5.3 焊接鼓筒组件的车加工62

5.3.1 焊接鼓筒组件的尺寸精度及技术要求62

5.3.2 焊接鼓筒组件的车加工工艺分析63

5.3.3 焊接鼓筒组件的车加工工序64

5.3.4 鼓筒组件的车加工65

5.3.5 焊接鼓筒组件内、外型面车刀设计76

5.3.6 周向燕尾槽车刀设计77

第6章 盘类件端面精密孔加工80

6.1 涡轮盘端面精密盲孔的加工80

6.1.1 盲孔尺寸精度及技术要求80

6.1.2 工艺分析80

6.1.3 镗削精密盲孔80

6.2 压气机盘端面精密螺栓孔的加工81

6.2.1 精密螺栓孔尺寸精度及技术要求81

6.2.2 工艺分析81

6.2.3 镗削精密螺栓孔81

第7章 盘类件、焊接鼓筒组件热、表处理工艺83

7.1 涡轮盘的热处理工艺83

7.1.1 涡轮盘制造工艺流程84

7.1.2 典型热处理工艺84

7.1.3 GH4169高温合金的性能84

7.2 摩擦焊鼓筒的热处理85

7.2.1 鼓筒制造工艺流程85

7.2.2 热处理工艺85

7.3 压气机盘的热处理85

7.3.1 压气机盘制造工艺流程85

7.3.2 热处理工艺86

7.4 焊接鼓筒组件喷丸强化工艺86

7.4.1 喷丸加工目的86

7.4.2 喷丸技术条件及工艺要求86

7.4.3 硬件设施及技术要求87

7.4.4 喷丸工艺过程87

7.4.5 检验方法88

7.5 摩擦焊鼓筒组件的热喷涂工艺89

7.5.1 热喷涂的原理89

7.5.2 篦齿上喷涂涂层89

7.5.3 工艺过程89

7.5.4 注意事项89

7.6 摩擦焊鼓筒组件的吹砂工艺90

7.6.1 工作原理90

7.6.2 目的90

7.6.3 吹砂工艺分类90

7.6.4 工艺流程90

7.6.5 工艺参数90

7.6.6 检验90

7.6.7 吹砂注意事项90

第8章 盘类件、焊接鼓筒组件的技术检查92

8.1 盘类件、焊接鼓筒组件的外观检查92

8.1.1 表面粗糙度检查92

8.1.2 锐边打磨质量检查92

8.2 盘类件、鼓筒组件尺寸的检查93

8.2.1 长度、深度和厚度尺寸的检查93

8.2.2 型面尺寸的检查97

8.2.3 理论点深度、直径尺寸的检查98

8.3 盘类件、鼓筒组件技术条件的检查99

8.3.1 平面度的检查99

8.3.2 垂直度的检查99

8.3.3 平行度的检查100

8.3.4 同轴度的检查100

8.3.5 跳动的检查100

8.4 盘类件榫槽（试件）光学投影检查101

8.4.1 涡轮盘枞树形榫槽（试件）投影检查101

8.4.2 鼓筒组件的环形燕尾槽成型刀具光学投影检查101

8.4.3 环形燕尾槽的KA尺寸的检查102

8.5 涡轮盘枞树形榫槽深度测具设计及测量方法103

8.5.1 测具设计103

8.5.2 测量方法104

8.6 涡轮盘枞树形榫槽位置度（均匀分布）测具设计及测量方法104

8.6.1 测具设计104

8.6.2 测量方法105

8.7 涡轮盘榫槽综合测具设计及检验方法105

8.7.1 综合测具105

8.7.2 检验方法106

8.8 压气机盘端面精密孔位置度测具设计及测量方法107

8.8.1 功能量规108

8.8.2 测量方法108

第9章 盘类件的无损检验110

9.1 盘类件的超声波检验110

9.1.1 盘类件的超声波检验概述110

9.1.2 盘类件检验现状111

9.1.3 盘的检验111

9.1.4 盘的检测发展趋势112

9.2 典型摩擦焊鼓筒的检验112

9.3 盘类件及摩擦焊鼓筒的荧光检验112

9.3.1 荧光渗透检验原理112

9.3.2 渗透检验的应用113

9.3.3 盘类件及摩擦焊鼓筒的荧光检验113

9.3.4 摩擦焊鼓筒的荧光检验113

9.3.5 盘类件及摩擦焊鼓筒荧光检验的展望113

9.4 盘类件的磁粉检验114

9.4.1 磁粉检验原理114

9.4.2 磁粉检验方法114

9.4.3 磁粉检验工艺114

9.4.4 典型压气机盘磁粉检验（Ⅰ）115

9.4.5 典型压气机盘磁粉检验（Ⅱ）115

9.5 高温合金和钛合金盘的低倍腐蚀115

第2篇 轴类件的加工117

第10章 轴类件的类型、结构特点及技术条件117

10.1 轴类件的类型和结构特点117

10.1.1 轴类件的分类117

10.1.2 轴类件的结构特点117

10.2 轴类件的用途及工作条件119

10.3 典型轴类件技术要求119

10.4 典型轴类件的选材120

10.4.1 常用的材料120

10.4.2 常用材料的机械性能120

第11章 轴类件的毛坯121

11.1 涡轮轴压气机轴的毛坯种类及技术条件121

11.2 轴类件毛坯的公差及余量设计122

11.3 轴类毛坯的锻造工艺122

第12章 轴类件工艺程序设计124

12.1 工艺程序设计的技术依据124

12.2 轴类件的加工工艺分析124

12.3 轴类件加工工艺方案的选用124

12.4 工艺路线的设计125

12.4.1 加工阶段的划分125

12.4.2 热处理、表面处理及辅助工序的安排125

12.4.3 涡轮轴加工工艺路线127

第13章 轴类件加工典型工艺129

13.1 轴类件的深孔加工工艺129

13.1.1 深孔加工的工艺特点及工艺方法129

13.1.2 深孔加工的机床130

13.1.3 深孔加工的刀具131

13.1.4 深孔加工的工艺程序134

13.2 空心长轴类件外表面加工工艺136

13.2.1 外表面加工工艺特点及方法136

13.2.2 外表面加工工艺程序136

13.2.3 轴类件的花键加工139

第14章 轴类件热处理、表面处理的工艺142

14.1 轴类件的热处理工艺142

14.1.1 涡轮轴的热处理工艺142

14.1.2 压气机轴的热处理工艺143

14.2 轴类件的稳定处理工艺144

14.3 轴类件发蓝工艺144

第15章 轴类件的检验146

15.1 外观及尺寸检验146

15.1.1 外观检验146

15.1.2 尺寸检验146

15.2 技术条件检查146

15.3 轴类件的磁粉检验147

15.3.1 轴件的磁化方法147

15.3.2 磁粉检验工艺148

15.3.3 涡轮轴磁粉检验148

15.3.4 高压涡轮轴磁粉检验149

第3篇 盘类环形薄壁件加工150

第16章 盘类环形薄壁件的结构特点、技术条件及加工工艺性分析150

16.1 盘类环形薄壁件的结构特点150

16.2 盘类环形薄壁件的技术条件151

16.3 盘类环形薄壁件的加工工艺性分析153

第17章 盘类环形薄壁件加工中变形原因分析及避免变形的工艺措施154

17.1 盘类环形薄壁件在加工过程中发生变形原因分析154

17.1.1 工艺路线的安排是否合理154

17.1.2 定位基准、夹紧方式和加工余量分配方面的原因154

17.1.3 进刀方式和切削用量154

17.1.4 刀具的影响154

17.1.5 切削热155

17.1.6 表面喷丸155

17.1.7 被加工件的材质155

17.1.8 文明生产155

17.2 为避免盘类环形薄壁件的变形，在工艺上应采取的措施155

17.2.1 制定正确的加工工艺路线155

17.2.2 增加被加工件的刚性157

17.2.3 工艺规程和夹具结构设计方面的措施159

17.2.4 选择合理的切削用量和进刀方式160

17.2.5 刀具的几何角度要合理160

17.2.6 避免切削热引起零件的变形161

17.2.7 减小喷丸后盘环件变形的措施161

17.2.8 防止盘环件发生振动的措施161

17.2.9 固化工艺参数，防止一次进刀量过大162

17.2.10 质量管理方面的措施162

第18章 盘类环形薄壁件的毛坯制造工艺163

18.1 环形件毛坯的种类及技术条件163

18.2 环形锻件毛坯的公差和余量设计164

18.3 环形锻件毛坯的制造工艺164

18.4 典型环轧（碾压）工艺举例165

第19章 盘类环形薄壁件加工工艺167

19.1 盘类环形薄壁件的车加工工艺167

19.1.1 盘类环形薄壁件轮廓外形的车加工167

19.1.2 封严篦齿齿形的车加工168

19.1.3 盘类环形薄壁件涂层的加工169

19.2 盘类环形薄壁件上孔的加工工艺170

19.2.1 盘类环形薄壁件端面上精密定位孔的加工171

19.2.2 盘类环形薄壁件圆柱面上径向孔和斜孔的加工172

19.2.3 盘类环形薄壁件端面上持型孔的加工172

19.3 盘类环形薄壁件尺寸偏差及形状位置偏差的检查173

19.3.1 盘类环形薄壁件尺寸偏差测量工具的选用173

19.3.2 盘类环形薄壁件尺寸偏差及形状位置偏差的检验方法179

19.3.3 精密螺栓孔位置度的检查180

19.3.4 封严篦齿的检查180

19.4 盘类环形薄壁件的无损检测——荧光检验181

19.5 盘类环形薄壁件的加工工艺路线182

19.5.1 盘间封严环的加工工艺路线182

19.5.2 外篦齿环的加工工艺路线184

19.5.3 叶片挡圈的加工工艺路线185

第20章 盘类环形薄壁件的表面处理工艺188

20.1 盘类环形薄壁件的喷丸工艺188

20.2 盘类环形薄壁件表面涂层的喷涂工艺189

第4篇 发动机涡轮转子、压气机转子的装配工艺190

第21章 涡轮转子、压气机转子的装配工艺190

21.1 涡轮转子、压气机转子的结构特点及技术要求190

21.1.1 涡轮转子的结构特点190

21.1.2 涡轮转子的技术要求191

21.1.3 压气机转子的结构特点193

21.1.4 压气机转子的技术要求195

21.2 涡轮转子、压气机转子的装配工艺分析195

21.2.1 涡轮转子、压气机转子装配的工艺特点195

21.2.2 装配工艺过程的工艺分析196

21.2.3 低压压气机转子装配工艺程序196

21.3 涡轮转子、压气机转子的装配工艺197

21.3.1 涡轮转子的装配工艺197

21.3.2 压气机转子的装配工艺199

第22章 涡轮转子、压气机转子的组合加工208

22.1 涡轮转子的组合加工208

22.1.1 涡轮转子组合加工的工艺分析208

22.1.2 盘与轴联接销孔的组合加工209

22.1.3 涡轮轴组件表面的组合加工210

22.2 压气机转子的组合加工211

22.2.1 压气机转子组合加工的工艺分析211

22.2.2 盘与盘联接销孔的组合加工212

22.2.3 盘与轴联接孔的组合铰孔加工214

22.2.4 封严篦齿的车加工215

22.2.5 叶片外径的组合加工216

第23章 发动机涡轮转子、压气机转子的平衡218

23.1 平衡原理218

23.1.1 静平衡原理218

23.1.2 动平衡原理218

23.1.3 平衡机的工作原理220

23.1.4 动平衡机的传动方式和支承方式220

23.2 涡轮转子、压气机转子的平衡工艺221

23.2.1 不平衡的校正形式221

23.2.2 盘的静平衡222

23.2.3 涡轮转子、压气机转子的动平衡223

第5篇 盘轴类件典型加工工艺及发展趋势229

第24章 数控加工技术及其应用229

24.1 数控机床的特点229

24.2 机床数字控制实现的基本构思229

24.3 数控加工程序编制概述230

24.3.1 数控加工的程序编制230

24.3.2 程序编制有关标准及代码230

24.3.3 常用G指令的编程方法与应用232

24.4 盘类件数控加工技术应用示例233

24.4.1 涡轮盘、压气机盘的结构特点233

24.4.2 涡轮盘数控车加工实例234

24.4.3 涡轮盘型面轮廓的检验243

24.4.4 压气机盘数控加工实例243

24.5 轴颈类件数控加工技术应用示例247

24.5.1 高压涡轮后轴工艺性分析247

24.5.2 高压涡轮后轴内外型面的粗加工248

24.5.3 内型面数控精加工248

24.5.4 外型面数控精加工253

第25章 透平机械轴类件制造新技术254

25.1 新型深孔钻和钻削技术254

25.1.1 BTA深孔钻头254

25.1.2 硬质合金单刃深孔枪钻255

25.1.3 喷射钻头255

25.1.4 T-MAX钻头256

25.2 提高深孔镗削加工刚性的途径258

25.2.1 机械阻尼刀杆258

25.2.2 整体硬质合金刀杆和钢结硬质合金刀杆258

25.2.3 浇灌阻尼材料的深孔加工方法259

25.2.4 采用双支点深孔加工机床259

25.3 大型轴类件的加工259

25.3.1 深孔加工259

25.3.2 精密花键齿的加工261

25.3.3 动力涡轮轴的珩磨加工261

25.3.4 蝶式抛光262

25.4 高压涡轮后轴径向盲孔的加工262

25.5 高压涡轮后轴轴向深孔的加工264

25.6 高压涡轮后轴内孔镀铬工艺264

25.6.1 铬层的性质265

25.6.2 高压涡轮后轴内孔镀铬工艺265

25.6.3 镀铬过程中常见故障的产生原因及消除方法266

25.7 轴套类件的深孔加工266

25.7.1 汽轮机轴套的深孔加工266

25.7.2 薄壁长筒零件的内孔加工270

25.8 薄壁长筒件的加工新工艺271

25.8.1 薄壁长筒零件的双刀切削法271

25.8.2 车削薄壁长筒件避免振动的措施272

25.9 磨削细长轴工艺274

25.9.1 磨削前的准备工作274

25.9.2 砂轮及磨削用量的选择275

25.9.3 中心架的使用275

25.9.4 控制弯曲度的措施276

25.10 内燃机车主轴轮盘的外圆磨削276

25.10.1 磨削加工的工艺条件277

25.10.2 加工过程277

25.10.3 磨削后的检验278

第26章 涡轮盘压气机盘榫槽拉削279

26.1 拉削工艺279

26.1.1 合理选择拉削方式279

26.1.2 高速拉削机床的特点279

26.1.3 拉削用夹具281

26.1.4 冷却与润滑282

26.1.5 拉削速度的合理选择282

26.2 应用高速侧拉床拉削实例Ⅰ——船用增压器转子轴组件的榫槽拉削283

26.2.1 榫槽拉削工艺性分析285

26.2.2 榫槽拉削概况285

26.2.3 拉刀的优化设计286

26.2.4 夹具的设计287

26.2.5 确定最佳拉削速度288

26.2.6 榫槽的拉削方法与拉削过程288

26.3 拉削实例Ⅱ——压气机盘榫槽的高速拉削289

26.3.1 高速拉削模拟试验289

26.3.2 压气机盘榫槽的拉削试验290

26.4 拉削产生缺陷的原因及消除方法291

26.4.1 影响拉削表面质量的因素291

26.4.2 影响拉刀耐用度、寿命的因素293

26.5 论高速拉削工艺的先进性294

26.5.1 系统的刚性295

26.5.2 速度范围295

26.5.3 排屑方面296

26.5.4 行程和运动精度296

26.6 拉削中应注意的问题296

26.6.1 拉刀寿命与表面粗糙度的关系296

26.6.2 提高夹具的刚性296

26.6.3 其他方面的措施297

26.7 拉削的发展趋势297

26.7.1 改进拉刀结构297

26.7.2 采用新的拉刀材料和表面处理工艺298

26.7.3 研究难加工材料的拉削298

26.7.4 推广采用高速拉削299

26.7.5 振动拉削及带有超声系统的拉削301

26.7.6 推广采用新磨料磨削高速钢拉刀302

26.7.7 发展制造拉刀用的数控机床和刃磨机床303

第27章 盘轴类件的最终加工工艺304

27.1 钛合金的磨削裂纹及抑制措施304

27.1.1 钛合金的磨削裂纹304

27.1.2 磨削裂纹的抑制措施305

27.1.3 分析结论306

27.2 加工表面粗糙度及其对GH4169高温合金疲劳寿命的影响306

27.2.1 磨削表面粗糙度307

27.2.2 GH4169高温合金的车削表面粗糙度309

27.2.3 加工表面粗糙度及其对GH4169高温合金疲劳寿命的影响310

27.2.4 分析结论310

27.3 高压涡轮后轴零件内外圆磨削加工工艺311

27.3.1 磨削加工工序图311

27.3.2 磨削加工工艺参数的选择312

27.3.3 磨削加工工艺过程及检验方法313

27.4 涡轮盘、压气机盘最终加工方法313

27.4.1 零件去毛刺工艺313

27.4.2 干喷丸法提高盘、轴件疲劳强度317

27.4.3 液体磨料的加工及其未来发展317

第28章 柔性制造技术及其发展320

28.1 柔性制造技术（FMT）概念320

28.2 柔性制造系统（FMS）基本概念321

28.2.1 柔性制造系统的产生和特点321

28.2.2 柔性制造系统的级别和适用范围321

28.3 柔性制造系统的组成和结构323

28.3.1 柔性制造系统的加工系统324

28.3.2 柔性制造系统的物流系统328

28.3.3 柔性制造系统的控制和管理系统330

28.4 柔性制造系统的应用331

28.4.1 柔性制造系统实施步骤332

28.4.2 柔性制造系统的应用例333

28.5 柔性制造系统的发展趋势334

参考文献335

后记336