详解航空发动机机械加工工艺规程现状及改进策略
对于从事精密加工的企业，应该都清楚，工艺规程是航空零部件加工的主要工艺技术文件，它事项了将毛坯料加工成合格零件的工艺过程跟总和，一般工艺规程工序图表中包含的内容有设备信息、工艺装备信息、加工的要求和操作步骤，生产作业者只要按照工艺规程中工序图表的先后顺序以及工序图表中的内容对零件进行加工，就可以将毛坯加工成符合潼湖设计图的产品。
伴随航空发动机的更新迭代，发动机的能量以及可靠性都在逐步提升，单一亮剑具有了更多的功能，零件的结构也变得越来越复杂，设计要求的精度也在逐年提升。传统的工艺规程模式已经很难满足发动机零部件的设计要求，以及具备高效率、高质量和低成本的生产需求，也无法适用于数控加工和信息化管理，探索出新的工艺规程模式并且改进工艺规程现状是很多发动机零部件加工工艺和技术人员需要考量的重要问题。
一、零部件加工工艺规程的现状分析
传统模式的工艺规程非常简单，操作步骤也不够详细，不确定的因素比较繁多不能够很好的对施工人员进行指导，不同的操作者对工艺规程中的内容有着不同的简介，产品质量以及加工效率大多依赖操作者，与国际先进航空发动机工艺规程模式相比较，差距还是比较明显的。
工艺规程中每个加工工序都有对应的工序图表，传统模式的工序图表比较简单，工序图表中主要包含零件加工示意图，工作内容，使用的夹模具、刃具、量具号码，完成加工后应满足的尺寸和技术要求及需要注意的事项等。以车削加工工序为例，图1是零件车削加工工序图表，其左侧草图是加工示意图，通常用二维视图表示，用粗实线表示需要加工的表面，细实线表示非加工表面，用大写字母A、B、C等表示零件的定位基准、支撑表面、夹紧或压紧表面。示意图中用尺寸线标注被加工表面完成加工后应保证的尺寸和形位公差，每个尺寸和形位公差都标注有顺序号。右侧工作内容栏通常有3部分内容，一是关于加工前的找正要求，通常要求找正夹具定位表面、零件径向表面和轴向表面的跳动，并规定允许的最大跳动值；二是本工序车削加工的内容，通常用尺寸顺序号表示，与加工示意图中的顺序号对应；三是车削加工后关于形位公差的要求，其序号与加工示意图中的顺序号对应。
1、工艺规程的现状
工艺规程中每个加工工序都有对应的工序图表，传统模式的工序图表相对来说比较简单，工艺图表中主要包含零部件的加工示意图跟工作内容，使用的夹具、模具、刃具、量具等，完成加工之后应该满足的尺寸和技术要求以及需要注意的重点事项。
2、工艺规程的现状分析
1）加工前的准备分析
加工之前，操作工通常阅读工序图表，如果是数控加工工序，还要阅读数控工步卡，工人按照工序图表准备工艺装备，对于工序中使用的通用工艺装备，由于多数工艺文件中并没有进行明文规定，工人就会根据自己的见解与经验和生产车间已有的工艺装备条件来进行准备，在选择通用刀具时，由于工人可能对零件、刀具材料的切削性能都不清楚，也会受生产车间刀具储备的限制，工人选择刀具会比较随意，选择的刀具材料和几何尺寸会出现偏差，使用的切削参数可能不合理，导致零部件加工表面质量和尺寸精度都不能够稳定，零件加工成本和周期不稳定，刀具消耗统计不精准，生产准备和生产计划实施困难，同样，工人在进行量具选择时，选择的测量方法也可能不准确，选择的量具精度可能不符合被测量尺寸的精度，会导致测量结果不精准。
2）夹具和零件的安装分析
比如说进行夹具和零件的安装操作，零件的轴心线应该尽可能与机床的工作台旋转中心一致，零件的横切面机应该尽可能的与机床工作台旋转中心呈垂直，以此来保障零件加工后各个面之间的相互位置要求，对于设计精度要求很高、尺寸比较大和容易产生变形的零件，夹具和零件的安装、校正夹紧过程中的操作步骤非常关键，对零件的加工精度会有非常大的影响，由于工艺规程中没有画出夹具和零件的安装视图跟操作步骤，加工人员只能够按照工序图表以及草图和工作内容栏简单的校正要求安装夹具跟零件，工艺规程中要求加工前校正零件内孔跳动不大于0.05mm，由于没有明确的兑点校正和连续校正，工人在操作过程中可能会采取对点校正，也可能会采取连续校正。对点校正需要的时间比较短，容易实现，但是校正的结果不精准，连续校正需要的时间长，难度也比较大，但是校正的结果会比较精准，两种校正方法会导致零部件的加工结果又本质的区别。对于零件的压紧，工艺规程中只规定用压板压紧零件，而并没有规定实施的步骤，压紧力大小以及需要注意的事项，工人则一般根据自己的经验和习惯来进行操作，结果是压紧力可能过大或者不均匀，零件可能会因此压伤或者发生变形。
3）加工的过程分析
在对零件进行切削加工时，工人按照工作内容栏的尺寸序号以及草图中所对应的尺寸进行加工，对于屁用切削加工工序，工人根据自己的加工经验与习惯安排零件表面的加工顺序、切削走刀路径和切削参数，对于数控加工工序，数控编程人员则是根据自己的工艺经验和习惯来对上述内容进行安排。由于加工人员和数控编程人员对机械加工技术掌握的局限性以及思维的习惯性，在安排零件表面的加工顺序、切削走刀路径、切削参数时，一般考虑更多的是是否方便加工，而较少考虑零件结构的差异，较少的考量刀具的使用寿命的影响，更少的考虑切削力以及切削力对零件加工变形的影响，如果零件在一个工序中需要加工的表面数量比较多，当加工表面的加工工序不同时，零件参与内应力的变化就不相同，当切削走刀路线不同时，产生的切削力、切削应力就不同了，刀具的磨损程度不一样，零件的变形程度也不一样；当切削参数不同时，切削力的大小、刀具的磨损、零件表面的加工质量以及零件的加工变形也不同。
工艺规程草图通常采用二维视图，对于旋转体零件和结构比较简单零部件，二维视图能够清楚的表达零件的结构形状，但是对于设计机构复杂、表面设计有凹槽、凸出、孔系的零件，或者是非旋转体零件，一般在多轴数控加工中心上加工，二维视图不能清楚的表达这些结构形状和位置关系。
二、对工艺规程改进措施的建议
工艺规程模式的改进不仅仅是工艺表格样式改进这么简单，而是加工工艺多方位改进的一个复杂的系统工程，下面是对工艺规程模式改进措施的建议：
1、细化夹具和零件的安装调整
在工艺规程工序图表中应该画出夹具与零件的安装示意图，详细的规定夹具跟安装零件、校正、压紧的操作方法与具体步骤，让任何工人按照工艺规程操作都不会出现差异，零件车削工序夹具和零件安装的工艺规程规定操作步骤：
1）用油石去除机床工作台商的突起、毛刺以及垫盘地面上的突起和毛刺等，用干净的抹布擦拭干净，将垫盘放到机床的工作台商，找正垫盘中心圆柱径向跳动和端面跳动在规定值内，并且用油石去除垫盘上端面上的突起、毛刺；
2）用规定的吊车吊起夹具，用油石去除夹具安装地面上的突起、毛刺，用洁净抹布擦拭干净，将夹具放到垫盘顶部，目视对正中心，使用规定数量的螺栓将夹具和垫盘轻轻联上，找正夹具径向跳动和端面平面度在规定值内，拧紧螺栓将夹具固定在工作台商，然后重新检查夹具径向和端面跳动不能超过规定值；
3）用抹布擦拭干净零件前端面和夹具定位表面，检查突起、毛刺等，将零件放到夹具上，找正零件内孔和端面的跳动在规定值内，期间调整并拧紧轴向轴助支撑，然后用规定数量的压板将零件压紧，然后用百分表检查轴向压紧时表面的移动量在规定值以内；
4）轻轻拧上零件外表面径向防动螺栓，不能让零件发生移动。
2、三维加工视图
随着各航空企业数控设备的不断增加与更新，型面复杂的铣加工和孔系加工工序都已经普遍使用多轴数控加工中心，加工过程主要由数控程序控制，假如工艺规程的加工草图仍然采用二维视图，不能直观的表达加工补位的结构形状与各加工部位之间的位置关系，改为三维视图就可以清楚的显示加工部位的形状和位置，有利于操作人员对加工内容的理解和对加工过程的检验；
3、规划表面加工顺序以及切削走刀路径
很多情况下，一个工序中有两个以上的加工面，每个加工面都不是切削一次加工完成，所以，在工序图表草图中，应该注明每一个表面需要切削加工的次数，将每一次切削用一个序号进行标准，并且按照工艺规划的切削顺序标注序号，工作内容栏填写清楚切削顺序，草图中带有箭头的细实线标示出每次切削走刀的路径与方向，在确定各表面切削顺序和规划切削走刀路径、方向时，遵循的原则应该有利于控制零件加工发生的变形、延长某些表面加工刀具的寿命与工艺过程控制，让加工质量、加工成本和加工周期比较稳定；
4、完善工序信息的资源
1）取消数控工步卡，将数控工步卡中的数控程序信息和刀具信息并入到工艺规程当中，这样能够有效的减少工艺文件管理的难度，也免去了工人需要同时借阅工艺规程和数控工步卡的复杂性；
2）完善刀具和量具信息，工序图表中所标注专用刃具号码之外，还应该注明通用刃具的信息，对于数控加工工序而言，还应该画出每一套刃具的刀柄、刀杆、刀片的选配视图和尺寸要求，写明配备刀杆、刀柄、刀片的号码，并且标出每一套刃具在机床刀库中的位置号，工序图表中标注专用量具号码之外，还应该标注通用量具的信息；
总结
近几十年以来，国内航空发动机零部件加工工艺规程的模式没有发生太大的改变，跟国际先进工艺规程模式还存在非常大的茶具，最近十年以来，国内许多航空发动机企业与国际先进航空发动机企业进行合作，开展转包生产，合作项目设计盘环类零件、钣金焊接类零件、机匣类零件等，如果这些转包合作中掌握的先进的管理方法和加工技术尽快用于国内航空产品的研制和生产，将加快国内航空发动机前进的步伐。
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