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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