叶轮加工(航空发动机压气机转子叶轮和静子叶轮

一、转子叶轮与静子叶轮的核心特性及工艺要求

在涡轮发动机中，压气机的转子叶轮与静子叶轮扮演着至关重要的角色。它们通常由航空铝合金和航空钛合金制成，共同构成了涡轮发动机的关键部分，如图1所示。这些叶轮的工作原理类似于电风扇或螺旋桨，通过旋转叶片推动空气，产生气流并将空气推进气缸进行压缩，从而产生高压气体。为了产生这种高压空气，压气机内部安装了多级叶轮，即转子和静子。其中，转子叶轮负责产生旋转气流，而静子叶轮则负责空气的整流和正常压气。

对于这两种叶轮的制造，其精度和工艺要求极高。在生产加工过程中，经历了复杂的车削和铣削步骤。从初步的毛坯料到最后的精加工，经历了多道工序，如数控车床的外圆车刀、端面车刀、端面R刀、内孔刀等的留量粗加工，再到四轴或五轴数控铣床的叶型粗加工，最后返回数控车床进行精车加工。每一步都严格按照工艺要求，以确保转子叶轮和静子叶轮的质量。

二、铣削加工中的工装夹具创新

在过去的铣削加工中，每一级别都需要一套独立的工装夹具，而且转子叶轮和静子叶轮的工装夹具无法通用。这种模式下，加工效率较低，更换频率高，且过程中容易产生表面划痕、工件圆跳动走位等问题，如图2所示。这些问题在批量生产中尤其突出，无法保证效率和稳定性。

为了解决这些问题，我们提出了创新的胎具工装改进方案。新的工装采用胎具工装底座与活动胎芯的组合方式。其中，胎具工装底座固定在机床工作台上，而转子胎芯和静子胎芯的更换则实现了不同级别叶轮加工的灵活性。我们改进了夹紧方式，采用沉头螺栓和圆弧接触面设计，确保压盘在旋转夹紧力下不会移位，从而避免了工件表面的划伤和压痕。

三、新一代叶轮工装夹具的优势

新一代的压气机转子叶轮和静子叶轮铣削加工通用工装夹具结构如图3所示。它由螺栓、压盘、胎芯、垫圈、内六角螺钉、胎具底座等组成。通过简单的操作，如螺旋旋紧压盘和找正，即可开始工件加工。这种工装夹具不仅满足了工件的装夹需求，还简化了制造工艺和更换胎芯的方式。使得转子叶轮和静子叶轮的铣削加工能在短时间内快速转换，大大降低了废品率，减少了找正和拆装的繁琐步骤。装夹工件的方式更加简单、节省时间，并大幅提高了生产效率。

新一代的叶轮工装夹具是技术进步的一大体现，它不仅提高了涡轮发动机关键部件的生产效率和质量，还为未来的工业制造带来了新的可能性。