宋碧秋 楊鵬 周輝 王熔

（中航動(dòng)力株洲航空零部件制造有限公司，湖南 株洲 412002）

一、概述

目前公司已生產(chǎn)的自鎖螺母材料主要以合金鋼和不銹鋼為主，自鎖變形多為兩點(diǎn)收口形式，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)是1983年版的航標(biāo)，試驗(yàn)項(xiàng)目?jī)H有5項(xiàng)。目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)用自鎖螺母多以高溫合金材料為主，自鎖變形有兩點(diǎn)、三點(diǎn)、四點(diǎn)、開(kāi)直槽等收口形式，執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)有HB、GJB、以及各專用技術(shù)條件，標(biāo)準(zhǔn)所要求的試驗(yàn)項(xiàng)目增加。高溫合金類(lèi)材料自鎖螺母我公司目前僅加工過(guò)材料GH2132的自鎖螺母。因此，公司要進(jìn)一步研究并熟悉高強(qiáng)度自鎖螺母標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)展制造工藝、試驗(yàn)工裝的研究制造，并確定了零件材料為GH738的高強(qiáng)度自鎖螺母作為首批試制產(chǎn)品。

二、工藝分析

（一）設(shè)計(jì)圖熱處理要求

零件材料均為GH738，熱處理要求固溶、時(shí)效HRC32-42。

（二）零件加工特點(diǎn)

需滿足《使用溫度高于450℃的自鎖螺母通用規(guī)范》技術(shù)條件，按規(guī)范要求需進(jìn)行微觀組織、表面不連續(xù)性、80%軸向載荷、100%軸向載荷、扳擰性能、室溫下15次鎖緊力矩、五次加溫加載后空冷到室溫檢查鎖緊力矩、永久變形、振動(dòng)試驗(yàn)共9項(xiàng)試驗(yàn)，該兩個(gè)零件收口采用兩點(diǎn)收口及三點(diǎn)收口兩種方式。

三、加工難點(diǎn)和解決措施

（一）產(chǎn)品加工難點(diǎn)

零件均采用鐓制毛坯，零件十二角型面毛坯鐓制成型，從零件圖可以看出，零件外形結(jié)構(gòu)加工工藝不存在加工難點(diǎn)，按技術(shù)條件要求，零件自鎖力矩要求最大為5.3N.m。加工難點(diǎn)主要體現(xiàn)在目前我公司無(wú)加工GH738自鎖螺母加工經(jīng)驗(yàn)，且HB、GJB技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)英制螺紋收口尺寸無(wú)可參考、借鑒資料查詢，為滿足零件自鎖性能要求，零件收口尺寸需摸索、驗(yàn)證，同時(shí)我公司從未加工過(guò)在十二角型面進(jìn)行三點(diǎn)收口的零件，對(duì)收口夾具結(jié)構(gòu)需進(jìn)行分析、驗(yàn)證。以往試驗(yàn)用工裝能否滿足試驗(yàn)要求需摸索、驗(yàn)證。因此摸索決GH738材料零件收口量及收口方式、設(shè)計(jì)合理的試驗(yàn)工裝是確保產(chǎn)品試制成功的關(guān)鍵。

經(jīng)工藝分析、研究，制定了如下工藝方案并通過(guò)了工藝評(píng)審：

毛坯—固溶—車(chē)工（加工螺紋底孔及端面）—攻螺紋—車(chē)工（去端面余量）—車(chē)工（定長(zhǎng)）—鉗工—檢驗(yàn)—壓扁收口—檢驗(yàn)—時(shí)效—熒光檢驗(yàn)—微觀組織檢查—鍍銀—檢驗(yàn)—80%軸向載荷——100%軸向載荷——扳擰性能——室溫下15次鎖緊力矩——五次加溫加載后空冷到室溫檢查鎖緊力矩—永久變形—振動(dòng)試驗(yàn)—檢驗(yàn)——組合——檢驗(yàn)

（二）產(chǎn)品試制工藝實(shí)施過(guò)程及解決措施

1.收口尺寸確定

結(jié)合以往加工經(jīng)驗(yàn)，前期025產(chǎn)品試制對(duì)收口尺寸進(jìn)行了工藝數(shù)據(jù)摸索，從表1可見(jiàn)，進(jìn)行了兩組數(shù)據(jù)摸索，一組按設(shè)計(jì)圖收口要求收口前外圓尺寸為φ7.18，一組按φ7.55加工，隨著零件壁厚的增加、收口量適度降低的情況下，零件的性能更好，經(jīng)咨詢?cè)O(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)提出收口部位尺寸φ7.18工藝可作為參考尺寸進(jìn)行，但零件加工需滿足性能要求及不影響扳擰使用，因此確定了零件收口部位工藝要求：收口前尺寸為φ7.55，收口尺寸為φ7，并按自鎖螺母通用規(guī)范和自鎖螺母試驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行了自鎖性能驗(yàn)證，各項(xiàng)性能試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)圖樣要求。

029根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果也確定了零件收口尺寸，并按自鎖螺母通用規(guī)范和自鎖螺母試驗(yàn)規(guī)范要求進(jìn)行了自鎖性能驗(yàn)證，各項(xiàng)性能試驗(yàn)滿足設(shè)計(jì)圖樣要求，但因零件收口位置為毛坯表面，零件收口尺寸與以往加工的產(chǎn)品收口尺寸公差要求有所不同，此次零件毛坯為同一模具加工，十二角收口處尺寸變化不大，零件收口部位工藝要求：收口前尺寸為7.07min，收口尺寸為φ7，在后續(xù)加工中還需根據(jù)不同毛坯尺寸確定收口量，不斷積累數(shù)據(jù)，確保零件性能滿足設(shè)計(jì)要求。

表1 025收口、性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 029收口、性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)

2.收口夾具設(shè)計(jì)及驗(yàn)證。

自鎖螺母兩點(diǎn)收口方法為我公司成熟工藝，025零件收口不存在技術(shù)難點(diǎn)，完全能滿足加工要求。但029自鎖螺母需在十二角頭毛坯面徑向收口則為我公司首次加工，無(wú)可借鑒的產(chǎn)品，通過(guò)工藝研究，確定了零件裝夾定位方法及收口夾具形式，采用零件十二角型面定位，在液壓機(jī)床上夾具通過(guò)錐套、滑塊將軸向力轉(zhuǎn)換為徑向力實(shí)現(xiàn)零件徑向三定收口，經(jīng)驗(yàn)證能滿足零件收口加工需求。

3.組合工藝的確定

805帶墊圈的自鎖螺母組件由025(十二角自鎖螺母)及016(墊圈)組成。

零件組合采用錐面配合，以保證墊圈與自鎖螺母組合后連接可靠，墊圈采用沖壓加工成型，10°（見(jiàn)圖示箭頭處）單件錐面不加工，在組件中收口的工藝，但墊圈加工工藝與設(shè)計(jì)要求存在尺寸10°單件保證要求不一致，需與設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)完善。經(jīng)自制組合加工，加工的零件滿足設(shè)計(jì)要求。

4.扭力試驗(yàn)工裝的設(shè)計(jì)

自鎖螺母試驗(yàn)工序按自鎖螺母試驗(yàn)規(guī)范要求，對(duì)試驗(yàn)用工裝進(jìn)行了完善，并結(jié)合試驗(yàn)規(guī)范，在進(jìn)行軸向載荷試驗(yàn)、室溫下15次循環(huán)鎖緊性能試驗(yàn)、永久變形試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)時(shí)均要求試驗(yàn)用心棒強(qiáng)度等于被試螺母強(qiáng)度等級(jí)的要求，對(duì)試驗(yàn)用螺紋心棒的材料、硬度及螺紋尺寸進(jìn)行了明確。試驗(yàn)工裝見(jiàn)下圖所示，所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)工裝滿足了試驗(yàn)要求。

5.五次加溫加載后空冷到室溫檢查鎖緊力矩試驗(yàn)試驗(yàn)參數(shù)的計(jì)算

五次加溫加載后空冷到室溫檢查鎖緊力矩試驗(yàn)按試驗(yàn)規(guī)范要求試驗(yàn)螺母旋入試驗(yàn)螺栓2倍螺距并滿足最大鎖緊力矩值，擰緊螺母使試驗(yàn)螺栓伸長(zhǎng)△L以施加最大工作載荷，△L值要求精確到±0.001mm?！鱈=σ/E（M+3H/4+Ld32/d2-L）

式中：σ-螺栓的軸向強(qiáng)度，MPa；

M-襯套長(zhǎng)度

E-螺栓的彈性模量，MPa

L-螺栓光桿的長(zhǎng)度（不包括不完全螺紋），mm

H-被試螺母的總高度，mm

d3-螺栓螺紋小徑最大值，mm

d-被試螺栓桿的實(shí)際直徑（在L范圍內(nèi)測(cè)量），mm

組合件加載后，在室溫下保持1h，再測(cè)量伸長(zhǎng)量，必要時(shí)，重新調(diào)整伸長(zhǎng)量，以保證要求的預(yù)載荷。加熱組合件到產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的溫度并保溫到規(guī)定時(shí)間，取出組合件，緩慢空冷到室溫，然后清刷螺栓伸出部分螺紋。擰出半圈，卸除軸向載荷，停頓一下之后，自鎖螺母鎖緊裝置與螺栓仍處于全旋合狀態(tài)的情況下，測(cè)量螺栓相對(duì)于螺母開(kāi)始松動(dòng)的最小鎖緊力矩，應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。這種通過(guò)拉伸試驗(yàn)螺栓伸長(zhǎng)△L以施加最大工作載荷的方法與以往加工的HB5642標(biāo)準(zhǔn)直接規(guī)定施加載荷量不同，需工藝根據(jù)實(shí)際工裝尺寸精確計(jì)算。

四、結(jié)論

通過(guò)合理的安排工藝路線及完善工藝裝備，同時(shí)與各位專家、操作者的共同努力、按現(xiàn)行工藝規(guī)程加工能滿足產(chǎn)品加工需求，所加工的產(chǎn)品滿足設(shè)計(jì)圖樣要求,各項(xiàng)性能試驗(yàn)符合技術(shù)條件要求。同時(shí)填補(bǔ)了我公司加工高強(qiáng)度（GH738）材料自鎖螺母及十二角型面自鎖螺母三點(diǎn)收口的空白，為后續(xù)該類(lèi)型零件加工積累了加工經(jīng)驗(yàn)。