高温合金整体叶环叶片点接触铣削加工技术研究_李湘胜.pdf

MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER网址： 电邮：2023 年第 8 期机械工程师高温合金整体叶环叶片点接触铣削加工技术研究李湘胜1，安鲁陵1，王建荣2，欧阳克良2（1.南京航空航天大学，南京 210016；2.中国航发贵州黎阳航空动力有限公司，贵阳 550014）0引言通过减轻航空发动机的质量来提高其推重比是一种有效的途径，采用整体轻量化结构和轻质高强度耐热材料是常用的方式之一1-3。本文所研究的高温合金整体叶环系指由轮毂、围带及叶片三部分组成4的压气机整流器，发动机工作时，空气从叶片进气端的叶盆侧流入，从叶片排气端的叶背侧流出，相邻两个叶片的盆、背面之间的区域称为流道5。叶片为扭曲型自由曲面薄壁件，其作用是使更多的空气通过流道顺畅流入，提高气动性能6。整体叶环的结构开敞性差，叶片扭曲度高、刚度低，其叶片曲面复杂、流道空间狭窄，导致刀具可达性差，且轮毂、围带与叶片连接处的转接R7、叶片进排气边转接圆角和叶片型面轮廓度、位置度等各项精度要求高，致使其叶片型面的五轴精密铣削加工难度大8。此外，整体叶环材料为高温合金GH4169，优点是抗疲劳、抗辐射、抗氧化、耐腐蚀性能好，但缺点是属于典型的难加工材料，需要大切削力，切削温度高，加工硬化严重，刀具磨损剧烈。如何合理规划刀具的刀轨路径和相应参数，并进行刀路仿真规划与试验验证，避免颤振、碰撞与干涉，实现对流道和叶片全部型面的精密加工是本文研究的重点。对于整体叶环复杂曲面叶片加工来说，通过五轴数控铣削减材加工的工艺过程一般为粗加工、半精加工和精加工共3个阶段9。当工序到整体叶环的叶片铣削加工时，说明已完成了环锻件的快速去除毛坯粗加工和半精加工阶段，而精加工阶段主要完成整体叶环叶片的全部加工，将叶片精铣到最终尺寸并保留约0.005 mm的残留余高便于后续的光整加工，保证设计图样的尺寸精度和粗糙度要求。舒启林等10对整体叶轮的插铣、侧铣、点铣加工进行了对比分析，综述了近年来五轴数控加工刀具规划的研究进展和现状，认为应该从产品整体加工工艺流程的角度出发，充分考虑加工过程中刀具轨迹、动力学与机床运动学等特性以实现零件的高效高质量加工。Li Jianhui等11建立了不同五轴数控机床球头点接触铣削过程中的通用切削力动力学模型，考虑了刀具与零件的结构动力学，预测了刀具轨迹上每个刀具位置的颤振稳定性，并用所建立的切削力模型对五轴数控机床的颤振稳定性进行了实验模拟。赵文明等12根据整体叶盘的切削加工特征与结构特点，利用五轴数控摘要：航空发动机高温合金整体叶环具有半封闭流道型腔结构，开敞性差，叶片具有复杂自由型面、壁薄等特点，难以切削加工，且易出现干涉和变形。为解决此类零件的高效高精加工，提出了一种点接触式铣削加工的工艺方案，建立了切削力模型，分析出刀具铣削过程的主要影响因素为变化进给比例，应用UltraCAM工艺软件优选了点铣工艺方法的进给比例，得出相应的刀具轨迹与数控加工程序，并对基于第三级整流器的整体叶环零件进行实际加工验证，达到了预期效果，为整体叶环快速研制提供有效的叶片点接触铣削加工工艺规范。关键词：航空发动机；高温合金；整体叶环；叶片；点铣中图分类号:V 263.1文献标志码:A文章编号：10022333（2023）08006105Research on Point Contact Milling Technology of Superalloy Bling BladeLI Xiangsheng1,AN Luling1,WANG Jianrong2,OUYANG Keliang2(1.NanjingUniversityofAeronautics and Astronautics,Nanjing210016,China;2.AECCGuizhou LiYangAviation Power Co.,Ltd.,Guiyang550014,China)Abstract:Aero-engine Superalloy bling has the characteristics of semi closed channel cavity structure,twisted freeprofile,thin and easy deformation of blade.In this paper,a process scheme of point con-tact milling of bling is proposed,the cutting force model of point milling process is established,and the main influencing factor of tool milling process ischanging feed ratio.The feed ratio of point mil-ling process is optimized by using UltraCam process software.Corresponding tool path and NC ma-chining program are obtained,and the actual machining verification is carried out onthe bling part based on the third stage rectifier,which achieves the expected effect.It provides an effective processspecification for blade point contact milling for the rapid development of the bling.Keywords:aero-engine;superalloy;bling;blade;point milling图1高温合金整体叶环示意图围带叶片叶盆面轮毂后缘叶背面前缘UV61MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER2023 年第 8 期网址： 电邮：机械工程师加工中心对整体叶盘的叶片与流道待加工表面进行点接触的铣削加工，完成了加工过程中的点铣切削力检测分析。因此，针对高温合金材料的整体叶环叶片型面精加工可选用点接触式铣削加工的工艺方法。1整体叶环叶片结构与材料分析本文研究的某型航空发动机基于三级整流器的整体叶环为类环锻件，交货状态为固溶+时效+粗加工，硬度为363450 HB。本次整体叶环叶片加工试验验证以基于三级整流器的整体叶环为对象（如图2），材料为GH4169高温合金，其中零件最大外径为650 mm，最小内径为540 mm，叶型面轮廓度为0.08 mm，形位公差为0.03 mm，表面粗糙度为Ra0.4 m，流道之间的叶片数量为98片，流道型腔的数量为98个，最终完成加工后切断成扇形段进行交付。零件锻件毛坯外径为670 mm，内径为540mm，高度为40 mm，整体叶环流道采用环锻件，通过数控铣削整体加工而成。按照基于三级整流器的整体叶环的工艺规程要求，叶片精铣工序完成后零件应满足叶型面轮廓度（0.20.04）mm，相对于叶片积累轴的位置度公差为0.150.2 mm，垂直于积累轴的叶型截面扭转角为15，表面粗糙度为Ra1.6 m，检测叶片流道之间的距离在13.1 mm以内，检测7个截面的半径实测值。因此，整体叶环零件结构复杂，叶片叶身薄，流道空间狭窄，加工难度大，精度要求高，零件容易变形，需在刚度高、精度高、稳定性强的五轴数控加工中心上进行铣削加工。基于压气机整流器的闭式整体叶环采用GH4169高温合金材料，GH4169高温合金的国内检测标准为GJB7131989，GH4169的密度为=8.24 g/cm3。高温合金材料加入了许多高熔点合金元素，构成了纯度高、组织致密的奥氏体合金，其导热率低，在切削加工过程中会导致塑性变形大。另外高温合金材料中存在大量的碳化物、氮化物及金属间化合物，在高温合金材料切削加工过程中产生的高温反而会使材料的硬度增加，仍能保持相当高的强度和硬度。因此，高温合金的可切削加工性能低，机械加工比较困难，适合采用低表面切削线速度，而要减少切削热的不利影响，就要减少切削热的产生，改善散热条件，其主要措施是合理选择切削用量（尤其是切削线速度）和刀具角度，合理应用切削液。2整体叶环叶片点铣加工工艺参数优选对于整体叶环叶片点接触式精加工的方法是球头铣刀的球头部分进行点接触式切削加工，只能用半径很小的刀具加工，通过规划合理的刀具方向来缩短刀具长度，减少刀具的变形和振动。优点是加工精度高，适用于高精度叶片的精加工，缺点是加工效率低下，而且加工表面质量差，表面硬化严重，由于只利用刀具头部切削，刀具磨损严重。在目前数控加工软件中，刀具路径规划策略仅仅考虑几何方面的因素，无法针对具体特征的工艺性能来规划刀具路径。针对典型特征的几何尺寸、相对位置和工艺特点，推荐刀具生成策略，根据刀具几何形状规划适用于高速铣削的光滑无干涉刀具路径。在叶片边缘的拐角特征处，光顺刀轴序列，并且减小进给率，避免由于刀轴的突变而造成加工质量的下降。叶片精加工的最大问题就是叶片变得很薄，加工刀具采用的是球头刀，叶片加工过程中会产生变形和振动，为减少叶片型面的加工变形和振动，在点铣加工过程中主要考虑的因素是合理设计铣削刀具路径和进给率规划，采用多次分层小进给加工，使加工应力逐步释放，有效减少变形。小余量的加工降低了零件的变形和加工过程中的振动。五轴数控铣削加工中，刀轴与工件表面形成一定的倾斜角度，同时由于刀具在不同的轴向位置的直径可能不同（平底刀相同），因此切削工件的同一位置时，前后两个刀刃的切削半径可能不同。如图3所示，X、Y、Z 为 固 定 坐 标系，XC、YC、ZC为 刀具浮动坐标系，f为进给速率。目前，大多数CAD/CAM系统采用保守的方式设定恒定、较低的进给速度来规划刀位文件，刀位文件一般是根据零件的几何形状和实体模型进行规划得到，很少考虑到加工的物理过程。切削过程中，瞬时切削力作为重要的加工参数之一，直接引起变形、振动及刀具破裂、磨损等问题，因此需要将瞬时切学力控制在可接受的范围内。在自由曲面五轴加工过程中，不同的位置材料去除量不同，如果根据最大切削力的限制，保守地选择恒定的进给速度，会使切削力波动较大，额外增加加工时间，降低加工效率。而且切削力的波动会引起加工变形的波动，导致加工表面质量不一致。因此，在整体叶环的点铣精加工过程中，需要规划好复杂曲面加工的变进给速度与进给加速度，尽量保持切削力的恒定，在保证工件加工质量的同时提高加工效率。对于点铣加工的工艺方法，由于切削过程中五轴数控机床随时处于高速运动状态，切削余量很小，机床各轴时刻在加减速过程中变化。因此，高速高精度的点铣加工过程对五轴数控加工中心设备的动态特性尤其是动力学特性提出了更为迫切的需求。在规划复杂曲面五轴数控点铣加工过程中的变进给速度和进给加速度时，需要建立机床各轴的动力学模型，并将各轴与刀具的运动状态量化到模型中，从而获取各轴与刀具的运动约束方程，根据机床运动学的约束条件来控制进给速度的变化，并优化出最优解的运行时间T，从而保证高效率的切削加工。通过规划出刀具相对于零件的运动路径，建立五轴数控机床的刀具刀尖点（x，y，z）和机床各轴方向（i，j，k）的图2第三级整流器的扇段组成图图3点接触式铣削加工示意图ZXYZCXCYCfP62MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER网址： 电邮：2023 年第 8 期机械工程师坐标系，以及坐标系下刀具刀尖点相对于零件的进给速率f，并将刀具路径轨迹转换到机床坐标系下，从而获得五轴数控机床X、Y、Z、A、B轴下的运动坐标值（P1，P2，P3，P4，P5）。五轴数控机床各轴的速度是根据编程指定的进给速率f和刀具轴向决定的，设相邻的机床各轴两行刀位之间的运动为匀加速运动，相邻两段数控坐标值为（P1i1，P2i1，P3i1，P4i1，P5i1）和（P1i，P2i，P3i，P4i，P5i）。设定机床各轴第i1个位置和第i个位置之间的进给速率为f，计算两个位置之间的距离为Li（i1），那么所用的加工时间Ti=Li（i1）/f=（P1iP1i1）2+（P2iP2i1）2+（P3iP3i1）21/2/f。另外计算数控机床第j轴的速度Vji=2（PjiPji1）/TiVji1。由于机床各轴的速度受到之间进给速度f的约束，即VjiVjmax，那么可以计算出在机床各轴进给速度约束条件下的最小运行时间为Ti2（PjiPji1）/（Vji1Vjmax）。（1）针对机床各轴进给加速度的约束，在设定匀加速运动的情况下，五轴数控机床第j轴的加速度Aji=（VjiVji1）/Ti。设定加速度的约束条件为AjiAjmax，那么可以计算出机床各轴在进给加速度约束条件下的最小运行时间为TiVji1/Ajmax+（Vji1/Ajmax22PjiPji1/Ajmax）1/2。（2）由于假设刀具相对于零件的两个位置之间为匀速运动，则刀具刀尖点第i1个位置和第i个位置之间的跃度为零。那么考虑刀具刀尖点的速度约束为fi=li（i1）/Ti=（xixi1）2+（yiyi1）2+（zizi1）21/2/Tifmax。则在刀具刀尖点速度约束条件下的最小运行时间为Tili（i1）/fmax。（3）基于以上机床各轴进给速度、进给加速度、刀具刀尖点速度3个方面的约束，建立进给速率优化模型：min Ti；s.t.VjiVjmax；AjiAjmax；fifmax；（j=15）。根据式（1）式（3），得出运行时间Ti的最优解为Timin2（PjiPji1）Vji1Ajmax，Vji1AjmaxVji1Aj2max+2PjiPji1Ajmax，li（i1）fmax()，（j=15）。（4）根据式（4）得出运行时间最小值与机床各轴的最大进给速度、进给加速度及刀具刀尖点的最大进给速度的关系，通过变进给规划的软件设置合适的比例系数读入数控代码中，就可以依据机床运动学约束规划出铣削加工过程中的最优运行时间。3整体叶环叶片点铣加工刀路仿真与验证整体叶环叶片加工刀具路径仿真与编程是加工过程的基本内容，UltraCAM工艺软件结合整体叶环零件工艺特征，首先分析几何尺寸和相对位置关系，对于特定的特征规定固定的加工方法，推荐刀具尺寸，然后针对该加工特征选择走刀模式和进退刀策略，自动为典型特征规划出光滑无干涉刀具路径，可以有效提高编程效率和工艺性能。3.1点铣加工刀路仿真应用UltraCAM工艺软件，首先导入已有的整体叶环的几何设计模型文件，在全局设置、模型设备、分界点设置、过渡圆角设置栏中设定模型类型为叶环，叶片数量为98片，轮毂、围带过渡圆角半径为2.5 mm。几何模型设置完成后，可以查看几何模型图，并可以分别针对叶片、轮毂、围带进行单独显示或隐藏，也可查看设置的位置与参数是否合理。然后根据整体叶环零件的工艺规范和加工刀具规格设置点铣加工方法的加工余量为0 mm、顺铣加工方法、残留高度为0.005 mm、刀具球头直径等参数，不断设置影响点铣加工力学性能和加工效率的不同变化进给比例参数，开始加工工艺策略计算。最后记录不同点铣切削工艺参数条件下的模拟加工时间，对比分析得出最终选定的工艺参数，形成最终加工的刀具路径和走刀轨迹，直观地判断加工方式的正确性与刀具路径的合理性。绘制出叶片点铣精加工刀路仿真的基本步骤流程图，如图4所示。3.2仿真结果分析根据记录的不同随机参数下的模拟加工时间，绘制了27种不同进给比例参数下的仿真模图4叶片点铣精加工刀具仿真基本步骤流程图（a）叶片点铣精加工余量设置（b）叶片点铣精加工方法设置（c）叶片点铣精加工刀路设置（d）叶片点铣精加工刀具与切削参数设置（e）叶片点铣工艺策略计算63MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER2023 年第 8 期网址： 电邮：机械工程师拟加工时间关系折线图，如图5所示。对比分析得出序号24（叶片前后缘进给比例为0.3、插入进给比例为0.5、拐角进给比例为0.4）情况下的最少加工时间为22.3 min，实现了整体叶环叶片点铣精加工方法的刀具路径仿真与工艺参数优选，并生成最终的刀位轨迹和数控加工程序。3.3试件加工验证本次以某型航空发动机基于三级整流器的整体叶环粗加工后的叶片精加工为试验对象，选用的刀具为美国美福M.A.FORD公司的直柄球头铣刀（D5*R2.5*D4*15*D6*25*75L*4F），机械加工设备选用LIECHTI五轴数控加工中心。根据点铣加工的数控加工程序，进行整体叶环流道的实际加工试制工作，得出试件单个叶片点铣精加工及最终完成机械加工的实物图，如图6所示。通过记录平均每一端点铣精加工的工序名称、程序号、主要编程参数、刀具规格、主轴转速、进给量、加工时间、刀具消耗量等加工数据，形成数据表，如表1所示。由表1可知，整体叶环的叶片点铣精加工时间为76.77 h，表1 整体叶环叶片点铣精加工试验数据统计表工序名称程序号 主要编程参数刀具规格主轴转速/（r min-1）进给比例参数单个叶片加工时间/min刀具消耗量总加工时间/h点铣精加工前端5001残高0.005D5R2.55000前后缘进给比例0.3、插入比例0.5、拐角进给比例0.4232槽/把37.57点铣精加工后端6001残高0.005D5R2.55000前后缘进给比例0.3、插入比例0.5、拐角进给比例0.4242槽/把39.20合计4776.77图5整体叶环每端单个叶片仿真加工时间的关系折线图加工时间/min进给比例参数序号0105152025303513579252723211917151311图6单个叶片点铣精加工以及最终完成机械加工的实物图与前期未应用软件开展变化进给规划时的平均加工时间105 h相比，加工效率提高约26.8%。通过对试验加工后的整体叶环进行三坐标测量机的坐标测量，实际测出7个截 面 的 半 径 值（312.52、309.47、304.51、298.53、293.49、288.53、282.47 mm）、2 处 的 叶 片 面 轮 廓 度（0.22、0.19mm）、最高截面与最低截面的位置度公差（0.18、0.14mm）、98个叶片流道之间的距离（13.1 mm以内），均满足零件工艺规程中精铣工序后检测的尺寸精度要求。因此，本次试验成功验证了叶片点铣精加工的工艺方法，尺寸精度、刀具寿命及表面质量得到了保证，可以为整体叶环正式件加工提供有效的叶片铣削加工工艺规范。4结语本文分析了某型航空发动机基于压气机整流器的整体叶环零件结构特征、材料特点和关键技术，开展了高温合金整体叶环叶片点接触式铣削加工的工艺方法分析、工艺参数优选、刀具路径仿真、加工试验等研究，以求能够解决其整体叶环快速研制的加工难题，提升制造成熟度，满足工件的加工技术要求。本文所完成的主要内容如下：1）针对高温合金整体叶环叶片曲面复杂、精度高、易变形、材料切削困难等问题，提出了整体叶环点铣精加工的加工工艺方法，并分析了点铣切削加工过程的主要影响因素为变化进给比例规划；2）应用UltraCAM工艺软件完成了加工刀具的路径规划，随机设置了各种不同进给比例的工艺参数，完成点铣加工过程的仿真并记录模拟加工时间，优选出适用于三级整流器整体叶环的叶片前后缘进给比例为0.3、插入进给比例为0.5、拐角进给比例为0.4，并生成了刀位轨迹和数控加工程序，并通过三维仿真显示可以直观地判断加工方式的正确性与刀具路径的合理性；3）针对整体叶环进行了叶片点铣精加工工序的试制加工工作，采用点接触式铣削的加工方式完成叶片最终的尺寸加工，满足零件工艺规程中精铣工序后检测的尺寸精度要求，并得出了相应的铣削加工时间，提高了叶片铣削加工效率，验证了点铣加工工艺方法的合理性。本文从工艺方法规划、仿真技术应用、试件加工验证方面进行研究与探索，并加工出合格的试验件，但由于研究时间有限，仍需要进一步开展整体叶环机械加工效率提升、降低刀具成本、全工艺流程的制造成熟度提升等方面的研究与改进。参考文献1张国乾,赵明,陆山,等.航空发动机整体叶环结构的研究进展J.航空制造技术,2013(9):38-39.2吴欢,赵永庆,葛鹏.航空发动机用关键钛合金部件先进设计及制造技术J.材料导报,2011(7):101-105.3徐志刚.大涵道比涡扇发动机材料和工艺关键技术C/中国航空学会维修分会2008年学术年会论文集.2008:65-67.4赵明,陈雷,王兴林,等.窄流道不锈钢整体叶环复合加工工艺研（下转第68页）64MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER2023 年第 8 期网址： 电邮：机械工程师究J.航空制造技术,2014(4):45-48.5张宗伟.闭式整体叶盘流道五轴数控铣削粗加工刀路规划研究D.武汉:华中科技大学,2018.6方昌德,刘艳芳.航空发动机的发展研究M.北京:航空工业出版社,2009:356-357.7赵辞.高温合金整体叶环高效粗开槽加工技术研究J.智能制造,2020(6):47-50.8陈亚莉,李美荣,宋成.压气机叶片型面精密数控铣加工技术应用研究J.航空发动机,2016,42(4):93-97.9王增强.航空发动机整体叶盘加工技术J.航空制造技术,2013(9):40-43.10舒启林,杨之宝.整体叶轮五轴数控加工刀具轨迹规划研究进展J.沈阳理工大学学报,2016(4):45-50.11LI J H,KILIC Z M,ALTINTAS Y.General Cutting DynamicsModel for Five-axis Ball-end Milling Operations J.Journal ofManufacturing Science and Engineering,2020,142(12).12赵文明,沈琦,王兵,等.整体叶盘铣削数控编程与加工技术J.航空制造技术,2017(15):58-63.（编辑邵明涛）作者简介：李湘胜（1992），男，学士，工程师，从事公司数字化生产线规划建设、工艺布局仿真、技术改造及国家重点型号条件建设项目技术论证等工作；安鲁陵（1962），男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向为数字化制造、工装快速设计、飞机装配技术等。收稿日期：2022-10-10（上接第64页）6.4齿轮箱带轮对例行（出厂）试验验证齿轮箱的漏油整改措施在样机 上 验 证 成 功后，借助车辆架修的机会，完成了车辆上运营齿轮箱（产品）的整改，在齿轮箱整改完成后对其进行了出厂例行试验，试验跑合参数如表1所示，正、反转连续运行。为了对齿轮箱进行最严苛的润滑、密封验证，还对齿轮箱进行了倾斜试验，试验跑合参数如表1所示，正、反转连续运行。齿轮箱带轮对例行试验结果表明：齿轮箱温度正常，迷宫密封位置未见润滑油泄漏，证明齿轮箱的密封 改 进 方 案 正确，改进措施在台 架 上 运 行 有效。齿轮箱轴承座表面的最高温度为47.9（环境温度为15 ）。6.5齿轮箱装车运营验证齿轮箱在厂内整改完成并通过例行（出厂）试验检查合格后，将齿轮箱（带轮对）安装在转向架上，随车辆进行载客运营考核。在齿轮箱装车运营过程中，利用车辆日检的时候对齿轮箱进行密封性、表面温度、润滑油颜色的检查。改进后的齿轮箱在线运营考核历时1.5 a（行驶里程超16 万km），整个运营过程中齿轮箱表面最高温度54（温度试纸测量），齿轮箱输入轴迷宫密封位置未见润滑油泄漏，润滑油颜色未见异常。目前该齿轮箱一直在线上持续载客运营。齿轮箱装车运营试验结果表明：齿轮箱温度正常，迷宫密封位置未见润滑油泄漏，润滑油颜色正常，证明齿轮箱输入轴漏油的根本原因已经找到，迷宫密封改进方案正确，改进措施有效。7结论改进后的地铁齿轮箱通过了样机台架空载试验、样机台架倾斜试验、样机台架加载试验、齿轮箱带轮对例行试验及装车运营考核，所有试验结果均表明齿轮箱温度正常，密封效果良好。说明地铁齿轮箱输入轴迷宫密封漏油的原因分析正确，改进措施有效，输入轴迷宫密封的漏油问题得到了根本解决。通过本次的漏油改进及验证也为后续地铁齿轮箱迷宫密封的设计找到了一种设计思路：1）设计回油口在箱体内部的位置时要考虑大齿轮搅油的影响，将回油口的位置通过箱体壁上的孔设置在箱体底部；2）回油孔的截面积一定要大于进油孔，在结构允许的情况下，回油孔的截面积尽可能设计大些；3）齿轮箱润滑油量的选择不是越多越好（本项目中减少润滑油并没有影响齿轮箱运行的温度特性）。参考文献1黄智勇.高速列车传动齿轮箱的热平衡计算分析D.上海:上海交通大学,2007.2郑金梅,宋涛.东风4B型内燃机车齿轮箱裂漏的原因分析及解决措施J.铁道机车车辆,2006,26(2):47-48.3周平.“先锋号”动力分散式高速电动车组驱动齿轮箱的开发J.机车车辆工艺,2006(5):8-10.4周平.高速列车驱动齿轮箱密封系统分析J.铁道机车车辆,2004,24(增刊1):31-35.5徐秀彦.机械设计手册:第10篇 密封件、润滑与密封M.4版.北京:机械工业出版社,2007.（编辑邵明涛）作者简介：秦军（1985），男，学士，工程师，从事轨道交通传动装置的研发及验证工作。收稿日期：2022-09-08图9齿轮箱加载试验台布置型式图10齿轮箱带轮对出厂试验布置型式图11齿轮箱随车辆运营后输入轴迷宫密封位置照片（未漏油）68