航空发动机机匣加工工艺研究

航空发动机机匣加工工艺研究

张强

中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司    辽宁沈阳   110000

摘要：随着我国综合国力的增强，同时也在促进国产发动机的性能逐渐朝着优良的方向不断发展。近年来航空发动机的性能及设计结构在不断改进和提高，发动机机匣零件的材料、结构也发生了很大的变化。本文就航空发动机机匣加工工艺展开探讨。

关键词：航空发动机；机匣；加工工艺

1加工工艺特点

机匣加工表面主要分为内、外两部分。由于其外部需要连接到许多如电气、冷却、油路及管路等附件系统,导致其表面形状结构复杂,对机加要求比较高，尤其是对位置和尺寸精度要求较高；另外发动机机匣的内部主要是承载其压气机的涡轮叶片，包括动、静力叶片，这些都是其关键的动力输出部分，所以也对制造精度要求较高。综上所述，机匣制造加工工艺的难点主要体现在材料切除率高、薄壁易变形、材料难切削和对刀具切削性能要求高等多个方面。

2.1轴数控铣削

机匣型面的成形，国内通常是通过在多轴数控铣削设备上加工完成的。数控机床的出现以及带来的巨大利益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。在航空机闸机械加工中，发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。数控机床的大量使用，需要大批熟练掌握现代数控技术的人员。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。机匣零件外环形面共分二级，分布有二条环形凸缘，下部有1个纵向小凸缘，两个纵向凸缘对称分布。由于机匣毛坯是自锻件，加工余量很大，且零件材料难切削，为了保证尺寸加工精度和表面加工质量，防止加工后零件变形。其外型面加工分层、分块进行，采取合理的走刀路径，采用对称的切削加工余量。分几次走刀加工到最后尺寸的方法，以减少加工后的变形。因此，该机匣加工划分三个主要阶段并附加特征工序热处理，以去除材料内应力，防止零件变形。

2.2磨粒流加工

磨粒流加工就是用流体作为载体，将具有实际切削技术性能的末了悬浮于其中，形成一个流体磨料，依靠末了相对于被加工材料表面的流动提供能量进行加工分析的一种技术。在这一加工环节中要根据材料本身的柔软性和切削性的功能完成压力的配置，形成可流动的挤压区域，在高速流过加工表面时，要完成去除材料的目的，达到抛光表面的效果，再加工时可以形成封闭性的通道，一些介质在挤压作用下进行流动之后，再将加工的表面挤压到上介质中，从而使得整个加工过程能够具备通畅性，对于介质来说，要从上介质反向的流到下介质中，完成一个加工循环。在实际操作时需要确定加工的参数，满足自动循环和自动停止的要求，提高实际的加工效果。

2.3电解加工

在电解加工中需要按照周期改进的原理，做好零部件加工表面尺寸的转换，以此来完成循环的加工程序，通过小间隙加工和大间隙的冲刷，使得实际加工效率能够得到全面提高。在实际电解时需要按照阳极溶解的原理，通过系统控制完成自动化的测量，以此来保证整个加工工作的合理进行，之后再自动退回到顶置的加工间隙中，在加工一段时间之后要根据控制电极的前进方向进行回退，并且还要和零部件保持一定的充液间隙冲刷几秒钟，之后，要在自加工区域中完成电解液的更新，排除电解加工的反应产物。在电极回退过程需要进行以加工层面的二次优化，根据系统的运用特点来切断加工的电源。在完成一个周期的加工后，需要根据电极快速进给的要求来计算出零部件的余量值之后，再回退到预制的加工间隙位置中之后接通电源，完成下一阶段的加工，直到符合加工形状和尺寸，停止整个操作。所以在实施工作中需要进行具体问题具体分析，提高实际加工的效果，之后，再利用工具电极快速的回退，完成抽吸方式，强化电解液的更新速度，从而使电解产物能够快速的排出，也可以抑制加工区域温度的上升，使得间隙内的流程能够得以充分的保证，改善了电化学的特征，提高整个加工的稳定性。另外还可以获得较小的表面粗糙值，使表面质量能够得以充分的提高，也可以降低直流小间隙的加工，完成电解液压力和流速的要求，避免对加工质量造成一定的影响。

2.4火花高效放电铣

电火花高效放电铣加工技术原理。电火花高效放电铣借鉴了数控铣削加工方式，采用简单的超长铜管做工具电极，由导向器导向，在工作中电极作高速旋转，在电极与工件之间施加高效高频脉冲电源，电流高达上百安培，对加工区施以冲、浸工作液进行有效冷却排屑，通过专用数控系统控制工件与电极之间的相对运动轨迹，在电极与工件之间产生高效脉冲放电，加工出所需工件的形状，实现零件复杂型面的高效去余量加工。电火花高效放电铣加工工艺特点。（1）可以加工特殊及复杂三维型面的零件。（2）加工过程中由于大电流放电作用，增大零件表面的显微裂纹和再铸层厚度。（3）脉冲放电持续时间较长，脉冲额率高，增大表面粗糙度值，降低加工精度，材料被加工表面热影响范围太，加工中易产生拉弧烧伤工件表面。（4）加工效率比普通电火花加工高，可以达到2000mm3/min。（5）采用水质工作液，安全无污染并提高加工效率。（6）与数控加工中心比较，设备的成本相对较低。从理论上讲电火花高效放电铣蚀除机理的电热过程是导致诸多表面裂纹，表面再铸层形成的重要环节。而且产生过程难于人为控制，且刀具铜电极损耗也较大，为了提高效率必须加大脉宽电流，从而使加工表面再铸层、微裂纹更加加深，表面粗糙度值加大，反之生产效率相对较低，该工艺只适用于加工形状复杂的三维曲面单件加工。

3航空发动机机匣加工工艺路线

3.1对开环形机匣工艺路线

铣前端面-铣结合面-钻镗孔结合面工艺孔-铣结合面工艺孔窝-组装-粗车后槽-粗车前槽-钻铰前段定位面孔-粗铣外型-分解机匣两半部-铣纵向安装边-去毛刺-稳定处理-修小端面基准-修大端面基准-精铣结合面-铣顶部平面-钻、镗结合面孔-精研结合面-装配机匣两半部-修复后端面基准-半精车前槽-半精车后槽-修复前端面角向定位孔-精铣外型-铣纵向安装边孔-去毛刺-精修后端基准-精车前槽-精车后槽-钻镗径向孔（直孔）-钻镗径向孔（斜孔）-钻镗安装边孔-分解两半部-反锪纵向安装边孔-铣结合面槽及顶丝孔螺纹-装配机匣两半部-精镗静叶孔-分解两半部-标印-修模清洗-中间检验-荧光检查-清洗-喷涂-清理涂层及表面-最终检验

3.2带整流支板机匣加工工艺路线

划线检查-车大端面-车小端面-粗车大端-粗车小端-修大端基准-精车小端-精车大端-铣外型面-铣花边及钻大端面孔-铣花边及钻小端面孔-去毛刺-清洗涤-荧光检查-最终检验

3.3整体环形机匣工艺路线

粗车后端-粗车前端-切试件-打磨试件并标印-粗铣外型面-去毛刺-清晰-车后端基准-精铣外型面-铣径向孔-标印-精车前端-精车后端-去毛刺-车工艺边-中间检验-清洗-荧光检查-清洗-最终检验-包装入库

结语

对于航空发动机机匣空间形状来说非常的复杂，对零部件表面要求是非常高的，所以在实际工作中，为了提高实际工作效率，需要加强脉宽电流的有效把控，防止在表面粗糙度上存在过大的问题，在操作时需要根据不同的加工流程选择正确的工艺模式，也可以配合着不同的加工工艺，达到优势互补，提高实际的加工水平。

参考文献

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