机匣加工技术研究论文_黄丽

机匣加工技术研究论文_黄丽

摘 要:航空发动机的制造是一个国家制造业的典型代表,提高航空发动机零部件的制造水平,具有重要的现实意义。航空发动机是飞机的核心部件,而机匣是航空发动机的主要零件之一。机匣作为航空发动机的关键部件,由于形状结构复杂,材料加工难度大,加工难度大。

关键词:机匣;加工;技术;制造;

航空发动机机匣类零件的结构越来越复杂,壁越来越薄,设计精度要求不断提高。目前航空发动机机匣多采用钛合金、高温合金等耐高温、难切削材料。航空机匣零件的制造质量和加工效率是影响高性能航空发动机研制的重要环节。

一、涡轮后机匣加工技术

涡轮后机匣是飞机发动机的重要高温承力部件,零件的加工质量影响发动机的装配质量。然而涡轮后机匣结构复杂,存在加工精度高、加工易变形等加工难点,是加工的一大难题。涡轮后机匣处于飞机发动机的支点位置,处于发动机装配的关键部位,轴承座等零件的装配都需要以涡轮后机匣的端面和孔为装配基准,因此保证零件加工后的尺寸加工精度和形位公差至关重要。同时,还可以采用切削刀具的耐热性更高且不易与工件材料产生化学反应,具有出色的抗沟槽磨损性能的陶瓷刀片,效率将会大大提高,同样也在腰槽加工刀具选用、参数选择、变形控制等方面取得一定的成果。

二、高温合金机匣加工技术

高温合金分为三类材料:760℃高温材料、1200℃高温材料和1500℃高温材料。抗拉强度800MPa。或者说是指在760--1500℃以上及一定应力条件下长期工作的高温金属材料,具有优异的高温强度。涡轮机匣组件是某型机中的重要组件,单件材料均为高温合金,在制造过程中工艺难点多,精度不易保证。合理安排粗精加工余量和走刀路线,多次对数控程序进行调整,优化加工参数,满足了尺寸要求。同时,还可以采用激光切割的工艺方法进行加工。通过分别为导向器机匣和导向器内环定制检测专用的叶型孔通止规,克服导向叶片一致性较差的问题,利于导向器机匣和导向器内环上叶型孔进行加工和检测。

三、电解加工技术

加工时,工件接直流电源的正极,工具接负极,两极之间保持较小的间隙。电解液从极间间隙中流过,使两极之间形成导电通路,并在电源电压下产生电流,从而形成电化学阳极溶解。随着工具相对工件不断进给,工件金属不断被电解,电解产物不断被电解液冲走,最终两极间各处的间隙趋于一致。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆基于电解过程中的阳极溶解原理并借助于成型的阴极,将工件按一定形状和尺寸加工成型的一种工艺方法,称为电解加工。加工范围广,不受材料本身强度、硬度和韧性的限制,可加工高强度、高硬度和高韧性等难切削的金属材料,如淬火钢、钛合金、硬质合金、不锈钢、耐热合金,可加工叶片、花键孔、炮管膛线、锻模等各种复杂的三维型面,以及薄壁、异形零件等。随着近代功率电子技术的不断发展,新型快速功率电子开关元件如MOSFET、IGBT等出现,使得微秒级脉冲电流电解加工的实现成为可能。加工生产率高,约为电火花加工的5~10倍以上,在某些情况下比切削加工的生产率还高,且加工生产率不直接受加工质量的限制,故一般适宜于大批量零件的加工。

四、五轴插铣加工技术

插铣加工是一种高效粗加工方法,目前插铣加工越来越广泛地应用于难加工材料、大余量复杂结构件的粗加工中。根据机匣的结构特征对其进行插铣加工区域划分可提高编程效率,利用等高行切法与环切法可简单有效地规划五坐标插铣走刀路径。要使刀轴计算方法使加工时刀轴矢量均匀变化,根据计算刀具与岛屿凸台的干涉程度对刀轴矢量进行调整,可防止加工干涉。插铣加工优势在于能够减少工件变形,降低作用于铣床的径向切削力,刀具悬伸长度对工件的凹槽铣削十分有利,能实现高温合金材料的切槽加工。工件加工是否采用插铣方式,主要应考虑加工任务的要求以及所使用加工机床的特点。如果加工要求很高的金属切除率,则采用插铣法可大幅度缩短加工时间。固定轴插铣加工中步距确定比较简单,只需取相邻刀轴线距离即可;而在多坐标插铣加工中,由于相邻两切削力轴方向不同,其步距随切削深度的变化而变化,通常需取相邻插铣行在有效切削区域刀轴线距离最大值作为加工步距。

五、数控技术

随着现代尖端科技的不断发展,新结构、新材料和复杂形状的精密零件被大量采用,先进的材料和工艺是航空发动机特别是大飞机发动机实现减重、增效和改善性能的关键。利用先进的数控加工技术和数控加工设备,通过采用高效加工技术大幅度缩短机匣的生产周期,提高产品的加工质量,将为我国新一代航空发动机的转批生产,为我国国防提供优良的武器装备打下坚实的基础。同时,对企业减少生产成本,创造经济价值,提高制造技术水平也将产生深远的影响。

六、结束语

总之,着力研究机匣的生产加工技术对于提高整个航空制造业的水平起到举足轻重的作用,它的成果可以为其它航空发动机零部件的加工提供经验。因此,在航空发动机制造领域针对对开机匣开展加工技术研究就显得 尤为重要了。

参考文献:

1、徐斌,航空发动机机匣电解加工工艺试验[J];电加工与模具;2010年02期

2、闫龙,黄金艳.高压涡轮机匣加工优化[J].中国科技博览,2015(35):324-324.

论文作者:黄丽

论文发表刊物:《科技中国》2018年5期

论文发表时间:2018/8/10

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