劉岑

（中航湖南通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，湖南 株洲 412002）

航空薄壁件加工變形研究與分析
——橡膠材料在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用

Research and analysis of machining deformation of air thinwalled parts — Application of rubber

劉岑

（中航湖南通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，湖南 株洲 412002）

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的動(dòng)力裝置，在對(duì)其相關(guān)零件加工制造過(guò)程中，對(duì)其有著較高的要求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件中的薄壁件具有一定的特點(diǎn)，如復(fù)雜的結(jié)構(gòu)、高難度的制造與較高的技術(shù)含量等。但在實(shí)際制造過(guò)程中，受諸多因素的影響，航空薄壁件的加工變形情況較為普遍，因此本文對(duì)航空薄壁件加工變形的原因進(jìn)行了分析，并介紹了減少其加工變形的方法，同時(shí)還闡述了基于數(shù)控仿真技術(shù)對(duì)航空薄壁件加工變形因素的影響分析，以及橡膠材料在發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用。

航空；薄壁件；加工變形；橡膠材料；方法

航空薄壁件的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，其剛度相對(duì)較低，因此，加工工藝性較差。在機(jī)械制造過(guò)程中，薄壁件的加工變形問(wèn)題得到了廣泛的關(guān)注，為了有效解決此問(wèn)題，要對(duì)其中的影響因素進(jìn)行分析，并采用高效的方法，旨在進(jìn)一步提高薄壁件加工的精度。

1 航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件的概況

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的類型主要有兩種，一種為活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，另一種為噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成主要有風(fēng)扇、燃燒室、渦輪與附件系統(tǒng)等，其中的零件包括葉片、機(jī)匣、導(dǎo)管、渦輪軸與各個(gè)結(jié)構(gòu)件等。在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件中薄壁件占有較大的比重，此類零件具有復(fù)雜的形狀，同時(shí)對(duì)精度的要求相對(duì)較高，但在實(shí)際制造過(guò)程中，受不同因素的影響極易出現(xiàn)加工變形。

2 航空薄壁件加工變形的原因分析

航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件制造過(guò)程中，薄壁件的加工變形受諸多因素的影響，其中分為可控與不可控因素，具體內(nèi)容如下。

（1）可控因素。薄壁件加工變形受到的可控因素有：其一，毛坯的材質(zhì)，如果毛坯的表面存在不平整的現(xiàn)象，此時(shí)的誤差將直接影響加工零件的質(zhì)量，極易出現(xiàn)加工變形的問(wèn)題。其二，刀具的影響。在零件加工過(guò)程中，刀具的磨損不可避免，此時(shí)其銑削量會(huì)減少，進(jìn)而出現(xiàn)了零件的變形。其三，工件的影響。工件的裝夾條件會(huì)將自身的夾緊力和支撐力作用到零件上，但如果作用點(diǎn)的選擇缺少合理性，則會(huì)造成附加應(yīng)力。其四，刀具下刀方式的影響。在航空薄壁件加工時(shí)，垂直與水平進(jìn)刀方式對(duì)零件的加工精度有著不同程度的影響，此時(shí)，要選擇適合的方式，在此基礎(chǔ)上，加工變形出現(xiàn)的情況將得到控制［1］。

（2）不可控因素。薄壁件加工變形受到的不可控因素有：第一點(diǎn)，毛坯的材質(zhì)。當(dāng)毛坯受熱冷卻后，其中出現(xiàn)了內(nèi)應(yīng)力。在對(duì)其進(jìn)行切削后，內(nèi)應(yīng)力進(jìn)行了重新的分布。此時(shí)的內(nèi)應(yīng)力可以被消除，主要的方法為熱處理，但殘余的內(nèi)應(yīng)力對(duì)零件的變形也存在影響。第二點(diǎn)，刀具的影響，在零件制造過(guò)程中，切削熱與切削力均會(huì)造成零件的變形。切削熱主要來(lái)自于切削中刀具和工件間的摩擦，在零件各部位受熱不均的情況下，變形隨之出現(xiàn)；切削力主要源于刀具，它使零件的表面受到了不均勻的力［2］。第三點(diǎn)，工件裝夾條件的影響。薄壁零件的剛性相對(duì)較差，在加工時(shí)，受夾與壓的影響，零件的精度與形狀均會(huì)受到不同程度的影響。第四點(diǎn)，來(lái)自于機(jī)床剛度、加工環(huán)境與零件散熱、冷卻的影響。

3 航空發(fā)動(dòng)機(jī)中橡膠材料的使用

航空發(fā)動(dòng)機(jī)中各個(gè)零件極易出現(xiàn)磨損，特別是薄壁件，為了有效控制磨損的程度，可以采用橡膠材料，此材料具有諸多的優(yōu)點(diǎn)，如減震、密封與隔熱等，將其應(yīng)用到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)部位，增強(qiáng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的密封性。同時(shí)，在科學(xué)技術(shù)的支持下，橡膠材料制品的可靠性及其性能均得到大幅度的提高，在此基礎(chǔ)上，滿足了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展要求，使其具有了大功率化、安全性、可靠性與環(huán)保等特點(diǎn)。因此，將橡膠材料用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件是必要的。目前，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)中應(yīng)用的橡膠密封材料主要有氟橡膠、硅橡膠與氟硅橡膠等。

同時(shí)，在加工過(guò)程中，要注重工藝的選擇與加工速度的控制。一方面，選用特定的加工工藝。在對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁件加工過(guò)程中，要高度關(guān)注葉片、葉輪與各個(gè)結(jié)構(gòu)件等零件的剛性，在此基礎(chǔ)上，對(duì)機(jī)床和刀具等進(jìn)行合理的選擇，可以選用兩側(cè)壁加工或者側(cè)壁加工。同時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)中采用橡膠，主要應(yīng)用于壓氣機(jī)機(jī)匣與靜葉中，此時(shí)需要將橡膠注入到壓氣機(jī)靜葉與出口導(dǎo)向葉片同罩環(huán)空腔內(nèi)。另一方面，采用薄壁件的高速加工。薄壁件加工過(guò)程中的切割銑削要保持較高的速度，此時(shí)其切削力、切削熱均相對(duì)較少，對(duì)零件的變形影響較小，同時(shí)也保證了其精度。但此方法的成本偏高，對(duì)機(jī)床系統(tǒng)的要求也相對(duì)較高。因此，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件中的較硬金屬而言，則不適用此方法［3］。

4 總結(jié)

綜上所述，本文介紹了航空發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁件制造過(guò)程中，零件變形的影響因素及提高其精度的方法，相信，在各個(gè)措施落實(shí)的基礎(chǔ)上，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件加工將具有高質(zhì)量。

［1］ 李光，陳五一，張平. 基于ANSYS的參數(shù)化薄壁件加工變形分析與計(jì)算［J］. 航空制造技術(shù)，2011，19：76～79.

［2］ 石廣豐，王景梅，宋林森，史國(guó)權(quán)，范慧芳. 薄壁零件的制造工藝研究現(xiàn)狀［N］. 長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2012，01：68～72.

［3］ 劉維偉，李杰光，趙明，田衛(wèi)軍. 航空發(fā)動(dòng)機(jī)薄壁葉片加工變形誤差補(bǔ)償技術(shù)研究［J］. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2009，10：175～177.

TQ336.8

1009-797X （2015） 18-0016-02

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10.13520/j.cnki.rpte.2015.18.008

劉岑（1986-），女，碩士，碩士專業(yè)方向?yàn)橄冗M(jìn)聚合物成型技術(shù)，現(xiàn)為中航湖南通用航空發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司技術(shù)員，主要從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪、盤(pán)類零件加工技術(shù)研究。

2015-08-13