王俊霞 陳菁菁

摘 要：在航空飛行器的制造領(lǐng)域，發(fā)動機(jī)制造無疑是最為重要的一項工作，因為發(fā)動機(jī)為飛行器在空中飛行提供了動力，是飛機(jī)等飛行器能夠順利完成飛行任務(wù)的動力保證。而對于航空飛行器發(fā)動機(jī)制造行業(yè)而言，對發(fā)動機(jī)機(jī)匣進(jìn)行加工往往是整個加工項目中最為重要的一部分，同樣也是最為復(fù)雜的一部分。本文便針對航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件加工工藝優(yōu)化方法進(jìn)行研究，并提出一些意見與建議。

關(guān)鍵詞：航空發(fā)動機(jī)；機(jī)匣制造；機(jī)械加工

中圖分類號：V23 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

對于航空發(fā)動機(jī)而言，發(fā)動機(jī)機(jī)匣起到了至關(guān)重要的作用，因此在進(jìn)行航空發(fā)動機(jī)制造加工工作時，發(fā)動機(jī)機(jī)匣的加工受到了極大的重視。由于航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣的工作環(huán)境較為惡劣，經(jīng)常會受到極端溫度、震動、高壓等負(fù)面因素影響，因此制作航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣的材料一般都是對溫度變化承受能力較強(qiáng)、具有一定承載能力的金屬材料，主要以各類合金為主。但是除了材料類型能夠?qū)Πl(fā)動機(jī)機(jī)匣的使用壽命產(chǎn)生影響之外，機(jī)匣的加工工藝也會對其起到一定的作用。如機(jī)匣在加工時表面不夠平整、構(gòu)件機(jī)械加工過程中精度不達(dá)標(biāo)或者零件受到損傷等，都可能會縮短機(jī)匣正常使用條件下的使用壽命。

1 航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件加工工藝分析

航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣的工作環(huán)境較為復(fù)雜，因此在航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣正常工作時將會面臨各種各樣的因素，對航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣的使用壽命產(chǎn)生較大的影響。只有讓發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件具有更高的性能，才能夠讓航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣在工作時具有更加穩(wěn)定的性能。但是當(dāng)前的機(jī)械加工仍然存在著一系列問題，使機(jī)匣構(gòu)件在加工過程中受到一定的損害。

1.1 機(jī)械加工工藝對機(jī)匣構(gòu)件平整性的影響

在對航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件進(jìn)行機(jī)械加工時，一般需要重點關(guān)注如何控制機(jī)匣構(gòu)件表面的平整性。航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣在正常工作時需要使用較多的軸承，這些軸承一般是作為機(jī)匣中的主要承力構(gòu)件，在航空發(fā)動機(jī)渦輪的后機(jī)匣中最多。航空飛行器在對流層升空的過程中常常會發(fā)生較為劇烈的顛簸，直到進(jìn)入平流層之后才能夠平穩(wěn)飛行。而在這段飛行過程中，機(jī)匣中的各個構(gòu)件也會相互碰撞、發(fā)生摩擦。軸承構(gòu)件在發(fā)生摩擦?xí)r，主要受到磨損的部位便是軸承相互接觸的部位，即軸承的端部以及機(jī)匣與軸承的接觸面。為了能夠保證軸承在如此的工作條件下仍然可以擁有較長的使用壽命，除了確保軸承材料的高強(qiáng)度以及耐高溫性能之外，還要保證軸承接觸面盡可能保持平整。如在機(jī)匣構(gòu)件加工時經(jīng)常需要使用車床對構(gòu)件進(jìn)行切削，而在切削過程中經(jīng)常會使機(jī)匣構(gòu)架由于應(yīng)力而發(fā)生形變或內(nèi)部發(fā)生斷裂。為了避免此類問題的發(fā)生，便需要在進(jìn)行加工時使刀具在構(gòu)件上的應(yīng)力足夠集中，尤其是對于邊角等較為脆弱的部位要采取手工作業(yè)，以確保構(gòu)件表面足夠平整、構(gòu)件內(nèi)部受力足夠穩(wěn)定。

1.2 機(jī)械加工溫度對機(jī)匣構(gòu)件穩(wěn)定性的影響

航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣中都包含鎖片槽，對于鎖片槽的加工一般都是采用電火花加工法。但是電火花加工方法會讓機(jī)匣構(gòu)架遭受高溫，對于合金而言極容易在空氣中發(fā)生氧化，而且由于高溫的作用也會使機(jī)匣構(gòu)件存在一定的缺陷。此類缺陷用肉眼無法觀察到，而且在短時間內(nèi)并不會對機(jī)匣構(gòu)件的正常使用產(chǎn)生影響。但是在長期使用下，經(jīng)過高溫作用的部位更容易發(fā)生疲勞現(xiàn)象，縮短構(gòu)件的使用壽命。

除了上述兩個主要影響因素之外，有時對機(jī)匣構(gòu)件表面進(jìn)行劃線加工時，也會對機(jī)匣構(gòu)件造成一定的損害，比如產(chǎn)生裂隙等，同樣會對航空發(fā)動機(jī)的正常運作造成極大的安全隱患。

2 航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件機(jī)械加工工藝的優(yōu)化

上文根據(jù)航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件機(jī)械加工的工藝對加工過程中可能會對機(jī)匣構(gòu)件使用壽命產(chǎn)生影響的因素進(jìn)行了分析，而只有將已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的問題解決，并以此為依據(jù)對航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件的加工工藝進(jìn)行優(yōu)化，才能夠讓航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣在正常運行時發(fā)揮最大的作用。

2.1 對構(gòu)件平整性的加工工藝優(yōu)化

為了能夠保證機(jī)匣機(jī)械加工不對構(gòu)件表面平整性造成影響，則必須對機(jī)匣的空間構(gòu)型進(jìn)行更加精確地控制，確保加工時不會使構(gòu)件發(fā)生形狀偏差。在發(fā)動機(jī)機(jī)匣中，各個部件的幾何尺寸相互聯(lián)系、相互影響。一旦有一個構(gòu)件的幾何尺寸出現(xiàn)問題，則必然會使整個機(jī)匣所有構(gòu)建的幾何形態(tài)都發(fā)生變化。為此，在進(jìn)行機(jī)械加工之前，必須對構(gòu)件進(jìn)行基準(zhǔn)校正。矯正的過程需用車床進(jìn)行反復(fù)修整，并對基準(zhǔn)線進(jìn)行細(xì)化，確保加工質(zhì)量。對于工件壓緊后的端跳、徑跳等需要按照加工尺寸、技術(shù)條件中所要求精度的1/3來進(jìn)行基準(zhǔn)校正；對于發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件的組裝要力求嚴(yán)密，避免部件接觸不夠緊湊，在運行過程中發(fā)生脫落；如果構(gòu)件已經(jīng)壓緊，但仍然與基準(zhǔn)面存在一定的差距，則可以通過塞尺來彌補(bǔ)二者之間的空隙。

為了保證機(jī)械加工的精度，需要在進(jìn)行車削之前對構(gòu)件的材料預(yù)留出加工余量，對于精密度要求較高的構(gòu)件，可以將其放在整個加工工序的最后來進(jìn)行加工。由于機(jī)械加工會對構(gòu)件的結(jié)構(gòu)造成一定的影響，如果精密度要求較高的部分加工時序靠前，極有可能受到后續(xù)加工工作的影響，從而產(chǎn)生誤差。除了車削加工之外，部分構(gòu)件可能會通過壓緊的方式來進(jìn)行拼接，對此同樣需要預(yù)留出來部分加工余量。壓緊工藝大多使用扭力扳手來進(jìn)行，而扭力扳手對于需要壓緊的構(gòu)件的控制并不夠精細(xì)，如果扭力扳手的壓緊力矩過大極有可能使零件發(fā)生彈性變形，加速構(gòu)件材料的疲勞進(jìn)程，縮短使用壽命。

2.2 對機(jī)械加工溫度的控制優(yōu)化

在航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣的構(gòu)件加工工作中，鎖片槽的加工常常會使用電火花加工技術(shù)，而電火花加工技術(shù)所產(chǎn)生的高溫會加速構(gòu)件材料的老化速度。對此，可以使用新型加工技術(shù)來對鎖片槽進(jìn)行加工，如在四坐標(biāo)加工中心安裝專用的小規(guī)格直角頭來替代電火花加工技術(shù)。該方法可以有效避免電火花加工技術(shù)對構(gòu)件材料表面產(chǎn)生熔融、氧化以及其他的損害效應(yīng)。除了電火花加工技術(shù)之外，其他的加工技術(shù)也有可能產(chǎn)生較高的溫度，對構(gòu)件材料造成破壞。如車削加工，由于刀具與構(gòu)件在短時間內(nèi)快速摩擦，同樣會產(chǎn)生較大的熱量，因此在進(jìn)行這一類加工工作時，需要實時對構(gòu)件材料進(jìn)行降溫，將溫度控制在安全范圍以內(nèi)。

2.3 對其他機(jī)械加工工藝的優(yōu)化

除了上述的兩項工藝之外，其他機(jī)械加工工藝也會對發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件的質(zhì)量產(chǎn)生影響。如發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件加工時需要進(jìn)行鉆孔加工，鉆孔時產(chǎn)生的碎屑如果進(jìn)入了部分構(gòu)件的空腔內(nèi)，便會降低構(gòu)件的精密程度、阻礙構(gòu)件的進(jìn)一步安裝、加速構(gòu)件運行過程中的磨損。對此，便需要在進(jìn)行鉆孔加工之前將存在空腔的構(gòu)件開口處用石蠟封住。由于機(jī)匣構(gòu)件的材料多為合金，在進(jìn)行鉆孔加工時往往會產(chǎn)生大量的熱量，碎屑攜帶著熱量迸濺到石蠟層會使石蠟熔化。如果鉆孔加工進(jìn)行時間過長，則有可能仍會有部分碎屑進(jìn)入空腔中。因此即使采取了石蠟封堵的操作，同樣需要在加工完成之后對空腔進(jìn)行檢查，如果空腔中存在碎屑，則需要及時清除。

結(jié)論

航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件機(jī)械加工是航空飛行器制造工作的重點，同樣也是難點。鑒于航空發(fā)動機(jī)對于飛機(jī)等飛行器所起到的重要作用，如何才能夠完善航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣的加工工藝，使加工出來的航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣擁有更高的質(zhì)量且更加精密便成了當(dāng)前亟待解決的一項重要課題。本文通過對機(jī)匣構(gòu)件機(jī)械加工中存在的問題進(jìn)行分析，進(jìn)而提出了優(yōu)化航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣構(gòu)件機(jī)械加工的方法。希望在未來的實踐工作中可以對本文的內(nèi)容進(jìn)行完善，使之成為更具有實操性的機(jī)械加工指導(dǎo)理論。

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