航空薄壁件加工變形研究與分析
——橡膠材料在發動機中的應用

劉岑

（中航湖南通用航空發動機有限公司，湖南 株洲 412002）

航空薄壁件加工變形研究與分析
——橡膠材料在發動機中的應用

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

劉岑

（中航湖南通用航空發動機有限公司，湖南 株洲 412002）

航空發動機是飛機的動力裝置，在對其相關零件加工制造過程中，對其有著較高的要求。航空發動機零件中的薄壁件具有一定的特點，如復雜的結構、高難度的制造與較高的技術含量等。但在實際制造過程中，受諸多因素的影響，航空薄壁件的加工變形情況較為普遍，因此本文對航空薄壁件加工變形的原因進行了分析，并介紹了減少其加工變形的方法，同時還闡述了基于數控仿真技術對航空薄壁件加工變形因素的影響分析，以及橡膠材料在發動機中的應用。

航空；薄壁件；加工變形；橡膠材料；方法

航空薄壁件的結構較為復雜，其剛度相對較低，因此，加工工藝性較差。在機械制造過程中，薄壁件的加工變形問題得到了廣泛的關注，為了有效解決此問題，要對其中的影響因素進行分析，并采用高效的方法，旨在進一步提高薄壁件加工的精度。

1 航空發動機零件的概況

航空發動機的類型主要有兩種，一種為活塞式發動機，另一種為噴氣式發動機，發動機的構成主要有風扇、燃燒室、渦輪與附件系統等，其中的零件包括葉片、機匣、導管、渦輪軸與各個結構件等。在航空發動機零件中薄壁件占有較大的比重，此類零件具有復雜的形狀，同時對精度的要求相對較高，但在實際制造過程中，受不同因素的影響極易出現加工變形。

2 航空薄壁件加工變形的原因分析

航空發動機零件制造過程中，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，如果毛坯的表面存在不平整的現象，此時的誤差將直接影響加工零件的質量，極易出現加工變形的問題。其二，刀具的影響。在零件加工過程中，刀具的磨損不可避免，此時其銑削量會減少，進而出現了零件的變形。其三，工件的影響。工件的裝夾條件會將自身的夾緊力和支撐力作用到零件上，但如果作用點的選擇缺少合理性，則會造成附加應力。其四，刀具下刀方式的影響。在航空薄壁件加工時，垂直與水平進刀方式對零件的加工精度有著不同程度的影響，此時，要選擇適合的方式，在此基礎上，加工變形出現的情況將得到控制［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，毛坯的材質。當毛坯受熱冷卻后，其中出現了內應力。在對其進行切削后，內應力進行了重新的分布。此時的內應力可以被消除，主要的方法為熱處理，但殘余的內應力對零件的變形也存在影響。第二點，刀具的影響，在零件制造過程中，切削熱與切削力均會造成零件的變形。切削熱主要來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；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，工件裝夾條件的影響。薄壁零件的剛性相對較差，在加工時，受夾與壓的影響，零件的精度與形狀均會受到不同程度的影響。第四點，來自于機床剛度、加工環境與零件散熱、冷卻的影響。

3 航空發動機中橡膠材料的使用

航空發動機中各個零件極易出現磨損，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點，如減震、密封與隔熱等，將其應用到航空發動機的各個部位，增強了發動機的密封性。同時，在科學技術的支持下，橡膠材料制品的可靠性及其性能均得到大幅度的提高，在此基礎上，滿足了航空發動機的發展要求，使其具有了大功率化、安全性、可靠性與環保等特點。因此，將橡膠材料用于航空發動機零部件是必要的。目前，在航空發動機中應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，在加工過程中，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。在對航空發動機薄壁件加工過程中，要高度關注葉片、葉輪與各個結構件等零件的剛性，在此基礎上，對機床和刀具等進行合理的選擇，可以選用兩側壁加工或者側壁加工。同時，在發動機中采用橡膠，主要應用于壓氣機機匣與靜葉中，此時需要將橡膠注入到壓氣機靜葉與出口導向葉片同罩環空腔內。另一方面，采用薄壁件的高速加工。薄壁件加工過程中的切割銑削要保持較高的速度，此時其切削力、切削熱均相對較少，對零件的變形影響較小，同時也保證了其精度。但此方法的成本偏高，對機床系統的要求也相對較高。因此，對于航空發動機零件中的較硬金屬而言，則不適用此方法［3］。

4 總結

綜上所述，本文介紹了航空發動機薄壁件制造過程中，零件變形的影響因素及提高其精度的方法，相信，在各個措施落實的基礎上，航空發動機的零部件加工將具有高質量。

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

［2］ 石廣豐，王景梅，宋林森，史國權，范慧芳. 薄壁零件的制造工藝研究現狀［N］. 長春理工大學學報（自然科學版），2012，01：68～72.

［3］ 劉維偉，李杰光，趙明，田衛軍. 航空發動機薄壁葉片加工變形誤差補償技術研究［J］. 機械設計與制造，2009，10：175～177.

TQ336.8

1009-797X （2015） 18-0016-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.18.008

劉岑（1986-），女，碩士，碩士專業方向為先進聚合物成型技術，現為中航湖南通用航空發動機有限公司技術員，主要從事航空發動機輪、盤類零件加工技術研究。

2015-08-13