航空發動機機匣構件機械加工工藝的優化

王俊霞 陳菁菁

摘 要：在航空飛行器的制造領域，發動機制造無疑是最為重要的一項工作，因為發動機為飛行器在空中飛行提供了動力，是飛機等飛行器能夠順利完成飛行任務的動力保證。而對于航空飛行器發動機制造行業而言，對發動機機匣進行加工往往是整個加工項目中最為重要的一部分，同樣也是最為復雜的一部分。本文便針對航空發動機機匣構件加工工藝優化方法進行研究，并提出一些意見與建議。

關鍵詞：航空發動機；機匣制造；機械加工

中圖分類號：V23 文獻標志碼：A

對于航空發動機而言，發動機機匣起到了至關重要的作用，因此在進行航空發動機制造加工工作時，發動機機匣的加工受到了極大的重視。由于航空發動機機匣的工作環境較為惡劣，經常會受到極端溫度、震動、高壓等負面因素影響，因此制作航空發動機機匣的材料一般都是對溫度變化承受能力較強、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對發動機機匣的使用壽命產生影響之外，機匣的加工工藝也會對其起到一定的作用。如機匣在加工時表面不夠平整、構件機械加工過程中精度不達標或者零件受到損傷等，都可能會縮短機匣正常使用條件下的使用壽命。

1 航空發動機機匣構件加工工藝分析

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

1.1 機械加工工藝對機匣構件平整性的影響

在對航空發動機機匣構件進行機械加工時，一般需要重點關注如何控制機匣構件表面的平整性。航空發動機機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匣中的主要承力構件，在航空發動機渦輪的后機匣中最多。航空飛行器在對流層升空的過程中常常會發生較為劇烈的顛簸，直到進入平流層之后才能夠平穩飛行。而在這段飛行過程中，機匣中的各個構件也會相互碰撞、發生摩擦。軸承構件在發生摩擦時，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。如在機匣構件加工時經常需要使用車床對構件進行切削，而在切削過程中經常會使機匣構架由于應力而發生形變或內部發生斷裂。為了避免此類問題的發生，便需要在進行加工時使刀具在構件上的應力足夠集中，尤其是對于邊角等較為脆弱的部位要采取手工作業，以確保構件表面足夠平整、構件內部受力足夠穩定。

1.2 機械加工溫度對機匣構件穩定性的影響

航空發動機機匣中都包含鎖片槽，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匣構架遭受高溫，對于合金而言極容易在空氣中發生氧化，而且由于高溫的作用也會使機匣構件存在一定的缺陷。此類缺陷用肉眼無法觀察到，而且在短時間內并不會對機匣構件的正常使用產生影響。但是在長期使用下，經過高溫作用的部位更容易發生疲勞現象，縮短構件的使用壽命。

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

2 航空發動機機匣構件機械加工工藝的優化

上文根據航空發動機機匣構件機械加工的工藝對加工過程中可能會對機匣構件使用壽命產生影響的因素進行了分析，而只有將已經發現的問題解決，并以此為依據對航空發動機機匣構件的加工工藝進行優化，才能夠讓航空發動機機匣在正常運行時發揮最大的作用。

2.1 對構件平整性的加工工藝優化

為了能夠保證機匣機械加工不對構件表面平整性造成影響，則必須對機匣的空間構型進行更加精確地控制，確保加工時不會使構件發生形狀偏差。在發動機機匣中，各個部件的幾何尺寸相互聯系、相互影響。一旦有一個構件的幾何尺寸出現問題，則必然會使整個機匣所有構建的幾何形態都發生變化。為此，在進行機械加工之前，必須對構件進行基準校正。矯正的過程需用車床進行反復修整，并對基準線進行細化，確保加工質量。對于工件壓緊后的端跳、徑跳等需要按照加工尺寸、技術條件中所要求精度的1/3來進行基準校正；對于發動機機匣構件的組裝要力求嚴密，避免部件接觸不夠緊湊，在運行過程中發生脫落；如果構件已經壓緊，但仍然與基準面存在一定的差距，則可以通過塞尺來彌補二者之間的空隙。

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

2.2 對機械加工溫度的控制優化

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

2.3 對其他機械加工工藝的優化

除了上述的兩項工藝之外，其他機械加工工藝也會對發動機機匣構件的質量產生影響。如發動機機匣構件加工時需要進行鉆孔加工，鉆孔時產生的碎屑如果進入了部分構件的空腔內，便會降低構件的精密程度、阻礙構件的進一步安裝、加速構件運行過程中的磨損。對此，便需要在進行鉆孔加工之前將存在空腔的構件開口處用石蠟封住。由于機匣構件的材料多為合金，在進行鉆孔加工時往往會產生大量的熱量，碎屑攜帶著熱量迸濺到石蠟層會使石蠟熔化。如果鉆孔加工進行時間過長，則有可能仍會有部分碎屑進入空腔中。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行檢查，如果空腔中存在碎屑，則需要及時清除。

結論

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

參考文獻

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