張向東王 輝

（1.沈陽(yáng)黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043；2.沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)110043）

矢量尾噴口零件的加工工藝

張向東1王 輝2

（1.沈陽(yáng)黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110043；2.沈陽(yáng)黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽(yáng)110043）

發(fā)動(dòng)機(jī)尾噴口是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，其中組成零件的材料為高溫合金又是薄壁，成為機(jī)械加工的新難題，本文通過(guò)實(shí)際積累，探索出一套加工方案，供參考。

矢量尾噴口；零件；加工

一、矢量尾噴口簡(jiǎn)介

大家可能對(duì)矢量都很了解，對(duì)矢量發(fā)動(dòng)機(jī)知識(shí)認(rèn)識(shí)不多，隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)換代，對(duì)各部件的性能提出越來(lái)越高的要求，矢量尾噴口應(yīng)運(yùn)而生，它較以往的軸對(duì)稱噴口不同，可以隨飛機(jī)的需要變化角度并獲得額外的加速推力，美國(guó)、俄羅斯等國(guó)家均已將矢量發(fā)動(dòng)機(jī)研制成功并面世，趕超發(fā)達(dá)國(guó)家成為當(dāng)務(wù)之急。

二、尾噴口基本構(gòu)成

1 零件構(gòu)成：尾噴口部件由調(diào)節(jié)片、橫梁、隔熱屏、平衡桿、減震器、帶管路的作動(dòng)筒等零件構(gòu)成，每臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)有18個(gè)調(diào)節(jié)片，互相緊密搭接圍成約0.85m直徑的圓筒，在作動(dòng)筒的往復(fù)作用下，具有噴口收縮功能。下面我們將就其典型的結(jié)構(gòu)、典型的零件、典型材料、特殊加工方法向大家做以簡(jiǎn)單介紹。

2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：尾噴口零件大多以薄壁（0.8mm～3mm）無(wú)規(guī)則表面，外形偏大屬于類機(jī)匣和結(jié)構(gòu)之間的零件，如何防止其變形，保證加工精度，對(duì)每個(gè)零件來(lái)說(shuō)都是一個(gè)難題。材料為K424，加工變形引起的尺寸和技術(shù)條件超差的現(xiàn)象非常突出，如何立足現(xiàn)狀，研究制定合理的加工薄壁件的工藝方案，成為加工領(lǐng)域的一道難題。

2.1 結(jié)構(gòu)件零件由側(cè)壁、4個(gè)安裝孔、底側(cè)的通孔（鉸鏈孔）組成，鉸鏈孔有通孔形式和盲孔形式，通孔時(shí)如何加工？盲孔時(shí)如何加工？鏜孔和轉(zhuǎn)臺(tái)能否滿足要求？鉸鏈孔長(zhǎng)145mm，直徑φ8直接采用鉆擴(kuò)絞的傳統(tǒng)辦法即不能保證零件的尺寸，刀具消耗也相當(dāng)快。經(jīng)過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)鏜孔在加工難加工材料深孔時(shí)有著天然缺陷，一是切削力不足，二是不能添加冷卻液，三是不能保持足夠的剛性。后來(lái)采用電火花加工保證了零件的精度，但表面質(zhì)量不高，需要后續(xù)清理；銑削內(nèi)孔大多數(shù)企業(yè)很少采用，但確有不凡的效果，即用φ8的成型銑刀直接加工，有效解決了鏜床切削力不足、添加冷卻液、足夠的剛性的問(wèn)題。

2.2 調(diào)節(jié)片零件工藝路線如下：毛料-研磨-劃線-線切割型孔-線切割型面鉆孔-銑加工-電加工結(jié)合面-加工凸耳-打磨飛邊-去重溶層-清洗-熒光檢查。主要難點(diǎn)：（1）調(diào)節(jié)片凸耳孔ф8+0.058，孔與凸耳端面的垂直度為0.1不易保證，凸耳剛性較差。（2）旋轉(zhuǎn)軸孔壁厚差保證不了，旋轉(zhuǎn)軸與槽口不垂直。其他類型的問(wèn)題在此不再贅述。

三、相關(guān)知識(shí)

調(diào)節(jié)片材料為K424，狀態(tài)為熔模鑄造，其他牌號(hào)還有GH…，F(xiàn)GH…，JG…只有了解了材料特點(diǎn)、毛料特點(diǎn)才能編好工藝，解決其中的問(wèn)題。下面簡(jiǎn)單介紹一下高溫合金。

1 高溫合金概述

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600°以上的高溫及一定應(yīng)力作用下長(zhǎng)期工作的一類金屬材料。其性能特點(diǎn)：高溫合金具有較高的高溫強(qiáng)度；良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能；良好的疲勞性能、斷裂韌性、塑性。

2 高溫合金材料容易造成加工變形和讓刀，使加工精度不符合要求，對(duì)刀具來(lái)說(shuō)，加工鎳基高溫合金零件容易造成刀具快速磨損，刀具消耗大。

高溫合金切削加工的主要問(wèn)題表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）切削力較大，一般為加工鋼材的1.5倍～2倍；

（2）切削溫度高，在相同條件下，切削溫度約為45鋼的1.5倍～2倍；

（3）刀具磨損嚴(yán)重，機(jī)械磨損、粘結(jié)磨損、擴(kuò)散磨損和氧化磨損均比較嚴(yán)重，使刀具壽命明顯降低。

（4）加工硬化現(xiàn)象嚴(yán)重，已加工表面硬化程度可達(dá)基體硬度的1.5倍～2倍。

高溫合金車加工中時(shí)必須注意既要求刀具鋒利，還要保證足夠的刀尖強(qiáng)度。目前的刀具種類繁多，但立方氮化硼的顯微硬度僅次于金剛石，是世界上目前發(fā)現(xiàn)的第二種超硬材料，其硬度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于陶瓷和硬質(zhì)合金，在加工高硬材料時(shí)表現(xiàn)極佳。推薦在其他刀具解決切削問(wèn)題時(shí)，選用立方氮化硼刀具。

四、尾噴口零件加工工藝發(fā)展方向

目前的調(diào)節(jié)片加工工藝相對(duì)比較普通，由于結(jié)構(gòu)的不規(guī)則，定位復(fù)雜，因而多采用手工劃線，鉆床、線切割、平面磨床、普通銑床上加工，很難實(shí)現(xiàn)數(shù)控高速加工及表面完整性要求，減少表面檢測(cè)不合格現(xiàn)象的出現(xiàn)。結(jié)合研制與效率等因素，調(diào)節(jié)片的加工技術(shù)應(yīng)該向快換、成組、隨行和數(shù)控高速銑削、提高自動(dòng)化加工程度為未來(lái)方向發(fā)展。什么是快換、成組、隨行夾具?

1 快換是一種工具在機(jī)床或工裝上快速裝配和拆卸的工裝，目前在機(jī)床上多有應(yīng)用。薄壁尾噴口零件的鉆孔和銑削裝夾均可以實(shí)現(xiàn)用快換工裝。

2 成組是多的概念，即多種相類似的零件，通過(guò)某種歸納，比如材料、結(jié)構(gòu)、加工方法等合并達(dá)到同時(shí)加工的一種方法。它可以使小批量加工變成大批量生產(chǎn)，目前我廠在小零件上應(yīng)用較多，能在尾噴口零件上有所作為。

3 隨行夾具：切削加工中隨帶安裝好的工件在各工位間被自動(dòng)運(yùn)送轉(zhuǎn)移的機(jī)床夾具。隨行夾具主要是在自動(dòng)生產(chǎn)線、加工中心、柔性制造系統(tǒng)等自動(dòng)化生產(chǎn)中，對(duì)于外形不太規(guī)則尾噴口零件、不便于自動(dòng)定位、夾緊和運(yùn)送的工件在隨行夾具上安裝定位后，由運(yùn)送裝置把隨行夾具運(yùn)送到各個(gè)工位上。隨行夾具屬于專用夾具范圍，其裝夾工件部分需按工件外形和工藝要求設(shè)計(jì)。

4 高速銑削：因?yàn)檎{(diào)節(jié)片零件均為薄壁件，不能承受大的銑削力，每次只能小切深、慢進(jìn)給、高速銑削達(dá)到 高質(zhì)量、高速率的目的。高速加工是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及高速加工裝備、工具、工藝等環(huán)節(jié)。主要包括機(jī)床結(jié)構(gòu)與材料、機(jī)床設(shè)計(jì)與制造技術(shù)、高性能刀具材料與刀具設(shè)計(jì)技術(shù)，高速高精度測(cè)量測(cè)試技術(shù)等等。高速數(shù)控加工不過(guò)分強(qiáng)調(diào)最快的切削速度或最高的的加工質(zhì)量，而是通過(guò)提高單位時(shí)間的材料去除率降低加工時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)降低加工成本的目的。

難加工材料給我們帶來(lái)各種各樣的難題，也有著各種各樣的解決辦法 ，哪一種辦法更有效，更經(jīng)濟(jì)，需要結(jié)合企業(yè)的實(shí)際情況、批量、經(jīng)濟(jì)能力綜合來(lái)定，本文只是提供分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的一種思路，希望對(duì)大家有所啟發(fā)。

[1] 李慶春.噴口鍍銀工藝實(shí)踐[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品， 2012 （23）.

[2] 張暉.數(shù)控車床零件加工工藝分析[J].職業(yè)，2013（36）.

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