秦杰 王宇 郭書壹

摘要：文章針對某航空發(fā)動機機匣機加工藝，還有變形控制等進(jìn)行了研究，將高溫合金機匣當(dāng)作典型件，對機加工藝的開展過程進(jìn)行了分析，制定了科學(xué)的工藝路線，對相關(guān)工藝參數(shù)等進(jìn)行確定，以實現(xiàn)機加變形的充分控制，最大程度地實現(xiàn)設(shè)計要求，以期為有關(guān)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機;機械加工;變形控制;機匣

引言：

以某發(fā)動機機匣為例，其結(jié)構(gòu)屬于新型結(jié)構(gòu)，它由多個零件構(gòu)成，包括鑄件結(jié)構(gòu)及外機匣等，需要對機匣的變形進(jìn)行控制。其機匣材料是鎳基時效合金，有著較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其環(huán)形空間相對狹窄，機加水平相對較低，屬于薄壁機匣。因為內(nèi)外機匣會存在很多接嘴及引起座，極易在切削以及磨等加工環(huán)境下出現(xiàn)變形，特別是外機匣變形，以及前后安裝邊變形，同時它還對機加中的軸向尺寸精度及同軸度有著非常高的要求，這使得機匣加工制造越來越困難，很難有效確保其設(shè)計尺寸。怎樣制定科學(xué)的工藝路線，達(dá)到對機加變形的有效控制，這是我們應(yīng)該重點探討的課題。

1.強化材料特征

通過鎳基時效對高溫合金不銹鋼材料進(jìn)行強化，可借助鎢級惰性氣體對其進(jìn)行保護。因為其中存在鋁及鈦，在進(jìn)行時效時，會產(chǎn)生r1二次相基體，有利于進(jìn)一步強化高溫合金，提升其抗氧化能力，增強其熱強度。建議在固溶狀態(tài)下進(jìn)行機加，以實現(xiàn)時效強化合金，當(dāng)機加結(jié)束后需開展時效處理?；诠倘軤顟B(tài)開展作業(yè)，其難度會有所增加。因為r1強化相的產(chǎn)生，合金會比較強調(diào)應(yīng)變開裂敏感。

除此之外，在加工的過程中，伴隨鋁及鈦含量逐漸變高，會促使材料性能相對下降，因為鋁及鈦的含量相對較多，其鑄件強度一般會很高，但是塑性相對較差，由于其內(nèi)部相對疏松，還有著低熔點共晶物等問題，在實際進(jìn)行機械加工時會存在很強的應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)，在加工的過程中，需降低線能量及熔合比;對于上述材料的特性，應(yīng)對熱輸入量加以科學(xué)控制，這樣才能最大限度地降低熔池尺寸，防止加工出現(xiàn)變形問題，降低加工速度，并進(jìn)一步消除氣孔問題[1]。

2.工藝路線制定

根據(jù)上述分析可以得知，加工的重點應(yīng)確保加工狀態(tài)及工裝限位等參數(shù)的確定，怎樣對機加變形問題進(jìn)行有效控制，是對該機匣有關(guān)技術(shù)的研究重點。首先，可把外機匣還有不同的接嘴等構(gòu)成組合件，對外機匣的變形現(xiàn)象加以掌控，接著再借助先進(jìn)的機械加工技術(shù)，及內(nèi)機匣構(gòu)成相關(guān)的組件，對內(nèi)外機匣進(jìn)行有效控制，使二者達(dá)成統(tǒng)一;其次，借助一些接嘴及安裝座，對其他接嘴及安裝座進(jìn)行預(yù)變形控制，借助機械加工工藝對變形進(jìn)行優(yōu)化控制。當(dāng)加工結(jié)束之后，需開展時效處理，將加工余下的應(yīng)力進(jìn)行徹底消除，以增強加工的穩(wěn)定性[2]。

3.機械加工試驗

（1）準(zhǔn)備工作。首先，需進(jìn)行拋光和清洗作業(yè)。對外機匣的前段、中段及后段進(jìn)行拋光，對不同接嘴和安裝座等需要進(jìn)行加工的位置表面進(jìn)行拋光，使其呈現(xiàn)金屬的光澤;針對加工過程，如果沒有完全清理干凈，那么將很容易出現(xiàn)變形等問題。對此，在對配件進(jìn)行裝配之前，可借助汽油來清洗零件及夾具，同時再通過丙酮對加工區(qū)域及附近進(jìn)行清洗，以保證在實際進(jìn)行機械加工時，不會對零件造成污染，降低氣孔及飛濺現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率。其次，準(zhǔn)確定位加工部位。針對內(nèi)外機匣前、中、后段，以及不同接嘴和安裝座位，都應(yīng)在準(zhǔn)確定位的情況下完成，安裝的縫隙建議低于0.1毫米，其錯位也應(yīng)在0.02毫米之內(nèi)，并找正定位基準(zhǔn)應(yīng)在0.02毫米以內(nèi)，根據(jù)軸線開展對稱定位，提高加工的精密度，減少變形[3]。其接頭型式一般都是鎖底結(jié)構(gòu)，不但應(yīng)達(dá)到定位裝配的標(biāo)準(zhǔn)，還應(yīng)確保有效熔深，從而科學(xué)掌控加工缺陷。

（2）機械加工試驗。首先，應(yīng)先明確工藝參數(shù)。針對工藝試件，可開展試驗，從而對科學(xué)的工藝參數(shù)進(jìn)行確定。其次，需借助專用組合導(dǎo)向器以及內(nèi)機匣，從而構(gòu)成內(nèi)機匣組件，對內(nèi)外機匣同軸進(jìn)行有效控制。最后，可采用車銑復(fù)合等新設(shè)備以及高效低應(yīng)力銑削等新技術(shù)對一些接嘴及安裝座進(jìn)行加工，從而對精加工余量進(jìn)行預(yù)變形控制，最大限度地降低機匣變形問題。就機匣組件來說，需要將機匣組件中其余的加工殘余應(yīng)力進(jìn)行徹底消除，并充分考慮讓刀變形，從而科學(xué)掌控機加變形問題。

4.機匣的變形控制

（1）機匣變形分析。因為機匣結(jié)構(gòu)是非常復(fù)雜的，且零件薄壁，弱支撐區(qū)技術(shù)要求也嚴(yán)，其變形不但非常多，還十分密集。在實際進(jìn)行機械加工時，會出現(xiàn)較大的應(yīng)力，極易導(dǎo)致加工裂紋，屬于關(guān)鍵的影響因素，同時還極易引起熱應(yīng)變脆化。加工殘余應(yīng)力及變形問題，當(dāng)?shù)竭_(dá)一定程度上，還將對加工強度及加工精度等造成較大的影響。特別是很難有效確保外機匣變形問題，也不能確保外機匣組合的同軸度以及精密尺寸的合格。對此，在機匣加工制造中，有必要對機加變形進(jìn)行全面的控制，這一點特別關(guān)鍵。不管是在加工工藝、加工余量及加工收縮量的選擇方面，還是對加工區(qū)域的定位，以及加工完成后的熱處理，都是想要降低機加變形現(xiàn)象。

（2）控制變形的措施。需結(jié)合機匣變形的原因進(jìn)行著手，應(yīng)提高變形拘束度，對裝配間隙進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，降低熱輸入，科學(xué)規(guī)劃機械加工順序。針對結(jié)構(gòu)和材料的條件，以及安裝座加工等工藝進(jìn)行完善，最大限度地避免外機匣凹陷變形，從而有效處理機匣前后安裝邊變形問題，科學(xué)控制同心度。在不可支撐狀態(tài)時，采用變形補償技術(shù)、變形力抵消技術(shù)及采用插銑加工回避刀具弱剛性等措施控制讓刀變形。在開展時效處理之后，有利于消除機匣組件中剩余的殘余應(yīng)力，進(jìn)而提升加工尺寸的穩(wěn)定性，有利于全面增強材料的性能。

（3）機加工藝優(yōu)化。存在著多種因素，可致使零件變形，而且有著一定的復(fù)雜性，在加工過程中，充分防止零件變形是相當(dāng)關(guān)鍵的。需要基于優(yōu)化工藝路線，根據(jù)薄壁機匣加工特點，從多個方面實施行之有效的工藝舉措，例如加工余量選取。針對零件加工，把其分成兩種加工，也就是粗、半精加工、精加工。粗加工去除毛坯大部分余量，并提供行之有效的定位基準(zhǔn);半精加工根據(jù)粗加工定位基準(zhǔn)將多數(shù)尺寸加工到位;對于機匣精加工，需要充分遵循工序集中原則，基于1次裝夾定位，能夠有效完成零件尺寸的加工，確保全部圓柱的同心度以及各形位技術(shù)要求;為提高零件尺寸精度，全面把控機加變形，結(jié)束半精加工作業(yè)之后，進(jìn)行精磨精鏜等高精度機械加工，如軸承孔徑內(nèi)磨，精密孔鏜孔加工等。

結(jié)論：

綜上所述，本文將機匣當(dāng)作典型件，設(shè)計了有關(guān)的工藝路線，并開展了一系列工程實驗，從而找出相應(yīng)的機加變形規(guī)律，對科學(xué)的預(yù)變形工藝及加工工藝參數(shù)進(jìn)行確定，進(jìn)而科學(xué)掌控機匣的變形問題以及安裝邊翹曲問題解決方案，確保了加工質(zhì)量，從而實現(xiàn)了機匣高精度高技術(shù)要求的機械加工。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧旬. 發(fā)動機斜安裝邊類機匣零件加工工藝研究[D].大連理工大學(xué)，2020.

[2]劉曉娟. 高溫合金薄壁機匣焊接應(yīng)力變形控制及加工工藝優(yōu)化[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2019.

[3]高獻(xiàn)娟，黃青松，方連軍，宋雨桐，李根深.一種薄壁焊接機匣制造技術(shù)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2018（01）：89.