王俊霞 陈菁菁

摘 要：在航空飞行器的制造领域，发动机制造无疑是最为重要的一项工作，因为发动机为飞行器在空中飞行提供了动力，是飞机等飞行器能够顺利完成飞行任务的动力保证。而对于航空飞行器发动机制造行业而言，对发动机机匣进行加工往往是整个加工项目中最为重要的一部分，同样也是最为复杂的一部分。本文便针对航空发动机机匣构件加工工艺优化方法进行研究，并提出一些意见与建议。

关键词：航空发动机；机匣制造；机械加工

中图分类号：V23 文献标志码：A

对于航空发动机而言，发动机机匣起到了至关重要的作用，因此在进行航空发动机制造加工工作时，发动机机匣的加工受到了极大的重视。由于航空发动机机匣的工作环境较为恶劣，经常会受到极端温度、震动、高压等负面因素影响，因此制作航空发动机机匣的材料一般都是对温度变化承受能力较强、具有一定承载能力的金属材料，主要以各类合金为主。但是除了材料类型能够对发动机机匣的使用寿命产生影响之外，机匣的加工工艺也会对其起到一定的作用。如机匣在加工时表面不够平整、构件机械加工过程中精度不达标或者零件受到损伤等，都可能会缩短机匣正常使用条件下的使用寿命。

1 航空发动机机匣构件加工工艺分析

航空发动机机匣的工作环境较为复杂，因此在航空发动机机匣正常工作时将会面临各种各样的因素，对航空发动机机匣的使用寿命产生较大的影响。只有让发动机机匣构件具有更高的性能，才能够让航空发动机机匣在工作时具有更加稳定的性能。但是当前的机械加工仍然存在着一系列问题，使机匣构件在加工过程中受到一定的损害。

1.1 机械加工工艺对机匣构件平整性的影响

在对航空发动机机匣构件进行机械加工时，一般需要重点关注如何控制机匣构件表面的平整性。航空发动机机匣在正常工作时需要使用较多的轴承，这些轴承一般是作为机匣中的主要承力构件，在航空发动机涡轮的后机匣中最多。航空飞行器在对流层升空的过程中常常会发生较为剧烈的颠簸，直到进入平流层之后才能够平稳飞行。而在这段飞行过程中，机匣中的各个构件也会相互碰撞、发生摩擦。轴承构件在发生摩擦时，主要受到磨损的部位便是轴承相互接触的部位，即轴承的端部以及机匣与轴承的接触面。为了能够保证轴承在如此的工作条件下仍然可以拥有较长的使用寿命，除了确保轴承材料的高强度以及耐高温性能之外，还要保证轴承接触面尽可能保持平整。如在机匣构件加工时经常需要使用车床对构件进行切削，而在切削过程中经常会使机匣构架由于应力而发生形变或内部发生断裂。为了避免此类问题的发生，便需要在进行加工时使刀具在构件上的应力足够集中，尤其是对于边角等较为脆弱的部位要采取手工作业，以确保构件表面足够平整、构件内部受力足够稳定。

1.2 机械加工温度对机匣构件稳定性的影响

航空发动机机匣中都包含锁片槽，对于锁片槽的加工一般都是采用电火花加工法。但是电火花加工方法会让机匣构架遭受高温，对于合金而言极容易在空气中发生氧化，而且由于高温的作用也会使机匣构件存在一定的缺陷。此类缺陷用肉眼无法观察到，而且在短时间内并不会对机匣构件的正常使用产生影响。但是在长期使用下，经过高温作用的部位更容易发生疲劳现象，缩短构件的使用寿命。

除了上述两个主要影响因素之外，有时对机匣构件表面进行划線加工时，也会对机匣构件造成一定的损害，比如产生裂隙等，同样会对航空发动机的正常运作造成极大的安全隐患。

2 航空发动机机匣构件机械加工工艺的优化

上文根据航空发动机机匣构件机械加工的工艺对加工过程中可能会对机匣构件使用寿命产生影响的因素进行了分析，而只有将已经发现的问题解决，并以此为依据对航空发动机机匣构件的加工工艺进行优化，才能够让航空发动机机匣在正常运行时发挥最大的作用。

2.1 对构件平整性的加工工艺优化

为了能够保证机匣机械加工不对构件表面平整性造成影响，则必须对机匣的空间构型进行更加精确地控制，确保加工时不会使构件发生形状偏差。在发动机机匣中，各个部件的几何尺寸相互联系、相互影响。一旦有一个构件的几何尺寸出现问题，则必然会使整个机匣所有构建的几何形态都发生变化。为此，在进行机械加工之前，必须对构件进行基准校正。矫正的过程需用车床进行反复修整，并对基准线进行细化，确保加工质量。对于工件压紧后的端跳、径跳等需要按照加工尺寸、技术条件中所要求精度的1/3来进行基准校正；对于发动机机匣构件的组装要力求严密，避免部件接触不够紧凑，在运行过程中发生脱落；如果构件已经压紧，但仍然与基准面存在一定的差距，则可以通过塞尺来弥补二者之间的空隙。

为了保证机械加工的精度，需要在进行车削之前对构件的材料预留出加工余量，对于精密度要求较高的构件，可以将其放在整个加工工序的最后来进行加工。由于机械加工会对构件的结构造成一定的影响，如果精密度要求较高的部分加工时序靠前，极有可能受到后续加工工作的影响，从而产生误差。除了车削加工之外，部分构件可能会通过压紧的方式来进行拼接，对此同样需要预留出来部分加工余量。压紧工艺大多使用扭力扳手来进行，而扭力扳手对于需要压紧的构件的控制并不够精细，如果扭力扳手的压紧力矩过大极有可能使零件发生弹性变形，加速构件材料的疲劳进程，缩短使用寿命。

2.2 对机械加工温度的控制优化

在航空发动机机匣的构件加工工作中，锁片槽的加工常常会使用电火花加工技术，而电火花加工技术所产生的高温会加速构件材料的老化速度。对此，可以使用新型加工技术来对锁片槽进行加工，如在四坐标加工中心安装专用的小规格直角头来替代电火花加工技术。该方法可以有效避免电火花加工技术对构件材料表面产生熔融、氧化以及其他的损害效应。除了电火花加工技术之外，其他的加工技术也有可能产生较高的温度，对构件材料造成破坏。如车削加工，由于刀具与构件在短时间内快速摩擦，同样会产生较大的热量，因此在进行这一类加工工作时，需要实时对构件材料进行降温，将温度控制在安全范围以内。

2.3 对其他机械加工工艺的优化

除了上述的两项工艺之外，其他机械加工工艺也会对发动机机匣构件的质量产生影响。如发动机机匣构件加工时需要进行钻孔加工，钻孔时产生的碎屑如果进入了部分构件的空腔内，便会降低构件的精密程度、阻碍构件的进一步安装、加速构件运行过程中的磨损。对此，便需要在进行钻孔加工之前将存在空腔的构件开口处用石蜡封住。由于机匣构件的材料多为合金，在进行钻孔加工时往往会产生大量的热量，碎屑携带着热量迸溅到石蜡层会使石蜡熔化。如果钻孔加工进行时间过长，则有可能仍会有部分碎屑进入空腔中。因此即使采取了石蜡封堵的操作，同样需要在加工完成之后对空腔进行检查，如果空腔中存在碎屑，则需要及时清除。

结论

航空发动机机匣构件机械加工是航空飞行器制造工作的重点，同样也是难点。鉴于航空发动机对于飞机等飞行器所起到的重要作用，如何才能够完善航空发动机机匣的加工工艺，使加工出来的航空发动机机匣拥有更高的质量且更加精密便成了当前亟待解决的一项重要课题。本文通过对机匣构件机械加工中存在的问题进行分析，进而提出了优化航空发动机机匣构件机械加工的方法。希望在未来的实践工作中可以对本文的内容进行完善，使之成为更具有实操性的机械加工指导理论。

参考文献

[1]蔡建明，弭光宝，高帆，等.航空发动机用先进高温钛合金材料技术研究与发展[J].材料工程，2016，44（8）：1-10.

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