孙要兵 柏 慧 张 俊 杨英平 赵宇平

1.中国航发南方工业有限公司 湖南株洲 412002 2.湖南湘电动力有限公司 湖南湘潭 411201

1 研究背景

薄壁环形零件具有质量轻、推重比高、节约材料、结构紧凑等优点,在航空发动机领域中得到了广泛应用[1]。在航空制造业中,薄壁环形零件主要通过车削加工而成,材料去除率一般在90%以上[2]。由于壁薄、刚性差的特点,薄壁环形零件在加工过程中极易产生变形,造成结构尺寸超差、内应力集中等缺陷[3-4],在航空发动机领域的应用受到严重限制[5-6]。目前,航空类薄壁环形零件正在向极薄化、大尺寸化、复杂化、高精度发展[7]。控制薄壁零件车削过程中的变形,已经成为航空发动机零件加工工艺研究的热点。

传统薄壁环形零件的加工方法有预应力车削法、熨平切削法、内腔填充法等,其中,内腔填充法在航空工业中应用最为广泛。采用内腔填充法,在生产过程中首先将零件内型面加工到位,然后对零件内腔填充石蜡或低熔点合金,最后将零件外型面尺寸加工到位。这一方法工艺流程长,填充过程复杂,填充后内部尺寸无法实时测量,加工一致性差。笔者通过对薄壁环形零件车削过程中的变形进行分析,结合薄壁环形零件车削加工经验,提出分层车削和分段车削相结合的新工艺。在典型薄壁环形零件上进行车削新工艺试验,验证了新工艺的可行性和合理性。

2 薄壁环形零件车削变形分析

薄壁环形零件车削过程中,应力主要由毛坯残余应力和车削应力两部分组成。……