航空薄壁件加工变形研究与分析——橡胶材料在发动机中的应用

刘岑

（中航湖南通用航空发动机有限公司，湖南 株洲 412002）

航空薄壁件加工变形研究与分析
——橡胶材料在发动机中的应用

Research and analysis of machining deformation of air thinwalled parts — Application of rubber

刘岑

（中航湖南通用航空发动机有限公司，湖南 株洲 412002）

航空发动机是飞机的动力装置，在对其相关零件加工制造过程中，对其有着较高的要求。航空发动机零件中的薄壁件具有一定的特点，如复杂的结构、高难度的制造与较高的技术含量等。但在实际制造过程中，受诸多因素的影响，航空薄壁件的加工变形情况较为普遍，因此本文对航空薄壁件加工变形的原因进行了分析，并介绍了减少其加工变形的方法，同时还阐述了基于数控仿真技术对航空薄壁件加工变形因素的影响分析，以及橡胶材料在发动机中的应用。

航空；薄壁件；加工变形；橡胶材料；方法

航空薄壁件的结构较为复杂，其刚度相对较低，因此，加工工艺性较差。在机械制造过程中，薄壁件的加工变形问题得到了广泛的关注，为了有效解决此问题，要对其中的影响因素进行分析，并采用高效的方法，旨在进一步提高薄壁件加工的精度。

1 航空发动机零件的概况

航空发动机的类型主要有两种，一种为活塞式发动机，另一种为喷气式发动机，发动机的构成主要有风扇、燃烧室、涡轮与附件系统等，其中的零件包括叶片、机匣、导管、涡轮轴与各个结构件等。在航空发动机零件中薄壁件占有较大的比重，此类零件具有复杂的形状，同时对精度的要求相对较高，但在实际制造过程中，受不同因素的影响极易出现加工变形。

2 航空薄壁件加工变形的原因分析

航空发动机零件制造过程中，薄壁件的加工变形受诸多因素的影响，其中分为可控与不可控因素，具体内容如下。

（1）可控因素。薄壁件加工变形受到的可控因素有：其一，毛坯的材质，如果毛坯的表面存在不平整的现象，此时的误差将直接影响加工零件的质量，极易出现加工变形的问题。其二，刀具的影响。在零件加工过程中，刀具的磨损不可避免，此时其铣削量会减少，进而出现了零件的变形。其三，工件的影响。工件的装夹条件会将自身的夹紧力和支撑力作用到零件上，但如果作用点的选择缺少合理性，则会造成附加应力。其四，刀具下刀方式的影响。在航空薄壁件加工时，垂直与水平进刀方式对零件的加工精度有着不同程度的影响，此时，要选择适合的方式，在此基础上，加工变形出现的情况将得到控制［1］。

（2）不可控因素。薄壁件加工变形受到的不可控因素有：第一点，毛坯的材质。当毛坯受热冷却后，其中出现了内应力。在对其进行切削后，内应力进行了重新的分布。此时的内应力可以被消除，主要的方法为热处理，但残余的内应力对零件的变形也存在影响。第二点，刀具的影响，在零件制造过程中，切削热与切削力均会造成零件的变形。切削热主要来自于切削中刀具和工件间的摩擦，在零件各部位受热不均的情况下，变形随之出现；切削力主要源于刀具，它使零件的表面受到了不均匀的力［2］。第三点，工件装夹条件的影响。薄壁零件的刚性相对较差，在加工时，受夹与压的影响，零件的精度与形状均会受到不同程度的影响。第四点，来自于机床刚度、加工环境与零件散热、冷却的影响。

3 航空发动机中橡胶材料的使用

航空发动机中各个零件极易出现磨损，特别是薄壁件，为了有效控制磨损的程度，可以采用橡胶材料，此材料具有诸多的优点，如减震、密封与隔热等，将其应用到航空发动机的各个部位，增强了发动机的密封性。同时，在科学技术的支持下，橡胶材料制品的可靠性及其性能均得到大幅度的提高，在此基础上，满足了航空发动机的发展要求，使其具有了大功率化、安全性、可靠性与环保等特点。因此，将橡胶材料用于航空发动机零部件是必要的。目前，在航空发动机中应用的橡胶密封材料主要有氟橡胶、硅橡胶与氟硅橡胶等。

同时，在加工过程中，要注重工艺的选择与加工速度的控制。一方面，选用特定的加工工艺。在对航空发动机薄壁件加工过程中，要高度关注叶片、叶轮与各个结构件等零件的刚性，在此基础上，对机床和刀具等进行合理的选择，可以选用两侧壁加工或者侧壁加工。同时，在发动机中采用橡胶，主要应用于压气机机匣与静叶中，此时需要将橡胶注入到压气机静叶与出口导向叶片同罩环空腔内。另一方面，采用薄壁件的高速加工。薄壁件加工过程中的切割铣削要保持较高的速度，此时其切削力、切削热均相对较少，对零件的变形影响较小，同时也保证了其精度。但此方法的成本偏高，对机床系统的要求也相对较高。因此，对于航空发动机零件中的较硬金属而言，则不适用此方法［3］。

4 总结

综上所述，本文介绍了航空发动机薄壁件制造过程中，零件变形的影响因素及提高其精度的方法，相信，在各个措施落实的基础上，航空发动机的零部件加工将具有高质量。

［1］ 李光，陈五一，张平. 基于ANSYS的参数化薄壁件加工变形分析与计算［J］. 航空制造技术，2011，19：76～79.

［2］ 石广丰，王景梅，宋林森，史国权，范慧芳. 薄壁零件的制造工艺研究现状［N］. 长春理工大学学报（自然科学版），2012，01：68～72.

［3］ 刘维伟，李杰光，赵明，田卫军. 航空发动机薄壁叶片加工变形误差补偿技术研究［J］. 机械设计与制造，2009，10：175～177.

TQ336.8

1009-797X （2015） 18-0016-02

B

10.13520/j.cnki.rpte.2015.18.008

刘岑（1986-），女，硕士，硕士专业方向为先进聚合物成型技术，现为中航湖南通用航空发动机有限公司技术员，主要从事航空发动机轮、盘类零件加工技术研究。

2015-08-13