航空发动机机匣机械加工过程中变形因素分析及变形控制

航空发动机机匣机械加工过程中变形因素分析及变形控制

杨文彪

湖南南方通用航空发动机有限公司 株洲 412002

摘要：伴随着我国航空事业的不断发展，越来越多的航空飞机都运用到了我们的日常生活中。航空飞机的安全质量对于航空出行来说是至关重要的，如果航空飞机存在较为严重的安全隐患，就有可能会给旅行的乘客和机组人员带来严重的生命威胁，一旦发生机毁人亡的情况就会造成十分恶劣的社会影响。航空发动机是飞机的重要核心动力零件，对于航空器飞行的过程发挥着十分重要的作用。航空发动机机匣是发动机的重要组成部分，在发动机工作的过程中承担着受力的作用。发动机机匣在制作的过程中需要进行机械加工，在金属材料的选择方面上，一般选用钛合金为主，如果遇到强烈的碰撞可能就会出现形变的情况，从而影响到航空发动机的正常运转。

关键词：航空飞机；发动机；机匣；变形因素

前言

经过我国在航空事业方面上的持续关注，我国的航空技术也在快速的崛起，已经开始在国际舞台上展现出了属于我国的航空实力。为了确保我国的航空技术能够跟上世界的水平，我们也对航空技术提出了更高的要求。在航空发动机机匣的加工过程中，所采用的加工技术是较为高端复杂的。能够影响到航空发动机机匣加工质量的因素是比较多的，都存在着外部因素和内部因素，这些因素都在极大的程度上影响了航空发动机机械加工的质量，如果加工技术出现相应的误差，最终还会导致发动机机匣出现变形的情况。为了能够促进当前航空发动机机械加工技术的发展，该专业的技术人员必须要针对发动机机匣机械加工工艺进行优化与完善，促进我国航空事业的飞速发展。本文章将会针对航空发动机机匣的三个部位的变形因素进行分析探讨，并且采取相应的措施来提升我国发动机机匣加工技术水平，希望能够给航空企业一定的借鉴。

一、影响航空发动机机匣变形的因素

(一)机匣毛坯形变

发动机机匣的主要工作就是承载航空飞机的涡轮叶片，通过机匣能够与其他许多系统进行连接，例如冷却系统、油路系统和控制系统，从而更好的控制航空飞机的涡轮叶片。也正是因为航空器发动机机匣功能的多样性，航空发动机机匣自身的几何形状是较为复杂的，能够帮助他在不同的工作环境下进行工作，在不同的方位还采用了不均匀的壁厚，从而适应涡轮叶片与外界系统的连接工作。航空器机匣所使用的金属材料大多数都属于复合型材料，采用镍基合金、钛合金等制成，航空器发动机机匣毛坯的强度等各方面的性能都是由金属加工过程中的各项操作所决定的。金属材料机械加工的过程中，会进行二次铸造，外界提供的挤压力会给毛坯带来一定的内应力，由于毛坯厚度的不均匀，就很容易造成机匣毛坯变形的情况。

(二)安装装置影响机匣形变

由于航空发动机机匣外观形状较为特殊，针对其进行安装设置的过程中需要使用到专门的工具，这些工具在使用的过程中会强制性的将发动机机匣固定在正确的位置上。例如经常会使用到的一种夹具，就是针对发动机机匣施加一定的夹紧力，从而达到发动机机匣固定的效果。但是这些工具在使用的过程中，如果操作不当是很容易对发动机机匣造成损伤的，施加过大的力甚至会导致发动机机匣出现形变的情况。在进行固定支架安装装置的过程中，技术人员会在发动机机下的某一部位进行夹紧力作用的测试点，如果在进行承受力测量的过程中，没有精准的把控加进的力度，就容易会对发动机机匣薄壁的区域造成过大的压力，从而出现形变的情况。

(三)加工过程中造成形变

发动机机匣在使用之前要进行相应的机械加工，在加工的过程中也有可能会造成发动机机匣的形变。发动机机匣为了保证自身的安全性能，采用的都是一些硬度较高的钛合金金属材料，这些复合金属材料在加工的过程中都是比较困难的。技术人员在加工的过程中一般都会采用车削的形式，会针对发动机机匣的毛坯做出大量的修改，有些发动机机匣的毛坯甚至会做出70%左右的去除率，从而导致了发动机整体机匣的体积变小，在厚度方面上也会被大大的削弱，在后续的加工过程中也就会更容易出现形变的情况。另一方面，车销的过程中会产生大量的热能，并且会伴随着发动机机匣壁硬化等现象，从而对一部分零件的表面产生一定的内应力，内应力就会针对机匣表面较薄的区域造成挤压，这样也会导致发动机机匣的形变。

二、控制航空器机匣变形的措施

(一)选择合适的加工设备

对于航空发动机机匣的加工过程，技术人员如果能够选用更加合适的加工设备，这对于发动机机匣的零件加工来说，应该是有一定的促进作用的。因为航空器机匣的零部件较为紧密，如果使用普通的机床进行复杂工艺的加工，在很多参数的设计和加工方面上都会造成一定的不良影响，加工的过程也会更容易出现形变等偏差现象。所以想要更好的操控复杂的工艺技术，技术人员应该选择更加高精度的科学仪器，在机械加工的环节中减少相应的实务环节，从而有效的降低航空器发动机机匣形变的概率。

(二)改进零件的安装技术

技术人员在针对发动机机匣进行安装的过程中，应该针对机匣较为薄弱的部分进行辅助支撑，这样才能够更好的缓解机械加工过程中产生的内应力。首先，技术人员可以采用机械辅助支撑，帮助发动机机匣较为薄弱的部分形成一个均匀可调的联运张紧结构，能够很好的加强发动机机匣的保护程度，将发生形变的范围控制在一定区域内，能够很好的改善发动机机匣形变的效果。除此之外，还能够针对机匣内部进行石膏等化学物质的填充，可以通过这些物质增强发动机机械薄壁的厚实程度，减少安装和加工过程中的变形。

三、结语

综上所述，航空发动机机匣自身都是由较薄的零部件所组成，在加工生产的过程中，如果没有更加精细化的工艺技术就很容易造成生产零部件的变形。而且对于发动机机匣零部件来说，出现变形的因素是很多的，技术人员只有在进行机械加工的过程中更加重视工艺技术的使用，才能够避免造成发动机机匣的形变。在进行机械加工的过程中采用控制变形的相应措施，从多个方面去改进当前的机械加工技术，才能够提高当前航空发动机机匣的生产质量。

参考文献：

[1]张志革,王敏丰.航空发动机机匣加工端面花边结构变形控制装置的开发与设计[J].中国设备工程,2020(16):119-120.

[2]张志革,王敏丰.航空发动机机匣机械加工过程中变形因素分析及变形控制[J].中国设备工程,2020(15):214-215.

[3]徐吉存.航空发动机机匣加工工艺研讨[J].世界制造技术与装备市场,2018(03):63-65.

[4]安丽莎,韩永武,邓连兴.航空发动机机匣加工变形分析与控制[J].中国新技术新产品,2018(07):10-11.DOI:10.13612/j.cnki.cntp.2018.07.006.