延伸機(jī)匣機(jī)械加工工藝分析

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摘要:文章闡述了機(jī)匣類零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對機(jī)匣加工工藝進(jìn)行了分析，并對某延伸機(jī)匣進(jìn)行了生產(chǎn)工藝的制定。在制定生產(chǎn)工藝的過程中，發(fā)現(xiàn)了工藝路線較長、零件易變形、零件圓度和平面度差的問題。針對這些問題，提出了縮短工藝路線，改變走刀路線，控制軸向變形等辦法，以提高零件的加工效率和加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞:工藝優(yōu)化;變形控制;薄壁機(jī)匣

近年來，隨著機(jī)匣設(shè)計(jì)生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)匣零件的材料及結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，越來越多的材料被用于機(jī)匣零件的生產(chǎn)，與此同時，機(jī)匣的功能也變得更加的豐富。但是在機(jī)匣的生產(chǎn)過程中，各種各樣的問題也是層出不窮，為了解決這些問題，就需要對機(jī)匣機(jī)械的加工工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化，以提高零件的質(zhì)量，從而滿足相關(guān)領(lǐng)域的生產(chǎn)需要。

一、機(jī)匣類零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

當(dāng)前階段，機(jī)匣類部件成為了航空發(fā)動機(jī)部件的主要組成部分，在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。機(jī)匣類部件種類較多，因此，不同的機(jī)匣部件功能各異，不同位置的機(jī)匣部件在航空發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)揮著不同的作用。根據(jù)機(jī)匣部件的結(jié)構(gòu)，可以將其分為環(huán)形、箱型兩類，而環(huán)形機(jī)匣又可以分為帶整流只板環(huán)形機(jī)匣、對開環(huán)環(huán)形機(jī)匣、整體環(huán)形機(jī)匣三種。大多數(shù)發(fā)動機(jī)的環(huán)形機(jī)匣都屬于薄壁類機(jī)匣，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。因此，在加工機(jī)匣部件時需要通過多個環(huán)節(jié)的加工才能完成，加工環(huán)節(jié)主要分為粗、半精、精加工。第一個環(huán)節(jié)的任務(wù)是去除部件的余量，該環(huán)節(jié)對部件加工的精細(xì)度要求較低。而半精加工環(huán)節(jié)主要是為后續(xù)的加工提供便利，通過半精加工消除形變、去除余量，使部件更加均勻。精加工作為最后一個環(huán)節(jié)，加工余量小，但是對加工的精細(xì)度要求較高，這一環(huán)節(jié)的目標(biāo)是使零部件符合設(shè)計(jì)要求。

二、機(jī)匣加工工藝

(一)加工工藝特點(diǎn)航空發(fā)動機(jī)的機(jī)匣結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，壁厚變化大，需要極高的加工工藝才能使部件符合設(shè)計(jì)要求。對機(jī)匣部件進(jìn)行加工，主要分為兩個部分。一部分是機(jī)匣的外表面加工，另一部分是機(jī)匣的內(nèi)表面加工。機(jī)匣的外表面加工對工藝的要求較高，因?yàn)橥獗砻嫱ǔＰ枰B接一些附件系統(tǒng)，如電氣、油路、管路等，必須要保證位置、尺寸的精確。機(jī)匣的內(nèi)部加工對于制造精度的要求也比較高，因?yàn)榘l(fā)動機(jī)機(jī)匣內(nèi)部承載著葉片，只有保證部件的精度才能完成動力的輸出工作。綜上所述，機(jī)匣加工的難點(diǎn)主要是材料不易切削、薄壁易變形等。因此，在機(jī)匣的加工過程中，切削機(jī)床的選擇就顯得尤為重要。

(二)切削機(jī)床的選擇對于發(fā)動機(jī)機(jī)匣的加工來說，傳統(tǒng)的加工工藝已經(jīng)無法滿足制造精度的要求。近年來，隨著數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)的發(fā)展，銑車復(fù)合加工成為了機(jī)匣加工的常用工藝方式，銑車復(fù)合技術(shù)可以一次完成內(nèi)外表面的加工，從而減小誤差，提高工作效率以及機(jī)匣部件的質(zhì)量，

三、某延伸機(jī)匣工藝制定及優(yōu)化

(一)初始工藝方案制定在零件的研發(fā)制造階段，應(yīng)采用多次分步去除余量的方案，因?yàn)檫@種方案可以為零件的質(zhì)量提供保障，提高加工質(zhì)量。與此同時，在加工過程中，還應(yīng)在粗加工和半精加工環(huán)節(jié)之后進(jìn)行應(yīng)力處理，從而將加工過程中零件殘余應(yīng)力對零件變形的影響降到最小，在完成工藝路線與余量安排之后，還需要對銑加工方案進(jìn)行規(guī)劃。機(jī)匣加工首選需要進(jìn)入Manufacturing，一方面通過確定MCS坐標(biāo)系，來對刀具以及刀具方式進(jìn)行選擇，設(shè)定切削參數(shù)。另一方面，還需要選擇加工方式，以及加工邊界，設(shè)置產(chǎn)生刀具路徑。只有完成這兩部分工作，才能產(chǎn)生刀位文件，進(jìn)行加工。某延伸機(jī)匣外部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，在制造過程中需要制定合適的分區(qū)方案，以提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性，提升加工質(zhì)量。除了以上兩個環(huán)節(jié)以外，走刀線路的選擇也是非常重要的。由于精銑和細(xì)銑工藝特點(diǎn)的不同，在某延伸機(jī)匣的銑加工中，需要借助不同的走刀路線才能完成零件的加工。圓周銑削和軸向銑削是機(jī)匣表面的銑加工過程中，使用次數(shù)較多的兩種走刀路線。在粗銑工序中，它的工作內(nèi)容以去除余量為主，應(yīng)選用圓周銑削，圓周銑削的走刀路線簡單，更適合初始階段的零件加工。而在精銑工序中，則應(yīng)選用軸向銑削的走刀路線，因?yàn)檩S向銑削可以對受力方向進(jìn)行改變，將其改變?yōu)檠剌S方向，能夠保證部件的完整，減少部件的變形。

(二)工藝方案優(yōu)化如果按照初始的工藝方案進(jìn)行加工，不僅會延長加工的周期，還會影響生產(chǎn)加工的穩(wěn)定性。因此，在大規(guī)模生產(chǎn)之前，還需要對初始的工藝方案進(jìn)行優(yōu)化，以縮短工藝路線。在銑加工時，應(yīng)改變走刀路線，將沿圓周方向的加工改為對圓周對稱的區(qū)域進(jìn)行加工，采用這種走刀路線，可以有效抵消加工應(yīng)力，從而盡可能地避免部件變形情況的發(fā)生。與此同時，還需要進(jìn)行軸向基準(zhǔn)的控制，來保證零件狀態(tài)的穩(wěn)定。一般來說，延伸機(jī)匣的粗車加工會交給外包公司進(jìn)行加工，很多廠家為了提高加工效率，會采用較大的切削參數(shù)去除余量，從而導(dǎo)致零件的平面度較差。為了改變這個情況，就需要對生產(chǎn)廠家的參數(shù)進(jìn)行控制，要求廠家盡可能地的選擇較小的加工參數(shù)，以保證零件的質(zhì)量。

四、結(jié)論

綜上所述，對機(jī)匣機(jī)械的加工工藝進(jìn)行研究，能夠發(fā)現(xiàn)機(jī)匣部件生產(chǎn)過程中存在的問題，通過對生產(chǎn)工藝的優(yōu)化，可以縮短加工周期，減小部件的變形，提高機(jī)匣部件的加工精度和加工效率。并且隨著我國工業(yè)技術(shù)、設(shè)備的發(fā)展，一定會推動機(jī)械加工領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展，使我國的機(jī)械加工變得更加的智能和高效。

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作者：林東玲 單位：遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院