航空发动机复杂结构零件加工技术探索
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航空发动机钛合金筒体加工工艺研究作者:刘晓哲来源:《科技创新与应用》2017年第35期摘要:筒体是发动机上的重要零件,结构复杂,尺寸精度及形位公差要求高。
由于用TC6钛合金材料制成,切削性能较差,其质量直接影响组件的强度及密封性。
文章对钛合金筒体的结构特点、材料特点、工艺特点等进行深入分析,从加工方法的选择、刀具选择、定位装夹等方面介绍了钛合金筒体加工工艺,为同类零件的加工提供参考。
关键词:钛合金筒体;内孔;密封槽中图分类号:V263 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2017)35-0071-021 概述作动筒主要由筒体、活塞杆组成,在航空发动机上的主要功能是通过活塞杆在筒体内的直线往复运动,将液压能转换成机械能,推动加力燃烧室的调节环移动。
其中作动筒筒体的加工精度对整个组件的运动灵活性和工作可靠性有着直接影响。
因此如何提高作动筒筒体的加工质量是关系到发动机工作可靠性的关键之一。
文中针对航空发动机钛合金作动筒筒体(如图1)的加工工艺进行了梳理和总结。
2 钛合金作动筒筒体工艺分析2.1 材料分析筒体是用TC6钛合金材料制成,钛合金材料由于导热性、塑性较低,弹性模量小等特点,切削性能较差;钛合金磨削时温度高,磨削力大,砂轮黏附现象严重,因此通常工艺上对钛合金材料不选择磨削的加工方法。
由于钛合金自身的切削性能特点,在加工方法的确定、刀具选择、切削参数的选取及切削液的使用方面要考虑很多因素,给工艺路线安排和加工都带来了一定的难度。
2.2 结构与精度分析如图1所示,此钛合金筒体从结构上属于整体结构,零件两端的外部各有一对接嘴,大端内孔部位壁厚较薄,属于薄壁结构,在加工中极易变形,影响加工精度。
2.2.1 内孔分析。
筒体内孔是作动筒的主要工作表面之一,它的尺寸精度、形状精度要求均比较高。
但由于零件属于薄壁件,最小壁厚2mm左右,内孔尺寸精度要求7级,表面粗糙度要求Ra0.20μm,对基准的跳动要求为0.03mm;且零件外部带有接嘴(如图1),这种结构对加工时的定位装夹提出了更高的要求。
航空发动机涡轮叶片精密成型技术分析摘要:航空发动机技术复杂且难以制造。
世界上只有几个国家可以完成航空发动机的设计和制造。
中国不断发展航空发动机的设计和制造,以提高自身的制造水平。
空心涡轮叶片是高性能航空发动机的主要部件之一,制造困难长期以来一直给中国的制造公司带来麻烦。
通过分析空心涡轮叶片的结构特性,分析和解释空心涡轮叶片的精密成型技术。
关键词:空心涡轮叶片;精密成型技术;精密铸造前言空心涡轮叶片是高性能航空发动机的关键组件,由于对精度的要求和制造困难,我们无法批量生产空心涡轮叶片。
为了提高空心涡轮叶片的制造合格率,我们将从叶片精密铸造的“形状控制”和“可控制性”两个方面出发分析空心涡轮叶片的精密铸造工艺,以提高叶片精密铸造的质量。
需要1空心涡轮叶片的精密铸造技术现代飞机发动机正朝着高推进力和低油耗的方向发展。
为了实现这一目标,当今世界上的主流方法是提高航空发动机涡轮的进气温度。
发动机涡轮的当前入口温度已经很高。
随着温度的不断升高,发动机涡轮叶片的温度达到1880℃±50℃,为了解决这个问题,目前的涡轮叶片主要用于复合膜冷却的单晶空心涡轮叶片(称为空心涡轮叶片)。
由于结构的复杂性和材料的特殊性,熔模铸造工艺主要用于制造空心涡轮叶片,但由于精度低,产量低,该工艺存在使空心涡轮叶片具有高性能的问题。
有。
通常,当今的空心涡轮叶片精密铸造的产率约为10%,其中约90%的废叶片的形状和尺寸偏差约为50%,而重结晶缺陷约占25%。
主要原因是铸造缺陷。
为了提高空心涡轮叶片的制造成品率,有必要解决“形状控制”和“铸造控制”两个问题:精密铸造后的尺寸精度和复合材料性能。
空心涡轮叶片的工艺复杂且难以制造:粗略的制造过程如下:首先,使用模芯来完成空心涡轮叶片精密铸造所需的陶瓷芯,并且陶瓷芯是空心的填充零件。
用来。
随后,使用蜡模工艺在芯的外层上制备涡轮叶片蜡模,然后通过烧结注射成型和其他工艺来制造空心涡轮叶片粗糙毛坯。
航空发动机机匣加工工艺研究摘要:随着我国综合国力的增强,同时也在促进国产发动机的性能逐渐朝着优良的方向不断发展。
近年来航空发动机的性能及设计结构在不断改进和提高,发动机机匣零件的材料、结构也发生了很大的变化。
本文就航空发动机机匣加工工艺展开探讨。
关键词:航空发动机;机匣;加工工艺1加工工艺特点机匣加工表面主要分为内、外两部分。
由于其外部需要连接到许多如电气、冷却、油路及管路等附件系统,导致其表面形状结构复杂,对机加要求比较高,尤其是对位置和尺寸精度要求较高;另外发动机机匣的内部主要是承载其压气机的涡轮叶片,包括动、静力叶片,这些都是其关键的动力输出部分,所以也对制造精度要求较高。
综上所述,机匣制造加工工艺的难点主要体现在材料切除率高、薄壁易变形、材料难切削和对刀具切削性能要求高等多个方面。
2.1轴数控铣削机匣型面的成形,国内通常是通过在多轴数控铣削设备上加工完成的。
数控机床的出现以及带来的巨大利益,引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。
在航空机闸机械加工中,发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路,是未来工厂自动化的基础。
数控机床的大量使用,需要大批熟练掌握现代数控技术的人员。
数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。
机匣零件外环形面共分二级,分布有二条环形凸缘,下部有1个纵向小凸缘,两个纵向凸缘对称分布。
由于机匣毛坯是自锻件,加工余量很大,且零件材料难切削,为了保证尺寸加工精度和表面加工质量,防止加工后零件变形。
其外型面加工分层、分块进行,采取合理的走刀路径,采用对称的切削加工余量。
分几次走刀加工到最后尺寸的方法,以减少加工后的变形。
因此,该机匣加工划分三个主要阶段并附加特征工序热处理,以去除材料内应力,防止零件变形。
2.2磨粒流加工磨粒流加工就是用流体作为载体,将具有实际切削技术性能的末了悬浮于其中,形成一个流体磨料,依靠末了相对于被加工材料表面的流动提供能量进行加工分析的一种技术。
基于3D打印技术的复杂零件制造工艺研究近年来,随着3D打印技术的飞速发展,其在汽车、航空航天、医疗等领域的应用越来越广泛,并在一定程度上改变了传统的制造模式。
特别是在制造复杂零件方面,3D打印技术发挥着越来越重要的作用。
1. 3D打印技术在复杂零件制造中的应用复杂零件是指结构复杂、加工难度大的零部件。
传统制造方式需要借助多种加工工具,而且还需要与多个零件进行组合,其加工成本高、周期长,同时还存在着质量难以保证的问题。
而3D打印技术能够直接将设计文件转化为实体模型,无需进行拼接、组装等环节,可以大幅减少制造周期和成本。
同时,由于3D打印技术使用的是粉末烧结、激光烧结等非传统加工方式,可以实现更高的精度和更复杂的形态。
在航空航天领域,3D打印技术已经开始应用到发动机零件、燃油喷嘴等复杂零件的制造中。
在医疗领域,3D打印技术可以用于制造高精度假体,以及可塑性强的新型支架等复杂医疗器械。
2. 3D打印技术在复杂零件制造中的挑战虽然3D打印技术在复杂零件制造中具有很多优势,但是还存在一些挑战。
首先,3D打印技术目前还无法制造大型零件,而且制造周期往往比传统制造方式长。
其次,粉末烧结、激光烧结等加工方式会对材料性能造成一定影响,需要在材料选择和加工参数设置上做出相应调整。
此外,3D打印技术目前的材料范围还比较狭窄,无法满足所有复杂零件的制造需求。
3. 3D打印技术在复杂零件制造中的发展趋势尽管3D打印技术在复杂零件制造中还存在一些挑战,但是随着技术的不断发展,这些问题也将得到解决。
首先,未来的3D打印设备将应用到更多领域,包括大型零件制造。
从更广泛意义上看,随着人工智能、机器学习等技术的应用,3D打印技术还将更加智能化、可自适应调整。
其次,未来3D打印材料的种类也将更加丰富,覆盖越来越多的行业。
4. 基于3D打印技术的复杂零件制造工艺研究如何利用3D打印技术实现更好的复杂零件制造效果,是当前制造行业所关注的问题。
航空发动机精锻叶片数字化数控加工技术随着航空业的发展,航空发动机的性能要求也越来越高,发动机的叶片作为航空发动机的核心部件之一,其生产制造技术也在不断的升级完善。
数字化数控加工技术在航空发动机精锻叶片的制造中发挥着重要作用,为了满足高性能、高可靠性和高效率的要求,航空发动机精锻叶片制造技术必须不断创新,数字化数控加工技术的应用为航空发动机的性能提升和制造质量保障提供了有力支持。
航空发动机精锻叶片的特点航空发动机精锻叶片是一种高强度、高温、高压的零件,其制造过程要求十分严格。
航空发动机叶片的组成结构复杂,叶片的形状和曲线也十分复杂,加工难度大,制造工艺要求高,需要具备精密加工能力和高精度的加工设备。
为了满足叶片的高性能和高可靠性要求,叶片的材料通常采用高温合金钢、镍基合金等高强度材料,这些材料不仅具有较高的强度和硬度,而且还具有良好的耐热性和耐腐蚀性,满足航空发动机在高温、高压环境下的工作要求。
叶片的实际工作条件严苛,要求叶片具有较高的动态稳定性和动态强度,因此对叶片的精度和表面质量要求非常高,而数字化数控加工技术正是能够满足这些要求的一种先进技术。
数字化数控加工技术的应用数字化数控加工技术是一种高效、灵活的加工技术,它将数控技术与数字化技术相结合,通过CAD/CAM技术实现产品的数字化设计和加工。
在航空发动机精锻叶片的制造过程中,数字化数控加工技术可以实现叶片的高精度加工和复杂曲线加工,大大提高了叶片的加工效率和加工精度。
数字化数控加工技术的应用,首先需要进行叶片的数字化设计,通过CAD软件对叶片进行三维建模和曲面设计,将叶片的设计数据导入CAM软件,生成数控加工程序。
然后通过数控机床进行零件的加工,在加工过程中,可以实现对叶片的多轴联动加工,能够满足叶片复杂曲线的加工需求,保证了叶片的加工精度和表面质量。
数字化数控加工技术的应用不仅提高了叶片的加工精度和表面质量,还可以实现叶片的批量生产和定制加工,提高了叶片的加工效率,降低了加工成本。
航空发动机涡轮叶片精密成形技术分析航空发动机作为飞机的动力系统,发挥着至关重要的作用。
而发动机的性能优劣直接影响着飞机的飞行性能和安全性。
在航空发动机中,涡轮叶片是发动机中最关键的部件之一,涡轮叶片的制作工艺与精度直接决定了发动机的性能。
涡轮叶片的精密成形技术显得尤为重要。
涡轮叶片是航空发动机中的一个重要零部件,它在发动机中扮演着承受高温高速气流的任务。
涡轮叶片需要具有极高的强度和耐热性。
涡轮叶片的表面粗糙度、气动性能也对发动机的性能有着直接的影响。
在涡轮叶片的制作工艺中,精密成形技术是至关重要的一环。
精密成形技术是一种应用于金属材料制造加工的高新技术,它包括了压铸、注塑、锻造、精密锻造等多种工艺。
而在航空发动机涡轮叶片的制作中,常用的精密成形技术主要有精密铸造和精密锻造两种。
下面将从这两种技术进行详细的分析。
一、精密铸造技术精密铸造技术是将金属材料通过在低温状态下的液态状态注入模具中,利用模具的结构将熔融金属冷却后形成所需形状的一种成形技术。
精密铸造技术制造的零件表面光洁度高,尺寸精度高,重量轻,成本低。
精密铸造技术在航空发动机涡轮叶片的制作中应用广泛。
在精密铸造技术中,铸造模具的结构设计和制造对于涡轮叶片的成型至关重要。
一方面,铸造模具的结构设计需要考虑到叶片的复杂形状和内部空腔,保证叶片的内部结构完整性;铸造模具的制造需要具备高精度加工和表面处理技术,以确保叶片的表面粗糙度和尺寸精度。
精密铸造技术制造的涡轮叶片表面光洁度高,可以减小叶片表面的阻力,提高叶片的气动性能;精密铸造技术还能够制造出形状复杂的内部空腔结构,提高叶片的强度和耐热性。
精密铸造技术在航空发动机涡轮叶片制作中有着重要的应用价值。
在不断发展的航空发动机领域,涡轮叶片的制作技术也在不断地进行创新与提升。
未来,随着材料工艺技术的不断进步,精密成形技术在涡轮叶片制作中将会有更加广泛和深入的应用,为航空发动机的性能提升和安全保障提供更加可靠的技术支持。
航空发动机涡轮叶片精密成形技术分析【摘要】航空发动机涡轮叶片是航空发动机中至关重要的部件,对发动机的性能和效率起着关键作用。
涡轮叶片精密成形技术是一项关键技术,经历了多年的发展历程,逐步完善并应用于实际生产中。
本文从涡轮叶片的重要性入手,阐述了涡轮叶片精密成形技术的发展历程及关键步骤,探讨了该技术在航空领域的应用,并展望了未来的发展趋势。
通过本文的研究,有助于更深入地了解航空发动机涡轮叶片精密成形技术的重要性和发展现状,为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
【关键词】航空发动机、涡轮叶片、精密成形技术、研究背景、研究意义、发展历程、关键步骤、应用、发展趋势、未来展望、总结1. 引言1.1 研究背景航空发动机涡轮叶片是航空发动机中的重要部件,直接影响着发动机的性能和效率。
随着航空业的发展和需求的提高,对于发动机的要求也越来越高,涡轮叶片的精密成形技术显得尤为重要。
在过去的几十年里,涡轮叶片的制造技术已经取得了长足的进步,包括材料的优化和加工工艺的改进。
随着飞行速度的提高和环保要求的增加,传统的涡轮叶片制造技术已经难以满足对高性能和高精度的要求。
研究涡轮叶片精密成形技术成为当前航空发动机领域的热点之一。
通过精密成形技术,可以实现涡轮叶片的高精度、高效率的制造,提高发动机的性能和可靠性。
涡轮叶片精密成形技术还可以减少材料浪费和能耗,降低制造成本,符合航空工业的可持续发展要求。
深入研究航空发动机涡轮叶片精密成形技术的背景意义重大,能够为航空领域的技术进步和发展提供重要支持和保障。
1.2 研究意义航空发动机涡轮叶片精密成形技术的研究意义在于提高航空发动机的性能和效率,进一步推动航空工业的发展。
随着航空业的快速发展,对涡轮叶片精密成形技术的要求也越来越高。
研究该技术能够提高航空发动机的性能和可靠性,减少能源消耗和碳排放,从而符合节能减排的国际趋势。
涡轮叶片是航空发动机的关键部件之一,其质量和制造工艺直接影响整个发动机的工作效率和安全性。
航空发动机加工难在哪?到底需要怎样的机床工具?航空发动机是飞机的心脏,是决定飞机性能的重要因素之一。
发动机中盘、轴、鼓筒、轴颈等零件均是发动机的核心转动部件和关键件,在高温、高压、高转速的恶劣环境下工作。
这类零件材料大多采用高温合金、粉末高温合金、钛合金等难加工材料制造,尺寸精度要求高,技术条件严格,对零件表面质量、表面完整性要求高,其加工质量的高低直接影响到发动机的使用寿命和安全可靠性。
近年来,随着航空发动机技术的不断进步和发展,这些关键部件的加工技术有了大幅度的提升,从传统的加工方式、过多依赖操作者的经验和水平完成加工,转向车铣复合加工、全程序无干预数控加工、各类边缘自动成型加工和自动光整加工等自动化、集成化、精准化及抗疲劳制造的方向推进和发展。
航空发动机关键部件加工技术的进步对提高航空发动机的可靠性,在全寿命使用周期内安全可靠的工作起到了至关重要的作用。
今天金属加工小编为金粉们介绍几个航空关键部件加工的典型案例。
1航空发动机制造对机床工具需求航空制造业对零件加工精度和效率日益提高的需求不断推动机床技术的发展,是机床产品创新的源源动力。
高速高精度加工中心、复合加工和多轴联动数控机床的出现,都与客户需求密切相关。
3 ~5轴加工中心、数控车床加工中心、各种磨削设备、各种精锻设备、各种铸造设备、特种电加工设备、复合加工中心(车铣、铣车)、叶片加工中心及磨削中心、特种电加工设备、激光加工及强化设备和零件表面处理设备是航空制造中必需的设备。
(1)盘类零件加工设备的基本要求。
数控立车:在工作台直径、定位精度、重复定位精度、工作台转速和工作台承重等方面应与所加工零件相适应。
具有自动换刀功能,刀库容量足够大;控制系统,具备刀具轨迹图形显示功能;具备USB 端口、DNC网络接收数据端口;配置高压内冷,机载自动对刀功能、机载工件测量功能、温度自动补偿功能;机床具有足够的刚性和可靠性。
(2)机匣加工设备的基本要求。
航空发动机零部件精密制造技术作者:贾丽郝军涛杜改梅来源:《科技创新与应用》2018年第30期摘要:航空发动机关键零部件的精密制造技术一直是我国高性能航空发动机研制的瓶颈。
文章深入分析了航空发动机关键零部件的典型制造技术,对精密制坯、高效切削、抗疲劳制造、特种加工以及复合材料构件加工技术进行了总结,并给出了其发展方向。
关键词:航空发动机;精密制坯;高效切削;抗疲劳制造中图分类号:V262.3 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2018)30-0157-04Abstract: The precision manufacturing technology of the key components of aero-engine has been the bottleneck of the development of high-performance aero-engine in our country. This paper analyzes the typical manufacturing technology of the key components of aero-engine, summarizes the technologies of precision billet making, high-efficiency cutting, anti-fatigue manufacturing,special machining and processing of composite components, and gives the development direction of these technologies.Keywords: aero-engine; precision blanking; high efficiency cutting; anti-fatigue manufacturing航空制造集聚了大量的高新制造技术,其制造过程对制造设备、工艺、执业人员素质等要求极高;航空发动机被誉为飞机的“心脏”,是研发制造难度最大最顶级的现代工业造物,其制造技术的进步对航空制造乃至整个制造业的发展起着决定性的作用。
精密复杂曲面零件多轴数控加工技术研究摘要:随着时代发展的推动,各行各业的发展与改革也在不断向前推进,在现代工业领域,多轴数控加工技术已经成为了该领域的标志性加工技术,在我国的运载工具、国防、能源、航空航天、动力等领域的关键零部件加工中,多轴数控加工技术均发挥着重要的作用。
而伴随着各个领域对于装备性能的要求在不断提升,精密复杂曲面零件随之产生,该零件本身具备性能指标要求苛刻、加工难度大等特点,关于精密复杂曲面零件的加工,已经从原有的形位精度要求,转变成为性能指标与形位并重的高性能加工要求,这种转变的产生,给传统精密复杂曲面零件技术的革新带来了契机。
本文将针对精密复杂曲面零件的多轴数控加工技术进行分析与研究。
关键词:精密复杂曲面零件;多轴数控加工;技术研究随着我国综合国力的增强以及科学技术水平的不断提升,我国的制造业领域也在不断发展和拓展,在这其中,一批精密复杂曲面零件不断涌现出来,例如,航空发动机的叶片和机匣、大型航空运载工具的天线罩以及精密壳体等都属于精密复杂曲面零件。
因为此类零件的超常规使役环境,在进行制造的过程中,主要制造要求就要以气动特性、透波、导流以及抗疲劳性等的性能指标为主。
而为了进一步满足相关性能指标的要求,该类软件的结构以及形状发展的愈发复杂,一般具有极端大尺度比以及薄壁悬挂等显著特点。
1多轴数控加工的相关概述数控加工的过程是经过模型曲面上的加工路径直接进行驱动的,所以,高效的加工路径设计方法是保证零件表面形成精度以及加工效率提升的关键所在。
但是,传统的路径规划方法具有拘泥于几何层面进行离散调整以及逐点进行路径设计的特点,这种特点的具备从切割特性层面以及运动学角度考虑,能够将加工路径拓扑成几何形状的方法较少,无法将曲面几何的物理特性进行兼顾,也难以实现关于路径的整体性调控,十分不利于加工生产工作的进行。
在进行复杂曲面的数控加工过程中,运动规划也是非常重要的,特别是在复杂曲面零件的高精度高速加工过程中,关于适应性进给率定制加工技术的使用,是保证加工效率、保证加工精度的有效措施[1]。
数控加工在航空航天领域的应用随着科技的不断进步,航空航天领域对于制造工艺的要求也越来越高。
数控加工作为一种高精度、高效率的制造技术,在航空航天领域得到了广泛应用。
本文将就数控加工在航空航天领域的应用进行探讨,并分析其带来的优势和挑战。
一、数控加工简介数控加工,即Computer Numerical Control的缩写,通过计算机控制的加工方式,具有高精度、高效率、高稳定性等特点。
相比传统的手工操作和普通机械加工,数控加工具有更高的准确度和重复性,能够满足航空航天领域对于精度要求极高的零件加工。
二、数控加工在航空制造中的应用1. 零部件加工在航空航天领域,各种复杂、精密的零部件是飞机能够正常运行的基础。
传统的加工方式需要经过多次手工操作和磨削,对于复杂形状的零部件加工难度较大。
而数控加工可以通过预先编程的方式,实现对复杂形状零部件的高精度加工,大大提高了生产效率和零部件的质量。
2. 钛合金加工在航空航天领域,钛合金是一种重要的结构材料,具有优异的强度和耐腐蚀性能。
然而,钛合金非常难以加工,传统的方法需要大量的工时和能源。
数控加工可以根据钛合金的物理特性,通过优化的刀具和切削参数,实现高效、精确地加工,大幅提升了钛合金零部件的制造效率和质量。
3. 复合材料加工航空航天领域中,复合材料因其优异的性能成为重要的结构材料。
然而,复合材料的加工难度较大,传统的切削方法容易导致材料破损和纤维层分离。
而数控加工可以通过精确的控制和切削参数的优化,实现对复合材料的高效、准确加工,保证了结构的完整性和性能,满足了航空航天领域对于材料加工的要求。
三、数控加工的优势和挑战1. 优势(1)高精度:数控加工具有高精度的特点,能够满足航空航天领域对于零部件加工的高要求。
(2)高效率:数控加工通过预编程和自动控制,能够实现高效率的生产,提高了加工效率。
(3)高稳定性:数控加工具有稳定性高的特点,能够保证批量生产的一致性和稳定性。
航空发动机机匣的数控加工摘要:我国航空事业发展的过程中,各项发动机零件的制造、加工,成为重要的工艺项目。
航空发动机机匣,是加工工艺的难点和重点,运用数控加工的方法,保障发动机机匣制造的精密性,可以保证机匣零件能够准确、科学的应用到航空发动机中。
基于此,本文在概述航空发动机机匣的基础上,分析了航空发动机机匣加工中的难点,并对航空发动机机匣的数控加工工艺进行了探讨,以供相关的工作人员参考借鉴。
关键词:航空发动机机匣;数控;加工;工艺1航空发动机机匣机匣是航空发动机的重要零件之一,它是整个发动机的基座,是航空发动机上的主要承力部件,其外形结构复杂,不同的发动机、发动机不同部位,其机匣形状各不相同,机匣零件的功能决定了机匣的形状,但他们的基本特征是圆筒形或圆锥形的壳体和支板组成的构件。
2航空发动机机匣加工中的难点2.1机匣结构由于机匣结构复杂,腔槽周围分布很多特征岛屿、凸台、孔系、槽、筋等,壁薄并且变化剧烈,也造成了加工工艺上的难度。
就环形机匣而言,其毛坯成型方法主要有锻造毛坯、铸造毛坯和焊接毛坯,材料切除率达到70%以上,结构一般分为内外两部分,内部主要是涡轮叶片承载部分,因此,加工质量要求很高,加工精度达到±0.02mm。
机匣外部连接的发动机附件系统包括油路、冷却、控制系统以及管路、泵体等。
因此,复杂特征多、加工要求高,尤其位置精度要求高,造成对每一个特征,必须采用不同的加工方法。
而且沿着发动机轴向方向,前端的安装边、前槽等部分的法兰结构上分布着大量孔系,孔所在部位壁较薄,孔深小,加工中易变形。
另外,由于前安装边是机匣的设计基准,又是重要的加工工艺基准。
因此,对孔系的加工具有很高的尺寸精度和位置精度要求。
并且沿着轴向与燃烧室连接的机匣后端部位,除了法兰结构上具有复杂孔系外,沿着机匣加强筋部位周边还分布着放气孔,该类孔一般与发动机轴线成一定角度,这些特殊结构的异型孔加工难度很大。
在加工工艺上,除了结构复杂工艺难度大外,部分机匣采用的对开结构,若在加工过程中采用分散与组合加工相结合,会由此造成二次定位,影响加工一致性。
UG编程技术在复杂零件加工中的应用案例复杂零件加工一直是制造业中的一个难题,传统的手工操作和常规工艺难以满足高精度、高质量的要求。
然而,随着计算机技术的飞速发展,UG编程技术应运而生,为复杂零件加工提供了全新的解决方案。
本文将以几个实际案例来展示UG编程技术在复杂零件加工中的应用。
案例一:航天器零件加工航天器零件的加工要求极高,需要精确到毫米甚至微米级别。
UG编程技术通过三维建模和CAD/CAM软件的结合,能够生成高精度的加工路径,并自动生成相应的加工代码。
例如,在航天器发动机部件的加工过程中,通过UG编程技术,可以准确计算加工刀具的轨迹和进给速度,从而精确控制切削深度和切削速度,保证零件的加工质量和精度。
案例二:汽车发动机缸盖加工汽车发动机缸盖是一种复杂的零件,具有多层次的结构和复杂的形状。
UG编程技术可以根据发动机缸盖的三维模型,自动生成切削路径和刀具轨迹,并通过模拟对刀具进行优化。
通过UG编程技术,可以将加工时间缩短50%以上,并提高加工精度和质量。
此外,UG编程技术还可以实现多轴加工和自动换刀,提高加工效率。
案例三:船舶螺旋桨加工船舶螺旋桨是一个典型的复杂曲面零件,其形状复杂多变,传统的加工方法很难满足要求。
UG编程技术通过先进的曲面加工算法和仿真技术,可以实现螺旋桨的高效加工。
通过UG编程技术,可以自动生成切削路径,快速确定刀具尺寸和加工参数,并进行切削力和表面质量的仿真分析。
这大大提高了船舶螺旋桨加工的精度和效率。
案例四:航空零件加工航空零件的加工要求高精度、高质量和高效率。
UG编程技术在航空零件加工中具有独特的优势。
如在航空结构件的铣削加工中,UG编程技术可以根据零件的三维模型,自动生成切削路径和刀具轨迹。
它可以考虑到机床的动力学特性和刀具的特性,进行优化路径规划,实现高速、高精度的铣削加工。
UG编程技术还可以实现多轴加工和弯曲刀具的仿真,提高加工效率和质量。
综上所述,UG编程技术在复杂零件加工中的应用案例非常丰富。
航空发动机燃油控制系统复杂零件制造技术发展趋势航空发动机燃油控制系统是航空发动机中至关重要的组成部分,其复杂零件制造技术一直在不断发展。
以下是一些相关的发展趋势:
1. 材料创新:发动机燃油控制系统的零件需要具备高温、高压和耐腐蚀等特性。
随着材料科学的进步,高性能合金和陶瓷材料的研究和应用正在取得突破,以满足更高的工作环境要求。
2. 先进加工技术:随着制造技术的革新,先进的加工技术变得越来越重要。
例如,精密数控机床和激光切割技术的应用,可以实现更高精度、更复杂形状的零件制造。
3. 3D打印技术:3D打印技术的快速发展为航空发动机燃油控制系统的零件制造带来了新的可能性。
通过3D打印,可以生产出复杂形状的零件,并且具有较高的设计自由度和制造效率。
4. 智能制造和自动化:智能制造和自动化技术的应用不断提高生产效率和质量控制水平。
例如,数字化制造和大数据分析等技术可以实现对制造过程进行实时监测和优化,提高生产效率和一致性。
5. 绿色制造:在航空工业中,环境可持续性和能源效率是重要考虑因素之一。
因此,燃油控制系统的零件制造也趋向于更加环保和节能,例如采用低能耗的加工方法和材料回收等技术。
总体来说,航空发动机燃油控制系统的复杂零件制造技术将继续朝着材料创新、先进加工技术、3D打印、智能制造和自动化以及绿色制造等方面发展。
这些趋势将有助于提高零件的性能、质量和可持续性,同时推动航空发动机的性能和效率不断提升。
航空发动机制造中有哪些特种加工技术?先进航空发动机的高性能要求设计大量采用整体结构、轻量化结构、先进冷却结构以及复合材料、粉末冶金、金属间化合物等新型材料,而这些零组件需要依靠特种加工成形。
本文研究了电火花、电解、激光、超声和水射流等特种加工技术的特点及其在先进发动机中的新应用,说明了特种加工技术的优势以及在先进发动机研制中突显的特殊作用。
1.航空发动机材料和技术特点航空发动机在高温、高压且高转速的极端恶劣条件下工作,同时要求重量轻、油耗低、可靠性高、寿命长、能重复使用,是多学科交融的高端产品。
其特征是核心技术的堆集,没有核心技术就没有现代先进发动机。
现代先进航空发动机对单位推力、推重比、超声速巡航、推力矢量功能、隐身性能、高可靠性、长寿命和良好的维修性等性能要求更高,对材料和制造技术的要求更苛刻,由此带来:从普通合金到新型耐高温、轻质高强合金的应用;从金属材料到大量非金属材料、复合材料的应用;从机械加工到特种加工的转变;从减材制造到精密成形和增材制造;从保证几何形态为主到表面完整性控制为主;从试验验证为主到仿真验证为主;从单工序研究到多工序耦合规律研究;从数字化、自动化、信息化到智能化制造等。
先进发动机新材料和复杂结构使零件加工变得越加困难,有些甚至传统机械加工根本无法实现,而特种加工技术在某些领域成为不可替代的技术,并且应用越来越广泛,弥补了传统机械加工的不足。
目前,传统的电火花加工、电化学加工、激光加工、电子束及离子束加工等特种加工技术已在航空发动机制造中大量应用,但随着先进发动机新材料、新结构的出现,特种加工技术也得到了新的发展和应用。
闭式整体叶盘的多轴电火花加工技术、整体叶盘的精密电解加工技术、陶瓷基复合材料的超快激光加工技术、激光冲击强化技术和高压水射流强化技术等,对先进发动机新材料、新结构零件研制,以及提高表面完整性、可靠性要求等方面都发挥了越来越重要的作用。
2.特种加工技术在先进发动机上的应用(1)电火花加工技术是应用最广泛的特种加工技术,在航空发动机制造上应用非常普遍,如电火花线切割加工、电火花成形加工、电火花磨削、电火花钻孔及电火花表面强化等。
航空发动机复杂结构零件加工技术探索
摘要:现阶段,科学技术的发展迅速,航空事业的发展也有了很大的改善。
航
空发动机作为飞机的动力装置,是飞机的心脏,其设计与制造技术对于航空工业
的发展起着关键性的作用,是体现一个国家科技水平、军事实力和综合国力的重
要标志之一。
航空发动机零件结构复杂、制造难度大、技术含量高,代表制造业
发展的方向,被称为制造业一颗璀璨的明珠。
数控加工技术和设备起源于满足航
空航天制造的需求,并在不断满足高、精、尖加工要求的过程中发展提高,成为
现代航空航天制造业的基础性关键技术。
国内外航空航天制造业一直是数控技术
与数控机床的最大用户,在航空航天制造企业中,数控机床制造企业的比例高达80%以上。
关键词:航空发动机;复杂结构;零件加工技术探索
引言
航空发动机零件的制造具有材料难加工、形状结构复杂、容易变形振动、加
工精度高等特点,代表着一个国家制造技术的实力和国防现代化的发展水平。
以
航空发动机叶片、叶轮、机匣、盘轴类零件为研究对象,分析了这些典型零部件
的材料和结构特性、加工工艺方法与特点、加工装备等,总结了航空发动机零件
加工对数控机床性能与功能的要求,并展望了航空发动机制造技术的发展趋势。
1加工复杂结构零件的机床工具特征
刀具在解决航空难加工材料复杂结构零件的加工中起着至关重要的作用。
先
进的航空产品要求航空零件具有更优异的性能、更低的成本和更高的环保性。
加
工工艺要求具有更快的加工速度、更高的可靠性、高重复精度和可再现性。
航空
钛合金、高温合金零件难切削的工件材料、复杂而薄壁的形状、高精度的尺寸和
表面粗糙度要求及大的金属去除量等特点,对刀具质量一致性提出了更高的要求。
现代高效精准加工要求刀具具有高精度、高耐磨性、高抗冲击性和高可靠性的特点,即具有高性能刀具的全部特征。
高质量的刀具方案明显标志是刀具结构形式、刀具材料与被加工零件的材料、结构相适应。
国外各著名数控机床制造商不遗余
力的开发高性能数控机床,进一步针对高动态响应、高精度和高刚性等展开研发。
高刚性以及高承载性能的线性导轨确保了全行程内光滑连续地移动,获得了工件
的高几何精度和表面质量,也保证了高加工效率。
机床的高刚性减小了加工系统
的振动,延长了刀具使用寿命。
高性能刀具涉及刀具材料、刀具涂层技术、刀具
结构设计与优化、刀具配套技术及刀具的应用等很多方面。
刀具结构的创新体现
在刀具结构的优化、切削负荷的合理分布、断屑槽型以及各种新型可转位刀片结构。
零件的精准加工对刀具的装夹提出了新的要求,它要求装夹精度高、径向圆
跳动小、夹持刚性好、结构紧凑且操作简单等。
2典型零件加工
2.1叶片加工
航空发动机叶片多采用钛合金、高温合金等材料,材料切削性能差,尺寸精
度要求严格,表面质量要求高。
叶片的加工部位主要包括叶身型面加工、叶片榫
头和榫齿加工、阻尼台加工、安装板及叶冠加工。
叶片加工的复杂性在于叶身部
分由复杂曲面组成,曲面按成形原理可分为直纹面和非直纹面,直纹面分为可展
和不可展。
对于可展直纹面,可以采用常规机械加工技术加工。
对于不可展直纹
面和自由曲面,则必须采用多轴数控机床加工,如五轴联动加工中心和五轴高速
龙门铣床。
叶根榫头采用拉床和缓进给强力磨床加工,缓进给强力磨床具有换砂
轮功能,配备滚轮修砂轮装置,在加工中还有在线测量、程序调整和自动补偿功能。
叶片机械加工以铣削和磨削为主,通常采用叶片高速铣等专用加工设备,由
专用叶片加工的计算机辅助设计(CAD)/计算机辅助制造(CAM)软件生成叶片
加工程序。
叶片的型面一般为大余量锻造,经数控加工后抛光而成。
切削加工主
要以锻造毛坯为基础,经过粗、半精、精加工等加工工序,以铣削方式将毛坯加
工至最终尺寸。
叶片加工一直是数控加工领域具有挑战性的课题,需要解决的问
题复杂繁多,如叶片造型、加工方式选择、刀具路径规划、叶片变形控制等。
根
据刀具与叶片的接触方式,叶片加工可以采用点铣法和侧铣法。
点铣法能较精确
加工叶片的设计型面,而且走刀方向与流线方向基本一致,有利于保护叶片的气
动性能,适用于自由曲面的叶片加工,不足之处是加工效率低下,刀具磨损严重,增加了产品的生产成本。
侧铣法避免刀具与工件接触区集中于一点,从而减缓刀
具磨损,显著改善了叶片的表面粗糙度,提高了叶片的加工效率。
现在国内应用
较多的是分片侧铣法,把叶片按加工特征和工艺要求分成若干片,用侧铣的方法
加工。
首先用刀具侧刃加工最外边的一片,然后不断地进退刀,加工相邻的分片。
理论上分片越多,叶片与刀具的接触线越短,加工精度就越高,但频繁的进退刀
和更换装夹方式又限制了加工效率。
2.2整体叶轮加工
其中,开式整体叶轮一次装夹可以完成所有数控铣削加工。
而对于闭式整体
叶轮而言,由于轮箍的存在,一般采用两次装夹、分区域铣削的加工方式。
整体
叶轮主要采用车削和铣削加工,特别是采用数控点铣和侧铣来加工叶片、轮毂及
叶根圆角等曲面。
整体叶轮也分为粗、半精和精加工3个阶段。
粗加工多选择平
底立铣刀或带有圆角的铣刀,刀具有效切削面积大,切除材料效率高。
精加工多
采用球头铣刀或高刚性的锥柄球头铣刀。
刀具尺寸根据叶轮几何尺寸进行选择:
粗加工尽量选择大直径刀具,以提高材料去除效率;精加工刀具球头半径则与曲
面曲率半径有关。
整体叶轮最容易发生干涉的部分是叶片与轮毂之间的叶根圆角,刀具球头半径应不大于叶根圆角曲面的最小曲率半径。
加工叶根圆角和加工叶片
部分可以选择不同直径的刀具,以提高效率。
精加工主要加工叶片、轮毂和叶根
圆角。
2.3盘轴类零件加工
航空发动机盘类零件包括高低压涡轮盘、高低压压气机盘。
盘类零件结构一
般由轮缘、腹板、轮毂、封严篦齿等组成,在轮缘上有安装叶片的榫槽,腹板上
有起平衡作用的小孔。
盘类零件通常采用高温合金、钛合金材料,材料难加工,
尺寸精度高,表面质量要求严格,壁薄易变形,对加工设备、加工刀具和测量工
具的要求较高。
航空发动机盘类零件机械加工包括车加工、钻镗、拉削和磨削等,主要加工部位包括内外圆、前后端面、腹板、篦齿和榫槽等。
一般选用整体锻造
或焊接毛坯,再经加工而成。
数控铣削加工灵活快速、可靠性高,因此发达国家
多采用五坐标加工中心铣削加工整体叶盘。
整体叶盘数控加工关键是叶片的数控
铣削。
轴类件主要指风扇轴、压气机轴、涡轮轴等,是航空发动机转子的重要组
成部分,对航空发动机的可靠性起着至关重要的作用。
轴类零件通常采用高性能
的耐热合金材料。
航空发动机轴类件工作时以每分钟上万转的高速旋转,负荷状
态复杂,工作时要求平稳、振动小,抗疲劳强度要求高,因此轴配合尺寸精度、
形位公差、表面质量和表面完整性也要求高。
轴类件加工包括内外表面车削、磨
削和深孔镗加工。
结语
航空发动机复杂结构零件的加工依赖于工艺方法的创新。
其制造水平直接决定了航空发动机的性能。
我们必须建立在可靠的研制基础之上,促进航空制造技术的不断提升。
参考文献:
[1]王聪梅.航空发动机典型零件机械加工[M].北京:航空工业出版社,2014.。