快速成形技术在航空发动机传动机匣上的应用

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1、机匣加工CASINGMACHINING快速成形技术在航空发动机传动机匣上的应用ApplicationofRapidPrototypingTechnologyinAeroengineGearbox海军驻株洲地区航空军事代表室 朱 勇 姚 灿中国南方航空工业（集团）有限公司工模具分公司 郭芳琼快速成形技术（RapidPrototyping，RP）已经成为先进制造技术领域的一个重要里程碑，它集成了CAD技术、数控技术、激光技术和材料技术等。与传统的去材料成形技术相比，快速成形从零件的CAD三维几何模型出发，通过软件分层和数控成形系统，用激光束或者其他方法将材料堆积形成实体零件。快速成形技术能快

2、速响应市场需求，满足个性化、多样化产品需求，已广泛应用于机械、电子、航空航天等各个领域。DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2015.12.077朱 勇现任海军驻株洲地区航空军事代表室高级工程师，主要从事飞机与发动能快速响应市场需求，满足个性化、并逐步叠加成三维产品。它将一个机研制、生产和维修过程的质量监控工多样化产品需求，已广泛应用于机复杂的三维加工简化成一系列二维作。[2]械、电子、航空航天等各个领域。加工的组合。目前，国际上比较成熟的快快速成形技术工作原理速成形技术有光固化成形（Stereo快速成形技术（RapidPrototyping，快速成形先进制造技术是

3、80年LithographyApparatus，SLA）、分层RP）已经成为先进制造技术领域的代末90年代初在美国开发的高新实体制造成形（LaminatedObject一个重要里程碑，它集成了CAD技制造技术，其原理如图1所示，属于Manufacturing，LOM）、选择性激光术、数控技术、激光技术和材料技术离散堆积成形。首先对零件的三维烧结成形（SelectiveLaserSintering，等。与传统的去材料成形技术相比，CAD模型沿某一方向对其进行虚拟SLS）、熔融沉积成形（Fused快速成形从零件的CAD三维几何模分层切片，得到各层截面的轮廓信DepositionModelin

4、g，FDM）和立体型出发，通过软件分层和数控成形系息，根据这些轮廓信息，激光束进行三维打印（3DPrinting，3DP）。这几统，用激光束或者其他方法将材料堆选择性地固化一层层的液态树脂，或种快速成形技术的优缺点如表1所[1]积形成实体零件。快速成形技术烧结一层层的粉末材料，形成各截面示。2015年第12期·航空制造技术77机匣加工CASINGMACHINING构造三维模型快速成形技术在航空发动机前处理传动机匣上的应用模型近似处理附件传动机匣作为发动机重要切片处理零件之一，在发动机中起重要作用，不仅需为各种发动机附件、飞机附件快速成形工作系统以及各种测试、监控设备提供安装位激光喷射源置

5、，还需包容附件传动链，为附件传动链提供一个良好的工作环境，所以固化树脂切割纸烧结粉末喷剂粘接喷热熔材料附件传动机匣往往是发动机中结构最复杂、型腔最异形的一个构件。近年来，为了配合发动机性能的三维产品（样品/模具）提高，附件传动机匣进一步向高度集成化方向发展，集成了传动、滑油箱、表面处理后处理动力输出、进气、燃滑油管路等构件功能，有的甚至集成了部分压气机机图1快速成形原理匣。集成化设计可以减少零件数量表1几种典型快速成形技术的优缺点比较和装配环节，提高可靠性，减轻重量，有效提高发动机性能。但是附件传发明主要类型成形头成形机理优点缺点时间制造商动机匣的高度集成化使得机匣的结激光或液态光敏树脂

6、制件精度高,速度慢，需要支撑，美国3D构更趋复杂，给设计和制造带来极大SLA1986LED的光固化表面质量好料有污染，成本高Systems的困难。如某涡桨发动机（见图2）、薄层材料粘结某涡轴发动机（见图3）将大量原本速度快，无需支撑，制件结构简单，美国LOM激光后用激光进行1984可制作大件后处理复杂Helisys独立的管路集成在附件传动机匣内，轮廓切割致使机匣型腔非常复杂。粉末材料的速度快，强度高，速度慢，表面质量差，SLS激光1986美国DTM烧结成形无需支撑成本高熔融物的冷却速度慢，质量差，美国FDM热喷嘴成本低，强度一般1988固化需支撑Stratasys喷射粉末材料的速度快，成

7、本低，美国3DP强度差，表面质量差1989喷头粘结成形可做彩色件ZCorp图2某涡桨发动机无需任何专用工模具即可完成复杂快速成形技术特点的制造过程，快速制造工模具、原型快速成形技术已经广泛应用于或零件。机械、电子、航空航天等各个领域，它（3）快速成形实现了机械工程与传统的材料加工技术相比具有以学科多年来追求的两大先进目标，[3-4]下特点：即材料提取（气、液、固相）过程与制（1）快速成形采用离散堆积成造过程一体化和设计与制造的一体形