航空发动机机匣数控加工变形控制方法

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1、FORUMOFTHEYEAR航空发动机机匣数控加工变形控制方法MethodofControllingDeformationofAeroengineCasinginNCMachining西北工业大学机电学院　　任军学　　杨　俊　　周金华　　姚倡锋中航工业西安航空发动机(集团)有限公司　　余　杰　　刘智武　　　　　　　　　　机匣加工变形控制涉及到加工过程中的各个环节以及彼此之间的相互影响。本文基于有限元仿真分析，提出了一种机匣类零件数控加工变形控制方法，最终通过加工实验验证了变形控制方案的有效性。等难加工材料，导致机匣在实际加工并通过优化刀位轨迹进行误差补偿。[7]中存在诸

2、多问题，其中加工变形难以RIzamshah等人基于有限元和静态控制最为突出。针对机匣类零件数分析，建立了钛合金薄壁整体零件关控加工变形控制，国内外进行了大量于切削参数的加工变形模型。陈蔚[1][8]相关研究。徐金梅研究了铸镁附芳研究薄壁件加工过程中受力变件机匣从毛坯至成品全过程中变形形产生的回弹误差控制，提出了加工任军学[2][9]教授、博士生导师，主要研究方向控制和检查的方法。李山基于数路径补偿方法。孙杰等人研究了为计算机辅助技术、现代集成制造技字化条件下研究了机匣加工工艺优残余应力对航空整体结构件加工变术。化过程，以实现机匣高质高效加工。形的影响，对单向应力作用的矩

3、形截[3]Li.B等人分析了接触变形所导致面梁在剥层过程中的变形挠度值进航空发动机是飞机的核心部件，的工件刚体位移，并建立其与工件行了求解。[4]其主要作用是产生拉力或推力，使飞加工误差的映射关系；秦国华等本文分析了机匣在加工中产生机前进。机匣作为其中重要的承力人系统地提出一个分析与优选夹紧变形的主要原因，从加工工艺出发，部件，在发动机工作时，承受气体负力大小、作用点以及夹紧顺序的通用利用有限元分析等方法，提出了机匣载和质量惯性力，还承受由温差引起方法，通过优化装夹方案控制加工变加工工艺优化方案，并结合试验进行的热载荷，是发动机的重要部件之形，系统地提出一个分析与优选夹

4、紧了验证。一。设计中为了实现航空发动机减力大小、作用点以及夹紧顺序的通用[5-6]机匣加工工艺优化策略重增效，机匣通常采用薄壁、整体回方法。S.Ratchev等人研究了切削转结构，材料多为钛合金、高温合金力造成薄壁件加工变形的影响规律，发动机机匣是由各部分具备不96航空制造技术·2014年第23/24期NCMachining数控加工同结构和功用的机匣组合件焊接而程中，切削深度在一定范围内波动，压紧力加载会造成整个机匣零件产成的，加工变形以及焊接变形是影响因此会造成切削力以及残余应力大生变形。利用Abaqus有限元分析软机匣精度的两个主要因素。本文主小及分布的不断变化，影

5、响零件的加件，模拟了风扇机匣轴向压紧时的变要针对机匣切削加工过程，分析产生工精度。对于机匣类零件，以变形控形情况。为了简化模型，在基准面变形的原因，并提出控制变形的工艺制为目的的余量优化原则，主要是保圆周方向均匀分布4点，其中3个点优化策略。证精加工过程中，余量最小且均匀设置为完全固定约束，另一点施加1　机匣加工变形因素化。其中，最小余量应能确保粗加工0.05mm的轴向位移量，仿真结果如机匣是典型的薄壁结构零件，刚热处理后，零件变形量不会导致精加图1所示。度不足引起的加工变形是影响尺寸[10]U,Magnitude精度的主要原因。通常情况下，+5.180e-02+4.7

6、48e-02影响变形的主要因素为以下3个方+4.316e-02+3.885e-02+3.453e-02面：+3.021e-02+2.590e-02+2.158e-02（1）装夹变形。+1.727e-02+1.295e-02+8.633e-03机匣零件装夹变形是由于零件+4.316e-03+0.000e+00刚度较差，在装夹力的作用下，导致端面不平以及薄壁处变形。图1　轴向压紧变形云图（2）切削力产生的变形。切削加工时由于零件刚度不足，工余量不足，致使零件超差。其中，风扇机匣上端面部分变形在切削力作用下产生弹性让刀变形。较大，约为0.052mm。加工后卸除装变形主要发生在

7、薄壁处，终检时问题机匣加工变形控制夹，零件会产生变形回弹，上端面也多表现为圆跳动量过大甚至超差。风扇机匣在航空发动机工作过因此产生变形，再以平面度误差相对（3）残余应力释放产生的变形程中具有重要的作用，其结构组件主较大的上端面作为基准进行加工时，零件加工后，原本平衡的内应力要包括机匣外环，机匣内环以及叶后续加工更加难以保证精度。因此状态遭到破坏，因此需通过变形达到片。某型号发动机中，机匣外环采用对基准端面的进行加工时，尽可能采新的平衡。这是残余应力引起零件TC4材料，具有整体回转结构，薄壁取径向压紧的方式。变形的原因。处壁厚为2mm，机匣