矢量尾噴口零件的加工工藝

張向東王 輝

（1.沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043；2.沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽110043）

矢量尾噴口零件的加工工藝

張向東1王 輝2

（1.沈陽黎明航空零部件制造有限公司，遼寧 沈陽 110043；2.沈陽黎明航空發(fā)動機（集團）有限責任公司，遼寧 沈陽110043）

發(fā)動機尾噴口是發(fā)動機的重要組成部分，其中組成零件的材料為高溫合金又是薄壁，成為機械加工的新難題，本文通過實際積累，探索出一套加工方案，供參考。

矢量尾噴口；零件；加工

一、矢量尾噴口簡介

大家可能對矢量都很了解，對矢量發(fā)動機知識認識不多，隨著航空發(fā)動機的升級換代，對各部件的性能提出越來越高的要求，矢量尾噴口應運而生，它較以往的軸對稱噴口不同，可以隨飛機的需要變化角度并獲得額外的加速推力，美國、俄羅斯等國家均已將矢量發(fā)動機研制成功并面世，趕超發(fā)達國家成為當務之急。

二、尾噴口基本構成

1 零件構成：尾噴口部件由調節(jié)片、橫梁、隔熱屏、平衡桿、減震器、帶管路的作動筒等零件構成，每臺發(fā)動機有18個調節(jié)片，互相緊密搭接圍成約0.85m直徑的圓筒，在作動筒的往復作用下，具有噴口收縮功能。下面我們將就其典型的結構、典型的零件、典型材料、特殊加工方法向大家做以簡單介紹。

2 結構特點：尾噴口零件大多以薄壁（0.8mm～3mm）無規(guī)則表面，外形偏大屬于類機匣和結構之間的零件，如何防止其變形，保證加工精度，對每個零件來說都是一個難題。材料為K424，加工變形引起的尺寸和技術條件超差的現(xiàn)象非常突出，如何立足現(xiàn)狀，研究制定合理的加工薄壁件的工藝方案，成為加工領域的一道難題。

2.1 結構件零件由側壁、4個安裝孔、底側的通孔（鉸鏈孔）組成，鉸鏈孔有通孔形式和盲孔形式，通孔時如何加工？盲孔時如何加工？鏜孔和轉臺能否滿足要求？鉸鏈孔長145mm，直徑φ8直接采用鉆擴絞的傳統(tǒng)辦法即不能保證零件的尺寸，刀具消耗也相當快。經過分析我們發(fā)現(xiàn)鏜孔在加工難加工材料深孔時有著天然缺陷，一是切削力不足，二是不能添加冷卻液，三是不能保持足夠的剛性。后來采用電火花加工保證了零件的精度，但表面質量不高，需要后續(xù)清理；銑削內孔大多數(shù)企業(yè)很少采用，但確有不凡的效果，即用φ8的成型銑刀直接加工，有效解決了鏜床切削力不足、添加冷卻液、足夠的剛性的問題。

2.2 調節(jié)片零件工藝路線如下：毛料-研磨-劃線-線切割型孔-線切割型面鉆孔-銑加工-電加工結合面-加工凸耳-打磨飛邊-去重溶層-清洗-熒光檢查。主要難點：（1）調節(jié)片凸耳孔ф8+0.058，孔與凸耳端面的垂直度為0.1不易保證，凸耳剛性較差。（2）旋轉軸孔壁厚差保證不了，旋轉軸與槽口不垂直。其他類型的問題在此不再贅述。

三、相關知識

調節(jié)片材料為K424，狀態(tài)為熔模鑄造，其他牌號還有GH…，F(xiàn)GH…，JG…只有了解了材料特點、毛料特點才能編好工藝，解決其中的問題。下面簡單介紹一下高溫合金。

1 高溫合金概述

高溫合金是指以鐵、鎳、鈷為基，能在600°以上的高溫及一定應力作用下長期工作的一類金屬材料。其性能特點：高溫合金具有較高的高溫強度；良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能；良好的疲勞性能、斷裂韌性、塑性。

2 高溫合金材料容易造成加工變形和讓刀，使加工精度不符合要求，對刀具來說，加工鎳基高溫合金零件容易造成刀具快速磨損，刀具消耗大。

高溫合金切削加工的主要問題表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）切削力較大，一般為加工鋼材的1.5倍～2倍；

（2）切削溫度高，在相同條件下，切削溫度約為45鋼的1.5倍～2倍；

（3）刀具磨損嚴重，機械磨損、粘結磨損、擴散磨損和氧化磨損均比較嚴重，使刀具壽命明顯降低。

（4）加工硬化現(xiàn)象嚴重，已加工表面硬化程度可達基體硬度的1.5倍～2倍。

高溫合金車加工中時必須注意既要求刀具鋒利，還要保證足夠的刀尖強度。目前的刀具種類繁多，但立方氮化硼的顯微硬度僅次于金剛石，是世界上目前發(fā)現(xiàn)的第二種超硬材料，其硬度遠遠高于陶瓷和硬質合金，在加工高硬材料時表現(xiàn)極佳。推薦在其他刀具解決切削問題時，選用立方氮化硼刀具。

四、尾噴口零件加工工藝發(fā)展方向

目前的調節(jié)片加工工藝相對比較普通，由于結構的不規(guī)則，定位復雜，因而多采用手工劃線，鉆床、線切割、平面磨床、普通銑床上加工，很難實現(xiàn)數(shù)控高速加工及表面完整性要求，減少表面檢測不合格現(xiàn)象的出現(xiàn)。結合研制與效率等因素，調節(jié)片的加工技術應該向快換、成組、隨行和數(shù)控高速銑削、提高自動化加工程度為未來方向發(fā)展。什么是快換、成組、隨行夾具?

1 快換是一種工具在機床或工裝上快速裝配和拆卸的工裝，目前在機床上多有應用。薄壁尾噴口零件的鉆孔和銑削裝夾均可以實現(xiàn)用快換工裝。

2 成組是多的概念，即多種相類似的零件，通過某種歸納，比如材料、結構、加工方法等合并達到同時加工的一種方法。它可以使小批量加工變成大批量生產，目前我廠在小零件上應用較多，能在尾噴口零件上有所作為。

3 隨行夾具：切削加工中隨帶安裝好的工件在各工位間被自動運送轉移的機床夾具。隨行夾具主要是在自動生產線、加工中心、柔性制造系統(tǒng)等自動化生產中，對于外形不太規(guī)則尾噴口零件、不便于自動定位、夾緊和運送的工件在隨行夾具上安裝定位后，由運送裝置把隨行夾具運送到各個工位上。隨行夾具屬于專用夾具范圍，其裝夾工件部分需按工件外形和工藝要求設計。

4 高速銑削：因為調節(jié)片零件均為薄壁件，不能承受大的銑削力，每次只能小切深、慢進給、高速銑削達到 高質量、高速率的目的。高速加工是一個復雜的系統(tǒng)工程，涉及高速加工裝備、工具、工藝等環(huán)節(jié)。主要包括機床結構與材料、機床設計與制造技術、高性能刀具材料與刀具設計技術，高速高精度測量測試技術等等。高速數(shù)控加工不過分強調最快的切削速度或最高的的加工質量，而是通過提高單位時間的材料去除率降低加工時間來實現(xiàn)降低加工成本的目的。

難加工材料給我們帶來各種各樣的難題，也有著各種各樣的解決辦法 ，哪一種辦法更有效，更經濟，需要結合企業(yè)的實際情況、批量、經濟能力綜合來定，本文只是提供分析問題、解決問題的一種思路，希望對大家有所啟發(fā)。

[1] 李慶春.噴口鍍銀工藝實踐[J].中國新技術新產品， 2012 （23）.

[2] 張暉.數(shù)控車床零件加工工藝分析[J].職業(yè)，2013（36）.

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