特种加工技术在航空产品中的应用

贵州航天乌江机电设备有限责任公司经营部副部长、高级工程师 张玉峰

在现代航空发动机设计中，为满足高性能航空发动机的要求，必须大量采用新材料、新结构，于是产品的可制造性就对制造技术提出了新的挑战，如难加工材料、复杂型面、精密表面的加工及特殊要求的零件加工等问题。特种加工技术的采用，可使航空发动机零件数量减少，结构设计简化，从而在性能、适用性、可靠性、维修性等方面均得到提高。

1.案例分析

图1为大运项目中发动机导轨梁三维图，该零件主要为ZL104A材料，该零件外形尺寸为：1365mm×585mm×418mm，结构复杂，由于该产品正处于预研阶段，设计更改频率较高，因此给毛坯的铸造、加工都带来很高的难度。

图1 三维视图

在该产品加工、制造过程中主要有以下几方面的难点：

（1）毛坯铸造，该毛坯形状复杂，同时由于该产品为预研阶段的产品，设计容易更改，如果更改，则模具就会报废。

（2）针对该零件，导轨槽部份加工难度大，采用常用加工方法时，对刀具要求较高，同时在现有的刀具中没有该种刀具，需订制专用刀具，如果采用专用刀具则刚度很难满足要求。具体如图2、图3所示。

图2 7字槽示意图

图3 孔加工示意图

针对该产品的要求，同时为了满足型号产品的研制要求，主要通过以下技术解决该难题。

（1）毛坯铸造 由于该产品正处于预研阶段，如果该毛坯的铸造，采用传统的制造方法砂型铸造时，该毛坯由于结构复杂，大多数地方无法采用机械加工满足设计要求，由于航空产品对重量的要求很严，产品的质量很难达到使用要求。若采用金属铸造，该方法能满足设计要求，但由于产品处于预研阶段，设计更改几率较高，如果设计一旦更改，金属模就要进行修改或报废重作。基于以上种种因素，该产品的铸造采用现有的先进技术——3D打印。3D打印技术是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术。

（2）7字槽加工 对于该7字槽的加工，在《金属加工（冷加工）》2013第4期杂志上笔者还进行了刀具的设想，其实对于该零件的加工，既然设计提出了该结构形式，作为工艺只能想办法满足要求，加工时采用图4中的刀具在数控铣床上进行拉削加工，在拉削时机床主轴必须将定向功能打开，吃刀量为0.03mm，机床的进给量可以相对给高一些，该参数需根据机床本身的参数进行设定。

采用该方法加工后，效率比常用加工方法要低，但是能满足设计要求，完成了二套预研的生产任务。

图4 7字拉刀示意图

（3）孔的加工 图3中的孔的加工，由于该处结构孔的位置受限制，无法采用机械加工，在加工时只能采用电火花加工，同时该处位置度和相关联的尺寸如何保证，成了该零件的主要问题，由于该零件外形尺寸过大，现有电火花设备无法进行加工，针对该零件只有想办法加大电火花油箱的容器，通过制定工装来满足加工要求。

2.结语

针对现有航空产品，并不是所有的产品都需要用到特种加工，在某些或个别航空产品中，个别工序要用到特种加工，同时由于航空产品的特殊性，零件的复杂程度及精度要求比同类产品要求高，因此航空领域的加工过程中，其特种加工的可能性更大一点，该文涉及到观点，只是个人观点，不对之处敬请提出，以期共同进步。