某延伸机匣机械加工工艺研究

摘 要：文章阐述了机匣类零件的结构特点，对机匣加工工艺进行了分析，并对某延伸机匣进行了生产工艺的制定。在制定生产工艺的过程中，发现了工艺路线较长、零件易变形、零件圆度和平面度差的问题。针对这些问题，提出了缩短工艺路线，改变走刀路线，控制轴向变形等办法，以提高零件的加工效率和加工质量。

关键词：工艺优化;变形控制;薄壁机匣

近年来，随着机匣设计生产技术的发展，机匣零件的材料及结构发生了很大的变化，越来越多的材料被用于机匣零件的生产，与此同时，机匣的功能也变得更加的丰富。但是在机匣的生产过程中，各种各样的问题也是层出不穷，为了解决这些问题，就需要对机匣机械的加工工艺进行研究和优化，以提高零件的质量，从而满足相关领域的生产需要。

一、机匣类零件结构特点分析

当前阶段，机匣类部件成为了航空发动机部件的主要组成部分，在航空发动机领域得到了广泛应用。机匣类部件种类较多，因此，不同的机匣部件功能各异，不同位置的机匣部件在航空发动机的运转过程中发挥着不同的作用。根据机匣部件的结构，可以将其分为环形、箱型两类，而环形机匣又可以分为带整流只板环形机匣、对开环环形机匣、整体环形机匣三种。

大多数发动机的环形机匣都属于薄壁类机匣，结构复杂。因此，在加工机匣部件時需要通过多个环节的加工才能完成，加工环节主要分为粗、半精、精加工。第一个环节的任务是去除部件的余量，该环节对部件加工的精细度要求较低。而半精加工环节主要是为后续的加工提供便利，通过半精加工消除形变、去除余量，使部件更加均匀。精加工作为最后一个环节，加工余量小，但是对加工的精细度要求较高，这一环节的目标是使零部件符合设计要求。

二、机匣加工工艺

（一）加工工艺特点

航空发动机的机匣结构比较复杂，壁厚变化大，需要极高的加工工艺才能使部件符合设计要求。对机匣部件进行加工，主要分为两个部分。一部分是机匣的外表面加工，另一部分是机匣的内表面加工。机匣的外表面加工对工艺的要求较高，因为外表面通常需要连接一些附件系统，如电气、油路、管路等，必须要保证位置、尺寸的精确。机匣的内部加工对于制造精度的要求也比较高，因为发动机机匣内部承载着叶片，只有保证部件的精度才能完成动力的输出工作。综上所述，机匣加工的难点主要是材料不易切削、薄壁易变形等。因此，在机匣的加工过程中，切削机床的选择就显得尤为重要。

（二）切削机床的选择

对于发动机机匣的加工来说，传统的加工工艺已经无法满足制造精度的要求。近年来，随着数控机床加工技术的发展，铣车复合加工成为了机匣加工的常用工艺方式，铣车复合技术可以一次完成内外表面的加工，从而减小误差，提高工作效率以及机匣部件的质量，

三、某延伸机匣工艺制定及优化

（一）初始工艺方案制定

在零件的研发制造阶段，应采用多次分步去除余量的方案，因为这种方案可以为零件的质量提供保障，提高加工质量。与此同时，在加工过程中，还应在粗加工和半精加工环节之后进行应力处理，从而将加工过程中零件残余应力对零件变形的影响降到最小，在完成工艺路线与余量安排之后，还需要对铣加工方案进行规划。机匣加工首选需要进入Manufacturing，一方面通过确定MCS坐标系，来对刀具以及刀具方式进行选择，设定切削参数。另一方面，还需要选择加工方式，以及加工边界，设置产生刀具路径。只有完成这两部分工作，才能产生刀位文件，进行加工。某延伸机匣外部结构复杂，因此，在制造过程中需要制定合适的分区方案，以提高生产的稳定性，提升加工质量。

除了以上两个环节以外，走刀线路的选择也是非常重要的。由于精铣和细铣工艺特点的不同，在某延伸机匣的铣加工中，需要借助不同的走刀路线才能完成零件的加工。圆周铣削和轴向铣削是机匣表面的铣加工过程中，使用次数较多的两种走刀路线。在粗铣工序中，它的工作内容以去除余量为主，应选用圆周铣削，圆周铣削的走刀路线简单，更适合初始阶段的零件加工。而在精铣工序中，则应选用轴向铣削的走刀路线，因为轴向铣削可以对受力方向进行改变，将其改变为沿轴方向，能够保证部件的完整，减少部件的变形。

（二）工艺方案优化

如果按照初始的工艺方案进行加工，不仅会延长加工的周期，还会影响生产加工的稳定性。因此，在大规模生产之前，还需要对初始的工艺方案进行优化，以缩短工艺路线。在铣加工时，应改变走刀路线，将沿圆周方向的加工改为对圆周对称的区域进行加工，采用这种走刀路线，可以有效抵消加工应力，从而尽可能地避免部件变形情况的发生。与此同时，还需要进行轴向基准的控制，来保证零件状态的稳定。一般来说，延伸机匣的粗车加工会交给外包公司进行加工，很多厂家为了提高加工效率，会采用较大的切削参数去除余量，从而导致零件的平面度较差。为了改变这个情况，就需要对生产厂家的参数进行控制，要求厂家尽可能地的选择较小的加工参数，以保证零件的质量。

四、结论

综上所述，对机匣机械的加工工艺进行研究，能够发现机匣部件生产过程中存在的问题，通过对生产工艺的优化，可以缩短加工周期，减小部件的变形，提高机匣部件的加工精度和加工效率。并且随着我国工业技术、设备的发展，一定会推动机械加工领域的进一步发展，使我国的机械加工变得更加的智能和高效。

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作者简介：林东玲（1979-），女，汉族，辽宁沈阳人，硕士，讲师，主要研究方向：机械设计及理论，机械设计制造及其自动化等。