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摘要:我國航空機械加工制造業(yè)仍存在很多問題,無法滿足航空產(chǎn)品的設(shè)計要求,限制了航空工業(yè)的發(fā)展速度。為促進(jìn)我國航空航天技術(shù)的發(fā)展,提高我國航空制造水平,需要對航空產(chǎn)品機械加工工藝進(jìn)行優(yōu)化。簡述了航空發(fā)動機和整體結(jié)構(gòu)件的加工工藝現(xiàn)狀,總結(jié)了這兩種航空產(chǎn)品的機械加工工藝優(yōu)化方法。
關(guān)鍵詞:航空制造業(yè);航空發(fā)動機;航空整體結(jié)構(gòu)件;加工工藝優(yōu)化
1概述
航空航天業(yè)在各國發(fā)展戰(zhàn)略中均具有重要地位,其聯(lián)帶效應(yīng)強,能體現(xiàn)國家的綜合國力,引領(lǐng)國家科技發(fā)展。我國在航空航天領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位,國家積極推動航空航天事業(yè)發(fā)展,為建設(shè)航空強國而奮斗。航空航天領(lǐng)域面臨的一大難題就是航空制造業(yè)的加工制造水平無法滿足設(shè)計要求,目前加工工藝精細(xì)度不足,生產(chǎn)效率低,制造成本高,航空發(fā)動機使用壽命和航空整體結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)剛性都難以滿足設(shè)計要求。航空領(lǐng)域需要進(jìn)一步研發(fā)并革新機械加工工藝,提高零部件的精細(xì)度,延長使用壽命,使航空產(chǎn)品的質(zhì)量能夠滿足使用要求。
2航空發(fā)動機加工工藝優(yōu)化
2.1航空發(fā)動機加工工藝現(xiàn)狀
發(fā)動機是航空飛行器的主要零部件,是飛行器完成飛行任務(wù)的動力來源,因此發(fā)動機制造在航空飛行器制造中具有重要地位。為確保整個加工制作流程順暢,要求有專門的工藝路線,操作人員應(yīng)該熟悉加工工序圖,在加工工作開始前,準(zhǔn)備好相應(yīng)的工裝工具。但在我國航空發(fā)動機的實際生產(chǎn)中,由于從最開始就缺少完善的加工工藝規(guī)范程序,所以加工工作過程中無法對操作人員、工具工裝、加工設(shè)備進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)范,導(dǎo)致工藝精度不足甚至?xí)速M加工材料,生產(chǎn)效率低,制作成本也增加。發(fā)動機機匣的加工是發(fā)動機制造的重要環(huán)節(jié)。發(fā)動機機匣常處于極端溫度、高壓等惡劣的工作環(huán)境中,其使用壽命是決定發(fā)動機使用壽命的一大因素。機匣材料一般會選取耐受性較強的各類合金材料以延長壽命,同時加工工藝也對機匣的壽命有較大影響。首先是機匣構(gòu)件表面的平整度。機匣中有許多軸承作為承力構(gòu)件,在飛行器從對流層升至平流層的過程中發(fā)生顛簸,機匣中的構(gòu)件也發(fā)生碰撞和摩擦,如果構(gòu)件接觸面不夠平整,就容易發(fā)生形變或因構(gòu)件內(nèi)部受力不穩(wěn)定導(dǎo)致內(nèi)部斷裂。其次機械加工過程的高溫可能會縮短構(gòu)件壽命,如用電火花加工法加工鎖片槽,受到高溫加工的材料更易疲勞老化。
2.2加工工藝優(yōu)化方法
(1)規(guī)劃詳細(xì)、完善的工藝路線。發(fā)動機制造涉及許多構(gòu)件,每一部分也會涉及多個工序,不同工序的加工方法、時間、設(shè)備、成本不同,同一工序也有不同的加工方法。詳細(xì)、完善的工藝路線會綜合考慮以上因素,對工藝步驟進(jìn)行優(yōu)化安排,并輔以準(zhǔn)確、詳細(xì)的描述,以精確加工精度,提高質(zhì)量,合理安排加工時間,縮短生產(chǎn)周期,降低加工成本。比如將精密度要求較高的工序放在靠后的順序進(jìn)行加工,是防止后續(xù)加工步驟造成結(jié)構(gòu)變化。另外還可以預(yù)留材料的加工余量,以便后續(xù)調(diào)整。
(2)優(yōu)化加工工具。提高航空產(chǎn)品質(zhì)量的一大限制就是加工設(shè)備本身的局限性,如軸承誤差、機床本身使用問題。航空產(chǎn)品相較普通產(chǎn)品,對加工工序的要求更高,也因此對加工工具和相關(guān)用品要求更高??梢酝ㄟ^對加工系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新,以求獲得更精良的零件。如添加硫化添加劑改進(jìn)金屬加工油,采用超硬度復(fù)合材料制作切削刀具等。除了技術(shù)層面問題需要進(jìn)行研究革新外,對工具進(jìn)行詳細(xì)的歸納管理,建立標(biāo)準(zhǔn)化體系,是投入成本低但短期內(nèi)能有成效的方法。建立健全標(biāo)準(zhǔn)化體系,能在每個具體的加工項目開始前,根據(jù)詳細(xì)的工藝路線要求,選擇最合適的工具,避免因工具不適用而出現(xiàn)的浪費或精度不夠的現(xiàn)象。標(biāo)準(zhǔn)化的體系也能更好的規(guī)范加工過程,有利于加工制造業(yè)的長期規(guī)范發(fā)展。
(3)工藝規(guī)程標(biāo)準(zhǔn)化。由于航空產(chǎn)品的加工過程更為復(fù)雜,如果能對工藝方案進(jìn)行完善,根據(jù)完善的工藝路線對工序順序、時間、人員調(diào)配等進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃,將工藝過程標(biāo)準(zhǔn)化,并歸納總結(jié)為工藝模板,整個加工工藝過程就有望能達(dá)到事半功倍的效果,且制作難度也有所降低。
(4)機匣構(gòu)件的加工工藝優(yōu)化。為了保證構(gòu)件表面平整性,防止加工導(dǎo)致的形狀偏差,需要對加工精度進(jìn)行更好地控制。首先需要對構(gòu)件進(jìn)行基準(zhǔn)矯正,精度要求高且涉及復(fù)雜的加工時最好使用數(shù)控機床進(jìn)行反復(fù)矯正,細(xì)化基準(zhǔn)線。組裝要嚴(yán)密,以免發(fā)生脫落。如果工件壓緊后仍無法達(dá)到基準(zhǔn),可以通過塞尺填補。另外,對于產(chǎn)生高溫的加工方法,為了減輕溫度對材料的老化速度的影響,一方面可以尋找替代方法完成同一工序,另一方面可以通過動態(tài)控溫,保持安全范圍。在鉆孔加工中常因碎屑進(jìn)入空腔導(dǎo)致構(gòu)件發(fā)生誤差,影響后續(xù)組裝、加工,目前的改進(jìn)方法是石蠟封堵,但由于鉆孔加工摩擦生熱,時間一長,石蠟就會有熔化導(dǎo)致碎屑進(jìn)入,還需要進(jìn)一步進(jìn)行工藝優(yōu)化。
3航空整體結(jié)構(gòu)件加工工藝優(yōu)化
3.1航空整體結(jié)構(gòu)件加工工藝現(xiàn)狀
航空產(chǎn)品逐漸走向精密可靠、經(jīng)濟環(huán)保的發(fā)展方向,而要滿足用戶對性能的要求,必須不斷提升所使用的航空材料的性能和制造技術(shù)。對于材料的研究相對已經(jīng)足夠滿足要求,飛行器的重量不斷減輕,結(jié)構(gòu)強度和損傷容限逐漸提高,耐腐蝕耐極端溫度等性能都有所提高,大大增長了各零部件和結(jié)構(gòu)的使用壽命。先進(jìn)的航空材料必然對應(yīng)著高昂的成本,普通的切削加工精密度差,加工過程產(chǎn)生的熱量和應(yīng)力容易引發(fā)結(jié)構(gòu)變形,同時沒有完善、高效的成套加工技術(shù),制造周期長。綜合來看,制造技術(shù)的局限影響了航空產(chǎn)品的產(chǎn)品質(zhì)量、安全可靠性和經(jīng)濟效益,也影響了進(jìn)一步的創(chuàng)新研發(fā)。目前,國內(nèi)在實際生產(chǎn)整體結(jié)構(gòu)件時,仍采用保守的加工參數(shù),為保障加工質(zhì)量,對效率要求降低,實際上沒能真正發(fā)揮數(shù)控加工設(shè)備的用途。另外國家投入制造技術(shù)研發(fā)不足,國內(nèi)對切削加工的研究較少,缺少探究優(yōu)化工藝參數(shù)的研究。雖然國內(nèi)外研究者通過數(shù)值仿真技術(shù)對加工過程進(jìn)行模擬,以進(jìn)行加工過程中的變形研究和機理研究,但有限元模型的簡化對整體要求更高的航空工業(yè)來說誤差過大。需要建立更為精確的物理模型,更為系統(tǒng)全面的對航空整體結(jié)構(gòu)的加工技術(shù)進(jìn)行研究探討,給出科學(xué)可靠的指導(dǎo)。
3.2切削加工過程的研究與工藝優(yōu)化
切削加工時,由于系統(tǒng)動態(tài)剛性不足,會發(fā)生振動。而幾種誘因引發(fā)的振動中,因內(nèi)部激發(fā)的相互作用而發(fā)生的振動(切削顫振現(xiàn)象)是優(yōu)化切削加工工藝必須解決的一大難題。切削顫振因?qū)χ圃焐a(chǎn)過程產(chǎn)生的諸多不良影響,一直是研究熱點。這一現(xiàn)象不僅影響加工質(zhì)量和精度,還會加速設(shè)備磨損,同時由于它對加工質(zhì)量的影響,需要犧牲加工效率,才能獲得足以滿足要求的結(jié)構(gòu)件,進(jìn)一步增加成本。要降低其影響,可以對加工系統(tǒng)(刀具、機床、夾具、被加工材料等)進(jìn)行優(yōu)化升級,但這一過程需要投入大量的時間、物力和人力才能獲得成效。因此從優(yōu)化加工工藝的角度進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn),是性價比最高、難度最低的方法。粗加工工序一般情況下被加工穩(wěn)定性、機床和刀具使用壽命所束縛,為實現(xiàn)高效加工,需要有較高的材料去除率。而精加工則是受質(zhì)量、精度要求限制,力求獲得更高的加工效率。近年來對加工技術(shù)的突破,就是提出了高效切削加工技術(shù)。該技術(shù)通過對動力學(xué)模型的研究,能在滿足精度要求的基礎(chǔ)上,實現(xiàn)當(dāng)前機械加工系統(tǒng)約束下最大的生產(chǎn)效益,成本和質(zhì)量兼顧,大大提高了生產(chǎn)率。
4結(jié)論
航空制造業(yè)不斷追求提高航空產(chǎn)品質(zhì)量和加工效率、降低生產(chǎn)成本,我國航空制造水平與國外仍相差較大,航空產(chǎn)品的質(zhì)量不能滿足設(shè)計要求,整體效率較低,制約了航空工業(yè)的發(fā)展。通過優(yōu)化加工系統(tǒng)、建立工藝規(guī)范、研發(fā)新技術(shù)等對航空產(chǎn)品機械加工工藝進(jìn)行優(yōu)化,能提高我國航空制造水平,促進(jìn)我國航空航天技術(shù)的發(fā)展,在國際競爭中獲得優(yōu)勢。
參考文獻(xiàn)
[1]歐昭,胡真清,黃日恒,等.焊銑復(fù)合工藝在鋁合金加工中的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝,2019(11):17-19.
[2]蕪湖市極星航空科技有限公司.一種航空機械產(chǎn)品用多功能加工臺:CN201910624168.2[P].2019-11-15.
[3]王琨.航空小結(jié)構(gòu)件焊接變形預(yù)防及控制[J].焊管,2019,42(11):56-60.
[4]夏雨,王快社,胡平,等.純鉬金屬高溫塑性變形行為研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報,2019,33(19):3277-3289.
[5]王澤誠,解麗靜,高飛農(nóng).高體積分?jǐn)?shù)SiCp/Al復(fù)合材料小孔鉆削的試驗研究[J].工具技術(shù),2019,53(10):18-22.
[6]談宜東,李繼揚,朱開毅,等.激光回饋測量技術(shù)在航空精密制造中的應(yīng)用[J].航空制造技術(shù),2019,62(5):24-36.
作者:王巖巖 周博 單位:沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司