航空制造概论课件

1、航空制造工程概论第二次PPT答辩答辩主题：发动机及零件三维模型分析设计尺寸传递路线选择工艺零部件公益性分析工艺与工装初步方案讨论：样板等模拟量是否可以取消一：选择工艺发动机缸盖加工 工艺性分析：虽然气缸盖的品种繁多，但其结构要素和基本技术要求都基本相同，所以气缸盖的基本工序也大致相同。这些工序大致可分为平面加工，一般孔加工，高精度孔加工。 加工工序安排：安排加工工序时总的原则是先面后孔，先粗后精，先主后次，先基准后其它，大致过程是顶平面、底平面、定位孔、两侧面、两端面加工，一般孔加工，主要孔粗加工，主要孔精加工；整体叶盘整体叶盘1、电子束焊接法2、线性摩擦焊接法3、五坐标计算机数控加工加工技术

2、整体叶盘数控加工工艺设计 1 选择合适的机床 2 设计专用工装 3 数控铣削加工工艺过程 4 选择合适的刀具 5 采取有效的减振与变形控制措施发动机叶轮加工方法 （一） 叶轮整体锻压法 （1） 外径整体锻压法 （2） 内侧整体锻压法 （3） 平面整体锻压法 （二） 叶轮整体热挤压法 将锻压坯料加热到热挤压温度下限置于热挤压模内由轮毂处向外逐步挤压成型，然后进行精密机加工。此方法叶轮材料密度和强度高于铸造法。 发动机部件 主要由压气机风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高温涡轮、尾喷管几部分组成。 飞机批量生产要求其结构零、组、部件具有飞机批量生产要求其结构零、组、部件具有一定一定的的互换性互

3、换性和和严格严格的的协调性协调性。 互换性互换性 协调性协调性二：三维模型设计飞行器的设计高设计效率、低设计成本、优良可靠性和一次成型全参数化全相关基于特征的实体建模三：设计尺寸传递路线1. 保证协调准确度的基本方法保证协调准确度的基本方法2. 三种尺寸传递原则的应用三种尺寸传递原则的应用2.2 保证互换协调的尺寸保证互换协调的尺寸传递原理传递原理 从保证飞机产品几何准确度的角度看，产品的制造从保证飞机产品几何准确度的角度看，产品的制造过程就是将产品图样上的理论尺寸以最小的误差传递到过程就是将产品图样上的理论尺寸以最小的误差传递到产品上去的过程。产品上去的过程。2.2.12.2.1保证协调准确

4、度的基本方法保证协调准确度的基本方法 无论是采用一般及其制造中的无论是采用一般及其制造中的公差配合制度公差配合制度，还，还是采用是采用模线样板方法模线样板方法作为飞机制造中保证互换性的方作为飞机制造中保证互换性的方法，产品互换性的基础都是保证法，产品互换性的基础都是保证制造准确度与协调准制造准确度与协调准确度。确度。 图纸图纸量具量具工艺装备工艺装备产品产品尺寸传递过程尺寸传递过程3 3种尺寸传递原理的应用种尺寸传递原理的应用按独立制造原则进行协调按独立制造原则进行协调按相互联系原则进行协调按相互联系原则进行协调按相互修配原则进行协调按相互修配原则进行协调当零件按相互联系制造原则进行协调时，零

5、件之间的协调准确度只取决于各零件尺寸单当零件按相互联系制造原则进行协调时，零件之间的协调准确度只取决于各零件尺寸单独传递的那些环节，尺寸传递过程中的公共环节的准确度并不影响零件之间的协调准确独传递的那些环节，尺寸传递过程中的公共环节的准确度并不影响零件之间的协调准确度。度。 三种尺寸传递原则的应用三种尺寸传递原则的应用 n根据飞机构造和制造特点，对于根据飞机构造和制造特点，对于与气动外形有与气动外形有关的零件关的零件应采用相互独立制造原则。应采用相互独立制造原则。n形状复杂的零件采用相互联系制造原则。形状复杂的零件采用相互联系制造原则。n按相互修配原则进行协调，虽然能够保证零件按相互修配原则进

6、行协调，虽然能够保证零件之间有很好的协调性，但不能达到零件互换性之间有很好的协调性，但不能达到零件互换性的要求。的要求。四：零部件公益性分析实例飞机典型零部件设计制造方案 这里指的是裸发，如果是在翼的还有风扇包皮和反推。另外还有些附件了，如燃油泵、液压泵、发电器、起动机、控制计算机和一些电磁阀、活门、作动筒、点火装置、各种液压、燃油、滑油管路和气路，馈线以及控制信号线路等。一般发动机包括五大部件，进气道、压气机、燃烧室、涡轮、尾喷管，然后再大一点的就是齿轮箱。实例飞机典型零部件设计制造方案 进气道进气道压气机压气机 燃烧室燃烧室 尾喷管尾喷管 涡轮涡轮发动机的五大部件发动机的五大部件实例飞机典

7、型零部件设计制造方案 进气道进气道 传统飞机的进气道为形状复杂的大型多曲度管状零件，由于用复合材料体系成型困难，所以多采用铝金属材料。而中温固化玻璃纤维增强环氧树脂体系因其软化点低，易溶于低沸点、低毒溶剂丙酮，成型工艺性能优越，介电性能好，比强度、比模量高等优点而作为先进复合材料体系得到了越来越广泛的应用实例飞机典型零部件设计制造方案成型工艺：必须采用高温固化，成型模具选择必须同时有阴阳模。模具结构：要选择具有足够的强度和刚度的材料以保证表面可以进行预浸料的铺叠及进行预浸料的定型硬化进而保证零件脱模预固化工艺：树脂体系软化点较低，在石膏阳模上完成铺叠后必须进行预固化。固化工艺：固化在热压罐中进

8、行，采用阴模与软模定内外形，真空封袋固化15h，以防止在高温下变形。工艺性分析工艺性分析实例飞机典型零部件设计制造方案压气机压气机飞机发动机的压气机转子叶片形状复杂，精度要求高，特别是高压压气机转子叶片，其尺寸较小，叶型最大厚度一般小于5MM，进排气边缘厚度不大于1MM。要满足这类叶片的加工要求，将此类叶片的叶身表面及内缘板表面进行精密锻造是目前最为有效的工艺方法。实例飞机典型零部件设计制造方案压气机工艺分析压气机工艺分析1、下料：需严格按要求检查下料件重量、端面倒角、原材料直径，用锯床下料时必须注意带锯进给量。2、加热及挤压：杆部直径及头部尺寸需调整至0符合尺寸要求；挤压模具需按一定挤压次数

9、后抛修模具表面；鱼鳞状撕裂缺陷的消除方法是通过实验逐一消除实例飞机典型零部件设计制造方案燃烧室燃烧室1976年综合介绍了国外用电铸的方法制造液体火箭发动机再生冷却燃烧室，如今燃烧室的外壁已采用电铸工艺工艺流程：工艺流程：1、初步预处理2、浇注填料3、表面清理4、涂导电层5、活化处理6、电铸铜 实例飞机典型零部件设计制造方案涡轮涡轮涡轮盘 （也叫飞机叶片安装体） 是发动机重要的热端部件之一。它在极为苛刻的条件下工作，飞行时承受着启动-停车循环中的机械应力和温差引起的热应力的共同作用。 因而要求材料具有足够的力学性能和理化性能，特别是在使用温度范围内要有尽可能高的低周循环疲劳和热疲劳性能，这是确定

10、涡轮盘工作寿命的关键因素。实例飞机典型零部件设计制造方案涡轮盘尺寸及结构如图所示：该零件的图样视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但基准孔精度要求较高，要求表面粗糙度Ra0.8m有些。本零件除径向槽和轴向槽外的其他各表面加工并不困难。径向槽要求表面粗糙度Ra1.6m，要求不高，但深度较大（深75），不易加工。轴向槽的位置在径向槽内，尺寸较小（深5，宽15），故要较精确的保证以上要求比较困难，需改进加工工艺和革新刀具，以保证加工精度和提高加工效率。制造工艺要求制造工艺要求实例飞机典型零部件设计制造方案尾喷管尾喷管 尾喷管类型的选择主要是根据发动机、飞机和任务的综合要求以及适当的权衡分析决定

11、。 对尾喷管的研究主要集中在喷管的内特性和气动载荷两方面。在喷管的内特性方面所考虑的是喷管的推力系数和流量系数随喷管的流动损失、漏气量、冷却空气损失和气流分离损失的变化，供发动机性能计算用。在气动载荷研究方面，要估算作用在主喷管、副喷管调节和外鱼鳞片上的气动载荷，用于零件结构强度设计和作动系统设计。五：工艺与工装初步方案工艺与工装的初步方案首先介绍一下工艺与工装的概念工艺：使各种原材料、半成品加工成为产品的方法和过程。工装：制造过程中所用的各种工具的总称。包括刀具/夹具/模具/量具/检具/辅具/钳工工具/工位器具等。装配单元划分 在进行生产制造之前，首先要自上而下进行部件分解，将其分解为段件、

12、板件和组合件等。划分出设计分离面与工艺分离面。这一步是为了满足生产工艺上的需求。精确度要求分析 接下来是精确度要求分析。 不同的精确度会应用不同的工艺与工装。其大致可分为外形、相对位置、接头配合、功能准确度。装配定位 精确度分析后，开始进行工艺基准设计。它的分类有定位基准、装配基准和测量基准。连接工艺 根据各部件的结构及使用材料选择连接工艺。例如铝合金薄壁结构大量采用铆接。铝合金夹层结构主要采用胶接。连接工艺大致可分为铆接、胶接和焊接。部件装配 在完成上述各步骤后，开始装配、调整、试验和检验。工艺装备 工艺装备选择是与工艺选择同步的。不同的工艺对应着不同的装备。工艺装备可根据零部件的特点划分为

13、标准工艺装备和生产工艺装备。生产工艺装备 生产工艺装备将直接用于产品的加工、成形和装配等各生产过程。例如锻模、夹具刀具等。它的选择直接取决于零部件设计图纸及其性能。装配工艺装备 装配工艺装备与装配工艺密不可分。铆接、焊接和胶接对应着不同的装备。在选择时还应考虑准确度因素。六：讨论 样板等模拟量是否可以取消模拟量的定义通常意义上： 模拟量是指变量在一定范围连续变化的量；也就是在一定范围（定义域）内可以取任意值。模拟量的定义在飞机制造中：模拟量协调（基于模拟量的尺寸传递）模拟量：模线、样板、标准工艺装备等。模拟量协调 传统的飞机制造是利用模线 -样板 - 标准样件 -生产工装等实物模拟量，把飞机的设计要求 （各种数据 ）传递到最后产品上的。模拟量协调的优势 技术理论体系成熟，技术积累深厚，实施经验丰富 很好解决协调关系复杂和外形复杂的工件的协调问题模拟量协调的缺陷 协调先后次序严格，平行作业受到影响 手工劳动量大、周期长、费用高 尺寸传递环节多、路线长，每个环节移形的误差大数字量协调数字量协调 采用数字标工模型控制产品协调准确度的方法是在各级坐标系中，通过标工中的约束关系将产品协调部位尺寸与形状信息通过数字量方式直接传递到产品或生产工艺装备的过程，保证生产用工艺