XIAOZHONGMING

2017-3-3  来源：中航工业南方航空工业(集团)有限公司  作者：黄袖清，申小卫，郑学著，陈艳芳

      摘要:喷射油道是一种高精度旋转雾化喷嘴，其非连续窄深端槽、窄深槽、3／4圆弧窄端槽为行业内少见结构。通过分析喷射油道特有结构的加工工艺，摸索油孔尺寸与燃油流量的匹配关系，解决了非连续深窄端槽、窄深槽、细微孔电火花成形加工、3／4圆弧窄端槽高效数控加工、高精度喷嘴孔流量调试等关键技术瓶颈，具有一定的指导意义和广阔的应用前景。


      关键词:雾化喷嘴；电火花加工；数控加工；流量调试


      作为航空发动机燃烧室的重要元件，喷射油道的主要功用是将来自燃道的燃油经6个m0．79±0．Olmm的油孑L喷到甩油盘，然后由转速达52440r／min的甩油盘的油孑L将燃油雾化后喷人燃烧室，在火焰筒内燃烧，为航空发动机提供动力。喷射油道与离心式、直流式喷嘴不仅从结构上有较大差异，而且在加工工艺方面也具有特殊性，国内开展此方面的研究很少。本文在电火花、数控加工等传统制造工艺基础上，通过采用Edgecam数控编程软件开发了加工3／4圆弧窄端槽的专用模块，并结合理想流体流量计算公式，开辟了一条旋转雾化喷嘴制造的新途径。


      1.非连续深窄端槽、窄深槽、细微孔电火花成形加工技术


      喷射油道腰形槽槽宽2．5mm、槽深28．2ram(深宽比为I I．28)，非连续深窄端槽槽宽2．7mm、槽深6．6mm，该结构采用机械加工刀具悬伸长，易发弹，磨损快，易折断；6个00．79 4-0．01mm的油孑L在圆柱面上，机加加工钻头易发飘，尺寸精度难以控制。通过采用电火

图1 成形电极

      花加工，选择成形电极(见图1)和合适的加工参数(电压N一105V，加工条件108#，脉冲宽度13“s，脉冲间隙07仙s，放电间隙0．19mm，安全间隙0．28mm)，不仅加工效率显著提高，制造成本大大降低，而且窄端槽、窄深槽、细微孑L的加工质量也得到了有效地保证。


      2. 3／4圆弧窄端槽高效数控加工技术


      3／4圆弧窄端槽槽宽3mm、槽深2．5mm，通常采用电火花加工，但是加工效率非常低，通过比较UG、Mastercam和Edgecam3种软件在加工3／4圆弧窄端槽的编程应用，确定采用Edgecam七轴编程软件进行轮廓螺旋铣编程，建立轮廓螺旋铣编程模块，优化加工参数，采用VERICUT软件对刀具路径进行模拟仿真，通过数控选刀系统选刀(图2)，使用带涂层外购铣刀实现3／4圆弧窄端槽的高效数控加工。解决了采用电火花加工表面呈黑色(图3)，表面粗糙度差，加工效率低等关键技术质量问题，加工效率提高了约80％。

      若燃油为理想流体，不考虑摩擦，且零件质量满足图样要求，由柏努力方程、动量矩守恒定律、连续方程等，可得通过喷嘴的燃油容积流量为：





      3.高精度喷嘴孔流量调试技术

表1 唢嘴孔径修正后流量试验数扔

      量会随着喷嘴孔径的增加而变大。为了平衡总流量和单孑L流量，加工喷嘴孔时需不断修正孔径尺寸，使喷射油道组合总流量和单孔流量分布不均匀度合格。对于同一零件的同一喷油孔，在同样的试验技术条件下，其参数μ、g、△P、P的变化可忽略不计，从而推出简易流量计算公式：Q=fA：(厂为常数)。根据起始孔径(2r。)流量试验得出的流量实际值(O。)，按公式





      可计算出合格流量(Q：)对应的孔径值(2吃)，然后根据试验结果对孔径尺寸进行修正，使喷射油道组合总流量控制在(230—260)L／h，单孔流量分布不均匀度控制在0．93—1．07，以解决了给定孔径不能满足给定流量值时，喷油孔返修孔径无法确定的问题。喷射油道原喷嘴孔尺寸为(P0．76(+0．02，0mm)，修正后孔径值为中0．79±0．01mm；流量试验合格率由70％提高到100％(具体数据见表1)，返修率由100％下降至0，有效保证了发动机使用性能。

图4 改进前、后工艺路线

      4.自动氩弧焊技术


      油道与盖板焊后会产生一定变形，需要留有一定的余量进行精加工，而余量过多时易造成焊缝处漏泵(因熔深不够)，通过摸索熔深的大小，将焊后加工余量由0．4调整为0．2。为保证焊缝的均匀性，焊接方式由手动焊接改为自动氩弧焊，加工工艺调整见图4，红色线框内为改动工序。


      5.多余物防护技术


      喷射油道组合油路复杂，通过分析油路结构和特征，对所有机加工序、特种工序、试验工序、检验工序的油路进口和出口采取保护装置，封死油路口，以防铁屑掉进去，加工后装上防护罩装入袋子后入箱。


      6.结论


      ①采用Edgeeam七轴编程软件进行轮廓螺旋铣编程加工3／4圆弧窄端槽，零件尺寸技术条件合格率由0提高到100％，JJu工．效率较项目研究前提高了80％。


      ②采用成型电极和电火花成型技术，实现了窄深槽成型加工，大大提高了航空发动机制造的自主创新能力。


      ③采用流量调试与孔径加工同步技术，使流量试验合格率提高了25％～30％，返修率下降了100％，有效地保证了零件加工质量，喷嘴流量调试效率得到显著提高。


      本文针对航空发动机燃烧室重要件喷射油道的结构特点及难点，通过合理选择电火花加工参数、采用数控高效加工3／4圆弧窄端槽、确定流量试验与喷油孑L孑L径等自主创新技术原理，保证了非连续深窄端槽、窄深槽、细微孔尺寸精度和表面质量，确定了喷嘴流量与孑L径尺寸的匹配关系，为新涡轴、新涡浆等四代机、五代机研制打下了坚实的基础。