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NX在航空发动机机匣铣加工中的应用

发布时间:2014-01-16 作者:俸跃伟 燕凯 赵明  来源:万方数据
本文以航空发动机某典型对开机匣为例,介绍了航空机匣的主要结构特点,并简单介绍了NX软件在机匣类零件上经常使用的同步建模和多轴铣加工两个典型的设计和加工模块。通过NX同步建模功能对该典型零件数控模型修改的应用实例,以及多轴铣加工模块在零件外型大面和清根加工的应用实例,论述了NX软件在机匣加工工序模型创建和多轴数控程序编制中高效的实用性。

一、引言

  航空发动机机匣零件作为其上的重要承力部件,起着连接、承载、支撑及包容等作用,内部通常与转子部件间隙相配,为完整环形结构,而外部型面比较复杂,通常有加强筋或起连接作用的凸台和安装座等结构,而且多呈空间结构,因此机匣零件外部型面主要采用多轴数控铣削加工。机匣零件由于其对气流的包容作用,根据作用不同,零件呈直筒环形结构和锥体环形结构。直筒环形结构外型面采用4坐标铣加工设备就可完成加工,而锥体环形结构外表面则需要使用5坐标加工设备才能完成。多轴数控程序的编制相对比较复杂,手工编制该类数控程序比较困难,程序编制不可视、不直观,容易出现编程错误,而且修改非常困难,因此通常利用三维辅助设计制造软件进行可视化自动编程,提高编程效率并降低数控程序出错风险。

 NX软件是集CAD/CAE/CAM于一体的工程设计软件,具有直观可视的人机交互界面。NX软件不仅具有强大的通用设计功能,其同步化建模功能,使三维模型的修改创建更加容易,在数控加工工艺的工序模型创建中非常实用。NX CAM系统易于使用的加工功能,可以高效解决所有零件从普通点位到复杂车、铣的数控刀轨生成、仿真和加工验证。

  NX软件在国内航空制造领域已相当普及,现代航空发动机基本都基于NX软件设计和制造,尤其是机匣等复杂零件的数控车、铣加工,大多利用NX CAM模块进行数控程序的编制设计和输出,极大地降低了编程难度、提高了编程效率和质量。

二、航空机匣典型结构

  航空机匣按结构分为整体环形、对开环形等类型,整体环形机匣通常内外型面都呈整体圆环结构,因此主要采用车加工完成,对开环形的外型面有纵向安装边和安装座凸台等结构,因此需要使用多轴数控铣加工。

  图1所示为比较简单的某典型对开机匣零件设计局部模型,该零件内表面和前后安装边是光滑的圆环面,外表面有安装座和加强筋等不规则凸起,而且该零件呈锥体结构,需要编制5轴数控加工程序,使用5坐标加工设备才能完成外型面的铣加工。

某对开机匣局部模型

图1 某对开机匣局部模型

三、机匣加工常用NX功能模块

  1.同步建模模块

  传统的建模方式是基于历史的模型创建,在NX等设计软件中按有序的特征建立与编辑模型,对于利用设计意图构入草图和创建设计模型部件非常有用,但是对于在已有模型的基础上进行修改比较复杂。同步技术提供一个可独立于历史的基于特征的建模技术,利用该技术修改模型无需过多考虑其由来、相关性或特征历史,大大降低了浪费在重构或转换几何体上的时间。同步建模可以利用参数化特征而无特征历史的限制。主要适用于由解析面(如平面、柱面、锥面、球面和环面)组成的模型,主要用于设计变更,而非添加新面或执行布尔操作。同步建模可以修改一个或多个已有面并使相邻面适应此改变。同步建模操作模块及相关命令,如图2所示。

同步建模工具条

图2 同步建模工具条

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