NX在航空发动机机匣铣加工中的应用

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。

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。