中航工业东安发动机厂为空客公司的A320NEO风险合作项目，研制航空发动机辅助动力装置齿轮箱和负载压气机。其中有一种关键零件要求在齿轮轴外径空刀槽内加工12个@0.51士0.04的通气孔（零件壁厚约4mm)，且为斜孔。由于孔径小、尺寸公差相对较为严格、孔的轴线与轴向不垂直、而且加工空间局促，使得传统的钻削方法很难适应。东安发动机厂尝试使用电火花加工方法，可以得到满足要求的零件。但在加工过程中电极产生严重损耗，且电极悬伸较长，在加工过程中电极产生偏摆，导致孔径出现锥度，尺寸加工超差。东安发动机厂经过多次加工试验，加工孔径的一致性较差，无法满足批量加工要求。航空发动机及其辅助动力系统中存在大量的微小孔，由于功能设计要求，孔径变化范围较大，且分布有大量斜孔。因此如果能解决上述为小孔的加工问题，将可以服务于其它功能小孔的加工。目前微小孔、精细结构的高效、高精度加工已成制约该航空发动机辅助动力装置齿轮箱国产化批量生产的瓶颈问题。 本研究针对东安发动机厂某型号航空发动机辅助动力装置齿轮箱关键零部件的系列小孔加工难题，借助哈尔滨工业大学在电火花加工技术方面的长期技术积累，开展专用电火花加工工艺与设备研制，突破脉冲电源、伺服控制系统、微细工具电极精度控制和补偿策略、数控系统、装备集成等关键技术，形成精细结构电火花加工装备，实现一种关键零件微小群孔结构的高精度加工，以此为拓展，解决其它微小孔结构加工问题，提升航空发动机微小孔、精细结构加工的装备与工艺水平。 本研究取得的主要创新性研究成果如下: (1）建立了基于单脉冲和连续脉冲放电的微细电火花加工材料放电蚀除模型，结合间隙流场仿真，揭示了微细电火花加工表面形成过程和规律。 (2）研制了集放电状态特征提取和高品质微能波形控制的高性能电火花加工脉冲电源，提出了伺服控制系统逐级自适应模糊控制策略，提高了微细电火花加工的效率和质量。 (3）进行多轴联动数控系统软件体系建模和功能模块开发，提出了基于扫描体积损耗补偿的电极损耗补偿算法，研制了五轴联动微细电火花加工装备，通过多种工作介质的优化工艺实验，实现了微阵列孔样件的高质量加工。 (4）围绕所研究的微细电火花加工工艺与装备，提出了基于电火花加工的多种复合工艺，包括微细电火花/电解组合加工、微细电火花/微细铣削组合加工、微细电火花/微成型组合工艺、电火花/电弧组合工艺等，实现了多种精微功能结构和复杂三维结构的高效高质量加工，拓展了电火花加工的应用范围。 本项目通过对微细电火花加工技术深入系统的研究，研制出1套航空发动机关键零部件精密数控电火花加工装备，完成了齿轮轴空刀槽上系列倾斜通气孔典型零件的加工，实现了航空发动机关键零部件难加工材料微小群孔样件的高质量加工。项目研究成果目前已应用在中国航发哈尔滨东安发动机有限公司的发动机和辅助动力装置的研制生产过程中，应用该技术的零件合计16种，其价值在整个部件中的占比约为14%。2021年11月应用研究成果形成的该型发动机新增销售收入2300万元以上，经过测算，该技术创造的价值300万元以上。本项目所提供的电火花加工技术主要用于特种材料复杂零件的小孔、槽以及复杂型面的加工，以提升企业的生产配套能力。如某航空发动机辅助动力装置应用本技术加工的16种零件，每种零件的加工数量均在50件以上，具备了年生产能力1000件（套〉以上的加工能力。培养研究生10人，授权发明专利2项、申请发明专利4项，发表SCI检索论文17篇，其中TOP期刊4篇，培养的高端人才已成为行业骨干，开展相关技术培训200余人次。

哈尔滨工业大学

该项目为储备库项目资源，暂无效益分析内容。