Research on machining processing method of multiple group lug pockets of an aircraft fitting part

雷光林LEI Guang-lin（中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司結(jié)構(gòu)件廠，成都 610092）

飛機(jī)接頭類零件多組耳片槽加工工藝方法研究

Research on machining processing method of multiple group lug pockets of an aircraft fitting part

雷光林
LEI Guang-lin
（中航工業(yè)成都飛機(jī)工業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司結(jié)構(gòu)件廠，成都 610092）

通過(guò)飛機(jī)多組耳片槽接頭零件為例子，結(jié)合接頭零件的工藝特點(diǎn)和特定的加工設(shè)備，對(duì)接頭零件多組耳片槽的尺寸控制進(jìn)行了詳細(xì)的分析和總結(jié)，解決了零件的加工過(guò)程中的余量分配和刀具誤差補(bǔ)償問題，為類似結(jié)構(gòu)零件的加工提供一些借鑒。

耳片槽；槽寬；耳片厚度；加工

0　引言

在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中，多組耳片槽接頭零件作為一種常見的連接方式，廣泛運(yùn)用于飛機(jī)內(nèi)部要實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)操縱的部件上。為了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中的零件之間常常具有復(fù)雜的協(xié)調(diào)關(guān)系。為了在實(shí)際的運(yùn)動(dòng)中部件之間不發(fā)生干涉，通常要進(jìn)行嚴(yán)格的尺寸和形位公差分配；另外，為了對(duì)零件易受沖擊部位的強(qiáng)度和剛性進(jìn)行強(qiáng)化，也要給予特殊公差進(jìn)行特別的控制。因此，在零件制造NC程序編制時(shí)，就必須要在原始理論數(shù)模（基于名義尺寸建立）基礎(chǔ)上進(jìn)行修改或程序余量偏置，以便保證這些特殊的尺寸和形位公差要求，并且最終還要保證加工出的零件相對(duì)于原始數(shù)模的完整性（比如相切、光順等）。隨著對(duì)飛機(jī)性能的要求越來(lái)越高，整體結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用也越來(lái)越廣。整體結(jié)構(gòu)件相比單個(gè)零件尺寸與結(jié)構(gòu)變化很大，給定位、裝夾和加工造成很大的不便。雖然此類零件結(jié)構(gòu)雖然可以通過(guò)幾個(gè)單組耳片槽零件通過(guò)裝配連接的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的功能以減輕制造難度，但裝配協(xié)調(diào)性和結(jié)構(gòu)剛性都不如整體式結(jié)構(gòu)的零件。由于在多組耳片槽接頭零件的耳片槽的機(jī)械加工中出現(xiàn)了許多超差現(xiàn)象，因此有必要進(jìn)行一些拋磚引玉的討論。

本文對(duì)某多組耳片槽接頭零件的耳片槽加工作了比較詳細(xì)的分析和闡述，重點(diǎn)論述了在立臥轉(zhuǎn)換數(shù)控機(jī)床上加工耳片槽時(shí)槽寬和耳片厚度的尺寸公差控制方法，為后續(xù)類似零件的生產(chǎn)提供一些值得借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

1　零件的結(jié)構(gòu)與工藝分析

1.1零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

零件屬整體接頭類零件，可以看作3個(gè)單組耳片槽零件的結(jié)合體。其外廓尺寸為373.2×168×118.9mm（如圖1所示），零件端頭為典型的操縱機(jī)構(gòu)的耳片鉸鏈結(jié)構(gòu)，共有3組共六處耳片，每一組耳片構(gòu)成一個(gè)寬9mm、槽底由R73mm定義的窄深槽，深度約66mm（如圖2所示）。為了避免裝配時(shí)的干涉和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的需要，槽寬和耳片厚度尺寸的公差都取正差+0.2/0。

1.2零件加工難點(diǎn)分析：

1）9mm寬的耳片槽，底部為圓弧結(jié)構(gòu)，若采用立銑刀加工，刀具長(zhǎng)徑比大，加工效率低，很容易斷刀。

2）由于零件材料為7050-T7451鋁合金，通常在低剛性的耳片結(jié)構(gòu)窄深槽加工中會(huì)產(chǎn)生槽口回彈收口現(xiàn)象，以及由于槽口回彈收口而引起的材料多切現(xiàn)象，容易造成槽寬和耳片厚度上部小下部大的現(xiàn)象，耳片厚度和槽寬的加工精度難以保證；尤其在尺寸精度比較高的情況下，需要通過(guò)不斷的試驗(yàn)調(diào)整才能保證最終要求。

圖1　耳片槽簡(jiǎn)圖

圖2　耳片槽尺寸及公差簡(jiǎn)圖

2　零件的工藝方案設(shè)計(jì)

多組耳片槽鉸鏈結(jié)構(gòu)作為飛機(jī)操縱機(jī)構(gòu)中常用的零件結(jié)構(gòu)，其工藝方法的選擇對(duì)耳片槽質(zhì)量的保證具有重大影響，且成熟的方法對(duì)其他類似結(jié)構(gòu)零件的加工具有重要的指導(dǎo)作用，以提高零件質(zhì)量和加工效率為首要目的，進(jìn)行工藝方案設(shè)計(jì)。

2.1耳片槽加工工序在零件工藝方案中的安排

由于兒童貧血原因多樣性,在小兒貧血鑒別中,采取血液檢驗(yàn)效果較佳,可根據(jù)紅MCHC、RDW等指標(biāo)差異,進(jìn)行疾病鑒別,便于下一步治療方案的制定及實(shí)施。

為了減少零件粗加工后的變形引起耳片槽的變形及槽口收縮，導(dǎo)致槽寬尺寸的變化，應(yīng)將耳片槽加工安排在零件內(nèi)外形粗加工之后。同時(shí)，考慮到耳片槽窄且底部為圓弧，采用T型銑刀加工耳片槽。所以零件的加工工藝方案安排如下：

基準(zhǔn)加工—粗加工內(nèi)外形-鉆耳片初孔—加工耳片槽—精加工耳片孔—鉗工打磨。

2.2設(shè)備與裝夾方案

由于此類結(jié)構(gòu)零件一般用于需要高準(zhǔn)確度的操縱機(jī)構(gòu)，耳片鉸鏈結(jié)構(gòu)的零件在加工時(shí)要嚴(yán)格控制重復(fù)定位誤差的累積，定位誤差的累積有可能使零件的精度不能滿足高精度的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)要求。對(duì)于有些要求，比如耳片之間的平行度、耳片孔的同軸度，即使未作特別要求也應(yīng)該嚴(yán)格控制。減少裝夾次數(shù)是減少重復(fù)定位誤差累積的有效途徑。

為了保證精度，三處耳片槽應(yīng)一次裝夾加工完成，所以采用零件水平裝夾，刀具臥式加工方式。這時(shí)，零件的最大平面可以水平地放在機(jī)床的工作臺(tái)面上，定位的準(zhǔn)確性和裝夾的穩(wěn)定性最佳。為了滿足裝夾要求，選擇五軸立臥轉(zhuǎn)換機(jī)床DMC125U2加工，機(jī)床結(jié)構(gòu)如圖3所示。機(jī)床A擺角范圍+10°～-120°能夠非常方便地在一次裝夾中從立式加工變換到臥式加工，再輔以C軸擺角范圍n×360°，能夠覆蓋零件的大部分加工工位，有效地減少了零件加工中的裝夾次數(shù)和夾具數(shù)量。裝夾次數(shù)和夾具數(shù)量的減少大大避免了重復(fù)定位誤差的產(chǎn)生，從而確保槽寬和耳片厚度尺寸精度要求。

由于零件的寬度為168mm，為了提高加工穩(wěn)定性，刀具懸伸量盡量縮短，因此需從零件寬度方向兩側(cè)分別進(jìn)刀加工，加工完一側(cè)耳片槽后如圖4所示，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)180°加工另一側(cè)耳片槽，如圖5所示。

圖3　DMC125U2機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

圖4　加工一側(cè)耳片槽

圖5　加工另一側(cè)耳片槽

2.3 刀具的選擇

根據(jù)零件結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，我們選用T型三面刃銑刀來(lái)加工耳片槽。由于存在刀柄干涉的影響，槽子底部越深，需要的刀具直徑越大；另外還需考慮刀桿與切削部分的焊接部位的影響，相應(yīng)增加刀盤直徑。通過(guò)計(jì)算和比較，我們使用兩把不同直徑的T型銑刀，如圖6、圖7所示，分段對(duì)窄槽進(jìn)行加工。在T型銑刀厚度7mm不變的情況下，直徑越大，刀具的剛性越差。因此，選用兩把不同直徑的T型銑刀加工時(shí)，可以在深度較淺的時(shí)候使用小直徑φ100刀具，提高加工時(shí)的剛性，切削速度相應(yīng)也可以高一點(diǎn)；而大直徑φ140刀具將槽子加工到最終要求。這樣選擇刀具有助于在保證加工要求的基礎(chǔ)上盡可能提高生產(chǎn)生產(chǎn)效率。

圖6　φ100三面刃T型銑刀

圖7　φ144三面刃T型銑刀

2.4耳片槽程編策略及參數(shù)選擇

隨著數(shù)控機(jī)床的不斷普及，數(shù)控加工技術(shù)已廣泛運(yùn)用在飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件的生產(chǎn)中。因此，作為數(shù)控加工的重要階段，NC程序的編制也就成了影響數(shù)控加工質(zhì)量的主要因素。在耳片槽NC程序的編制中，應(yīng)重點(diǎn)考慮以下四個(gè)因素：

1）加工策略

粗加工時(shí)，槽寬方向刀具沿槽子中心切入，刀具的厚度7mm，因此相當(dāng)于槽寬方向槽子兩端各留1mm余量，槽子底部R73留0.5mm余量。精加工時(shí)，先將槽子兩端各留1mm余量去除，槽子底部R73留0.5mm余量，然后在槽寬方向上按“中間-其中一端-另一端”的加工順序?qū)73加工到位。此加工策略能有效消除鋁合金窄深槽槽口回彈收口現(xiàn)象，保證槽寬和耳片槽厚度尺寸。

2）尺寸公差補(bǔ)償

從圖2所知，槽寬尺寸和耳片厚度尺寸均為9 （+0.2/0），在開槽前單組耳片槽最外端各留0.1mm余量予以補(bǔ)償（余量0.2mm含刀具誤差補(bǔ)償）。補(bǔ)償可以通過(guò)修改數(shù)?；騈C程序參數(shù)設(shè)定予以實(shí)現(xiàn)。此時(shí)，尺寸控制如圖8所示。

圖8　零件開槽前后耳片厚度尺寸控制

3）刀具誤差補(bǔ)償

刀具的厚度為7（+0.09/0），按圖9所示進(jìn)行補(bǔ)償。加工時(shí)，T型刀底部準(zhǔn)確對(duì)刀，與底部相對(duì)的另一側(cè)刀具切削部位反映出T型刀具的厚度誤差。因此，耳片厚

【】【】度應(yīng)相應(yīng)給出余量補(bǔ)償，同時(shí)將槽寬尺寸控制在公差范圍內(nèi)。此時(shí)，尺寸控制按如圖10所示。

圖9　刀具誤差補(bǔ)償示意圖

圖10　零件開槽時(shí)槽寬和耳片厚度尺寸控制

4）切削參數(shù)的選擇

表1　T型銑刀的加工參數(shù)選擇

3　結(jié)論

通過(guò)對(duì)耳片槽加工中影響加工精度的主要因素進(jìn)行分析和控制，有效保證了耳片槽和耳片厚度的尺寸及公差，確保了零件質(zhì)量。隨著對(duì)飛機(jī)性能要求的不斷提高，特殊結(jié)構(gòu)會(huì)出現(xiàn)的越來(lái)越多，而且協(xié)調(diào)要求也會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，在特定設(shè)備條件下的誤差控制會(huì)對(duì)零件制造帶來(lái)極大挑戰(zhàn)。我們應(yīng)當(dāng)勤于思考，善于在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷思考和總結(jié)，通過(guò)積累，不斷豐富我們的經(jīng)驗(yàn)。

［1］ 《航空制造工程手冊(cè)》總編委會(huì).航空制造工程手冊(cè).金屬切削加工［M］.北京：航空工業(yè)出版社，1994.

［2］ 《航空制造工程手冊(cè)》總編委會(huì).航空制造工程手冊(cè).飛機(jī)機(jī)械加工［M］.北京：航空工業(yè)出版社，1994.

TH162+.1

A

1009-0134（2016）08-0070-04

2016-04-28

雷光林（1971 -），男，四川成都人，工程師，本科，主要從事飛機(jī)中小結(jié)構(gòu)件工藝和數(shù)控程編工作。