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        多孔薄壁鋁合金殼體加工工藝研究

        2017-08-10 02:35:23
        中國設(shè)備工程 2017年15期
        關(guān)鍵詞:粗加工精加工裝夾

        (中國航發(fā)貴州紅林航空動力控制科技有限公司,貴州 貴陽 550009)

        多孔薄壁鋁合金殼體加工工藝研究

        郎俊峰

        (中國航發(fā)貴州紅林航空動力控制科技有限公司,貴州 貴陽 550009)

        本文主要闡述了對多孔、薄壁鋁合金零件在冷加工過程中的工藝思路,以及在整個加工過程中對各加工難點的加工方法說明,對類似零件提供加工經(jīng)驗。

        殼體;鋁合金;薄壁;多孔

        隨著國際航空轉(zhuǎn)包產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展,客戶之間的合作也趨于密切,零件加工的難度也由最初的單一,簡單化零件,發(fā)展到復(fù)合工藝流程的高溫合金異形件,精密組合件,乃至難度較高的多金屬箱式殼體零件。

        由于受飛機自身重量的限制,許多殼體類零件的材料更傾向于鋁合金材料。如材料牌號為L168、6061、2024等這些國際通用的鋁合金。這些類型的材料通過前期的冷加工成型、后期的表面處理,同樣可以達(dá)到很好的耐腐蝕及耐磨性能,在空客、波音乃至我國的C919等各類民用客機中的部件中都有應(yīng)用。

        今天我們研究的是多孔,薄壁非對稱結(jié)構(gòu)的鋁合金殼體的加工方法。

        1 加工難點說明

        (1)零件總計49個孔,零件壁最薄處只有3mm。(2)共14個孔公差在0.01mm以內(nèi),其中7個內(nèi)孔公差為±0.004mm。(3)有4個小孔的位置度公差要求不超過0.025mm。如圖1所示。

        圖1 零件圖

        2 加工方案

        薄壁多孔類的零件在加工上可遵循通用的殼體類零件加工規(guī)律,如圖2所示。即粗加工、半精加工、精加工;其中精加工時可根據(jù)零件具體的外觀形狀、尺寸的公差的要求,通過絎磨、研磨、磨工、精鏜孔等一些精加工工序達(dá)到最終的要求。在設(shè)備精度等級允許的前提下也可以直接加工到最終尺寸。

        圖2 殼體整體的加工流程圖

        從原材料開始,可根據(jù)客戶的要求使用鑄件毛坯或者原始鋁塊開始進(jìn)行加工。使用鑄件的話可在前期粗加工中節(jié)約大量的加工時間。

        (1)在粗加工過程中,壁厚及深度尺寸需為半精加工預(yù)留3mm的尺寸,精密孔尺寸預(yù)留0.5mm。就圖1零件而言,同時要做好后期加工的工藝定位孔。使用工藝定位孔配合銷子進(jìn)行零件的后期加工。工藝孔建議做在零件兩壁成60°夾角,保證在后期加工過程中受力均勻且尺寸穩(wěn)定??壮叽?mm,公差+0.005為宜。如果設(shè)備條件不允許,無法同時加工兩面的話,還需至少再增加兩個工藝孔,及兩邊各兩個定位孔,從而增加在后期精加工階段零件的穩(wěn)定性,見圖3。

        (2)在半精加工階段,可以對所有公差大于0.01mm以上的尺寸加工到位,包括零件的壁厚、型腔以及一些公差在±0.1mm以上的其他尺寸。為了節(jié)約加工時間,所有精加工孔尺寸可選擇預(yù)留0.5mm在精加工時進(jìn)行。這里需要注意的是,零件在半精加工結(jié)束后4小時內(nèi)需進(jìn)行時效去應(yīng)力處理,否則零件在進(jìn)行大量切削后,會釋放大量的應(yīng)力而造成零件變形,見圖4。

        (3)根據(jù)零件不同的材質(zhì),零件的大小,選擇合理的去應(yīng)力溫度和時間,有效的去除零件的機加應(yīng)力,為后期精加工提供有效保障。

        (4)為了保證精加工的高效及穩(wěn)定,在半精加工完成后,可對零件兩個面簡單進(jìn)行一道研面處理,保證兩個面的整體平面度在0.01mm以內(nèi)。

        (5)在精加工階段可根據(jù)自身設(shè)備的條件選擇加工方式。在只有三軸加工中心的時候,需先加工好一個面的精加工尺寸,有條件的話選擇使用熱裝柄裝夾鏜刀;根據(jù)圖紙的需要,有四個孔的位置度需保證在0.025mm之內(nèi),所以在加工好一個面后,需用這個面中的兩個孔作為定位孔,而非之前我們在粗加工時預(yù)留的工藝孔進(jìn)行定位,只有這樣才能有效的保證這個0.025的孔位置度,見圖5。

        圖3 粗加工后的零件

        圖4 半精加工后的零件

        (6)有條件的可直接使用四軸加工中心直接加工兩個面,當(dāng)然,需要制作一套平板夾具做支撐。通過多次試驗,為了最小的避免零件在裝夾和加工期間產(chǎn)生的變形,平板夾具需簡單進(jìn)行熱處理,HRC≥35,裝夾面平面度0.01mm以內(nèi)。平板夾具裝好后拉平找正,調(diào)到要求在0.01以內(nèi)即可。

        圖5 精加工后的零件

        3 注意事項

        (1)由于零件本身屬于加工難度較高,而且公差十分的嚴(yán)格,所以對加工環(huán)境的要求也提出了較高的要求。鑒于零件材料本身屬于鋁件,加之零件整體加工周期較長,所以在零件在加工完成后一定要把零件表面的冷卻液清洗干凈;同時周轉(zhuǎn)及等待加工的過程中,建議使用氣象防銹袋進(jìn)行保護(hù)。

        (2)在零件精加工階段,受零件尺寸公差的影響,一定要在室溫環(huán)境為20℃±1℃的環(huán)境中進(jìn)行加工。

        (3)對于精密孔的測量,建議使用數(shù)顯式三爪內(nèi)徑千分尺對比環(huán)規(guī)進(jìn)行測量,同時使用分組式合金塞規(guī)進(jìn)行輔助測量,確保零件加工的尺寸合格。

        4 結(jié)語

        通過近1年的試制和調(diào)整,摸索出來一套較為完整的加工工藝路線,對于這一類零件的加工提供了寶貴了加工經(jīng)驗。

        TH16

        :B

        :1671-0711(2017)08(上)-0108-02

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