某型殼體類零件加工難點(diǎn)解決

■ 中航工業(yè)金城南京機(jī)電液壓工程研究中心 （江蘇 211106）

王海儉 繆國峰

防逆轉(zhuǎn)殼體材料采用7A09合金，由φ450mm×650mm的鍛件機(jī)加工而成。該零件在航空附件中屬于大型鍛造類零件，去除余量較多，變形較大，并有很多精度要求高的尺寸和形位公差，定位裝夾困難，加工難度大。

1. 零件特性分析

（1）材料特性分析：防逆轉(zhuǎn)殼體材料采用7A09合金，該材料為鋁-鋅-鎂-銅系可熱處理強(qiáng)化的高強(qiáng)度變形鋁合金，常溫具有良好的成形性能、良好的切削性能，具有令人滿意的斷裂韌度以及優(yōu)異的耐應(yīng)力腐蝕性能。

（ 2 ） 技 術(shù) 要 求 分 析：φ250mm孔為防逆轉(zhuǎn)殼體的中心基準(zhǔn)，諸多尺寸以及形位公差都以此定位，為加工關(guān)鍵控制點(diǎn)?？v覽零件結(jié)構(gòu)形式及尺寸要求（見附圖），歸納出其技術(shù)難點(diǎn)有如下4點(diǎn)：①耳軸以及內(nèi)孔的變形控制。②φ 250m m孔公差0.025mm，孔的圓柱度0.02mm，對于底面跳動(dòng)0.03mm。③兩耳軸相對于中間孔位置度0.03m m。④φ250mm孔底部表面粗糙度值Ra=0.8μm。

2. 工藝特性分析

（1）內(nèi)應(yīng)力狀況：通常由鍛件機(jī)加工而成產(chǎn)品，存在較大內(nèi)應(yīng)力。該零件為鍛件，體積大且形狀不規(guī)則，去除材料多，內(nèi)應(yīng)力變形影響甚大。隨著零件的內(nèi)應(yīng)力逐步釋放， 中間孔φ250+0.039+0.014m m易橢圓變形，兩耳也同時(shí)產(chǎn)生移位變形，同時(shí)造成已形成的尺寸及技術(shù)要求偏離，導(dǎo)致每個(gè)產(chǎn)品在工序完成后的狀態(tài)均不同，嚴(yán)重影響零件的加工穩(wěn)定性。

（2）裝夾狀況：零件的裝夾方式也是影響尺寸和位置度的重要因素。該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)造成其缺少穩(wěn)固的壓緊部位，而若采用多點(diǎn)壓緊方式，則給零件施加的壓緊力會(huì)不均衡，且壓緊力大小的控制也相當(dāng)困難。另外，當(dāng)壓緊力去除時(shí)，零件的受力狀態(tài)發(fā)生變化，其形狀也會(huì)隨之改變。

（3）切削狀況：雖然鋁合金具有良好的切削性能，但對于該零件的φ 250+0.039+0.014m m孔，其深達(dá)到400mm，屬于大深沉孔加工，刀具的選用也是影響加工質(zhì)量的重要因素。由于所需加工刀具的刀柄較長，其柄徑又受刀座容徑限制，整體剛性較差，加工中易產(chǎn)生顫振，形成口大里小的錐形孔。另外，對于沉孔底面的加工，其表面粗糙度也不易保證。

防逆轉(zhuǎn)殼體圖

3. 應(yīng)對措施

（1）工藝路線的安排。在試切銑凸耳中，發(fā)現(xiàn)兩耳軸立刻往中間收縮了3mm，隨之應(yīng)力不斷釋放。在這樣嚴(yán)重的應(yīng)力變形之下，必須安排去應(yīng)力熱處理以消除其變形。實(shí)際加工路線安排如下：粗加工→粗銑凸耳→去應(yīng)力→粗加工→粗銑凸耳→去應(yīng)力→精加工內(nèi)孔。在經(jīng)過兩次去應(yīng)力之后，確保絕大部分內(nèi)應(yīng)力已經(jīng)充分釋放的前提下，再安排精加工，既能夠保證產(chǎn)品耳軸以及內(nèi)孔不變形，又便于達(dá)到保證產(chǎn)品性能所要求的尺寸精度，提高加工的穩(wěn)定性。

（2）裝夾方式的調(diào)整。如附圖所示，用傳統(tǒng)的壓緊方式，A面定位，B面壓緊，然后加工中間孔C到φ250+0.039+0.014mm，在松開壓緊面后，壓緊力消失，產(chǎn)品各部分之間產(chǎn)生相互作用的內(nèi)力，力圖回復(fù)到變形前的位置，尺寸就會(huì)發(fā)生變化，公差難以保證，圓柱度0.02mm的要求很難達(dá)到，同時(shí)該孔作為基準(zhǔn)孔，與兩耳軸孔的位置度0.03mm也難以實(shí)現(xiàn)。

現(xiàn)采用A面定位，B面壓緊，且A面采用螺桿反向拉緊的方式來加工，將加工內(nèi)容分為粗、精加工。粗加工時(shí)，A面定位且反向拉緊，再用B面壓緊，去除大部分余量，在兩重壓緊模式下，加工時(shí)的切削力以及產(chǎn)生的振動(dòng)也不足以使零件松動(dòng)移位，單邊預(yù)留0.2mm的余量以便精加工；精加工時(shí)，去除B面壓緊，僅靠A面定位且螺桿反向拉緊，將零件完全放松，使工件在粗加工時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)外應(yīng)力與壓緊變形得到有效釋放，再將零件以相對較小的力量反向拉緊，進(jìn)行小余量精加工， 再次加工中間孔C 到φ250+0.039+0.014mm。

采用這種裝夾方式，粗加工時(shí)，兩重壓緊，除去大部分余量；在精加工時(shí)，去除余量較少，切削力很小，沒有外在徑向壓力，僅靠底部拉力作用，加工結(jié)束后，松開A面反向拉緊，所測量得出的尺寸也不會(huì)變化，不僅保證產(chǎn)品不變形，尺寸能夠滿足，圓柱度0.02mm也能保證，位置度也能滿足，同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

（3）加工刀具的選用。根據(jù)現(xiàn)有條件以及考慮加工的經(jīng)濟(jì)性，考慮使用硬質(zhì)合金刀片加工：硬質(zhì)合金的切削性能比較好，刀具壽度比較高。為保證加工的表面質(zhì)量，加工時(shí)應(yīng)注意保持刀具的鋒利。切削液采用普通的酸堿值適宜的乳化切削液，其輸送管是通過刀桿并固定在刀座上，使切削液可以直接噴向刀片，并將切屑從工件上沖走。

在實(shí)際加工過程中，用某品牌的硬質(zhì)合金鏜刀片加工該孔，為保證孔的表面粗糙度值Ra=0.8μmm以及公差要求，通過多次試加工得出切削參數(shù)如下：留精鏜加工余量0.2～0.4m m為宜，主軸轉(zhuǎn)速400～500r/min，刀具進(jìn)給速度F=10～30mm/min。

這樣既能保證產(chǎn)品的尺寸以及各位置度要求，使產(chǎn)品的表面粗糙度值Ra=0.8μm，又因?yàn)橛操|(zhì)合金的耐用性，不需要經(jīng)常換刀片，非常適合批量生產(chǎn)，從而提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。

4. 結(jié)語

從幾次加工結(jié)果來看，按現(xiàn)有加工路線、裝夾方式以及切削刀具，在加工過程中嚴(yán)格執(zhí)行，都能達(dá)到零件圖所需要求，滿足裝配需求，實(shí)現(xiàn)整個(gè)部件所需達(dá)到的性能。

通過本研究，使得某型防逆轉(zhuǎn)殼體的加工過程得到優(yōu)化，工藝得到改進(jìn)，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了加工效率，對其他類似殼體類零件的加工具有很好的參考價(jià)值。

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