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)成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司結(jié)構(gòu)件廠，成都 610092）

飛機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)成都飛機工業(yè)（集團）有限責任公司結(jié)構(gòu)件廠，成都 610092）

通過飛機多組耳片槽接頭零件為例子，結(jié)合接頭零件的工藝特點和特定的加工設(shè)備，對接頭零件多組耳片槽的尺寸控制進行了詳細的分析和總結(jié)，解決了零件的加工過程中的余量分配和刀具誤差補償問題，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，廣泛運用于飛機內(nèi)部要實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)操縱的部件上。為了旋轉(zhuǎn)運動的準確實現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)運動中的零件之間常常具有復雜的協(xié)調(diào)關(guān)系。為了在實際的運動中部件之間不發(fā)生干涉，通常要進行嚴格的尺寸和形位公差分配；另外，為了對零件易受沖擊部位的強度和剛性進行強化，也要給予特殊公差進行特別的控制。因此，在零件制造NC程序編制時，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于原始數(shù)模的完整性（比如相切、光順等）。隨著對飛機性能的要求越來越高，整體結(jié)構(gòu)件的應用也越來越廣。整體結(jié)構(gòu)件相比單個零件尺寸與結(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)雖然可以通過幾個單組耳片槽零件通過裝配連接的方法來實現(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械加工中出現(xiàn)了許多超差現(xiàn)象，因此有必要進行一些拋磚引玉的討論。

本文對某多組耳片槽接頭零件的耳片槽加工作了比較詳細的分析和闡述，重點論述了在立臥轉(zhuǎn)換數(shù)控機床上加工耳片槽時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。

1　零件的結(jié)構(gòu)與工藝分析

1.1零件結(jié)構(gòu)特點

零件屬整體接頭類零件，可以看作3個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）。為了避免裝配時的干涉和加強結(jié)構(gòu)強度的需要，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，需要通過不斷的試驗調(diào)整才能保證最終要求。

圖1　耳片槽簡圖

圖2　耳片槽尺寸及公差簡圖

2　零件的工藝方案設(shè)計

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

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,采取血液檢驗效果較佳,可根據(jù)紅MCHC、RDW等指標差異,進行疾病鑒別,便于下一步治療方案的制定及實施。

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，導致槽寬尺寸的變化，應將耳片槽加工安排在零件內(nèi)外形粗加工之后。同時，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確度的操縱機構(gòu)，耳片鉸鏈結(jié)構(gòu)的零件在加工時要嚴格控制重復定位誤差的累積，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構(gòu)運動要求。對于有些要求，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該嚴格控制。減少裝夾次數(shù)是減少重復定位誤差累積的有效途徑。

為了保證精度，三處耳片槽應一次裝夾加工完成，所以采用零件水平裝夾，刀具臥式加工方式。這時，零件的最大平面可以水平地放在機床的工作臺面上，定位的準確性和裝夾的穩(wěn)定性最佳。為了滿足裝夾要求，選擇五軸立臥轉(zhuǎn)換機床DMC125U2加工，機床結(jié)構(gòu)如圖3所示。機床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)分別進刀加工，加工完一側(cè)耳片槽后如圖4所示，工作臺旋轉(zhuǎn)180°加工另一側(cè)耳片槽，如圖5所示。

圖3　DMC125U2機床結(jié)構(gòu)簡圖

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，我們選用T型三面刃銑刀來加工耳片槽。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，相應增加刀盤直徑。通過計算和比較，我們使用兩把不同直徑的T型銑刀，如圖6、圖7所示，分段對窄槽進行加工。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，可以在深度較淺的時候使用小直徑φ100刀具，提高加工時的剛性，切削速度相應也可以高一點；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)控機床的不斷普及，數(shù)控加工技術(shù)已廣泛運用在飛機結(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，應重點考慮以下四個因素：

1）加工策略

粗加工時，槽寬方向刀具沿槽子中心切入，刀具的厚度7mm，因此相當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，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余量予以補償（余量0.2mm含刀具誤差補償）。補償可以通過修改數(shù)?；騈C程序參數(shù)設(shè)定予以實現(xiàn)。此時，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）刀具誤差補償

刀具的厚度為7（+0.09/0），按圖9所示進行補償。加工時，T型刀底部準確對刀，與底部相對的另一側(cè)刀具切削部位反映出T型刀具的厚度誤差。因此，耳片厚

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

圖9　刀具誤差補償示意圖

圖10　零件開槽時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

通過對耳片槽加工中影響加工精度的主要因素進行分析和控制，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。隨著對飛機性能要求的不斷提高，特殊結(jié)構(gòu)會出現(xiàn)的越來越多，而且協(xié)調(diào)要求也會越來越復雜，在特定設(shè)備條件下的誤差控制會對零件制造帶來極大挑戰(zhàn)。我們應當勤于思考，善于在生產(chǎn)實踐中不斷思考和總結(jié)，通過積累，不斷豐富我們的經(jīng)驗。

［1］ 《航空制造工程手冊》總編委會.航空制造工程手冊.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》總編委會.航空制造工程手冊.飛機機械加工［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，主要從事飛機中小結(jié)構(gòu)件工藝和數(shù)控程編工作。