劉川烈

（中航工業(yè)沈飛工業(yè)集團(tuán)數(shù)控加工廠，遼寧 沈陽(yáng) 110850）

模鍛件一直是數(shù)控加工零件中的“瓶頸”，由于其毛料的特殊形式，需多次翻面加工，隨時(shí)倒動(dòng)壓板，加工效率低，加工品質(zhì)不穩(wěn)定，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

1 零件用途

某機(jī)型主起落架輪艙梁，是該飛機(jī)上的一項(xiàng)重要零件，在主起落架輪艙組件中起著重要的支撐作用，為該組件的主要承力構(gòu)件，是起落架組件中的重要零件之一。見圖1，圈中即為主起落架輪艙梁。

圖1 主起落架輪艙組件圖

2 零件分析

2.1 毛料信息

零件的材料牌號(hào)為2D70-T6，材料標(biāo)準(zhǔn)為11-CL-029B，模鍛件，鋁合金模鍛件材料的特性是切削性較好，但變形較大。

2.2 加工公差

加工厚度尺寸的極限偏差為

δ=（1.9～2.5）mm 時(shí)，（+0.1/-0.2）mm；

δ=（2.6～3.0）mm 時(shí)，（+0/-0.3）mm；

δ=（3.6～18）mm時(shí)，（+0/-0.5）mm。

其余未注尺寸公差按HB5800-1999。

3 加工方案

3.1 數(shù)控設(shè)備的選擇

零件的兩端型面角度為32°，內(nèi)外形的幾處下陷角度33°，其余各個(gè)部分角度都不是很大，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的機(jī)床剛性、加工精度、最大角度等各方面參數(shù)，選擇藍(lán)寶地機(jī)床，對(duì)于零件兩端型面可采用行切方式加工，外形閉角下陷可采取在另外一側(cè)單獨(dú)補(bǔ)加工，內(nèi)形閉角下陷余量較小，可鉗工去除。

3.2 加工工藝方案的制定

在模鍛件的加工中，由于其材料易變形，因此工藝方案的制定，必須在控制變形的基礎(chǔ)上，再考慮其他要素。

一般的模鍛件都采取“一面粗銑→翻面粗精銑→再一面精銑”的比較常用的加工方案。一些變形較大零件，為了消除變形甚至采取更多次的翻面，這種加工方案的最大弊端，是效率低，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。

針對(duì)主起落架輪艙梁的具體情況，最有效率的加工方式，就是一次翻面。但是，這樣存在一定風(fēng)險(xiǎn)，必須對(duì)零件進(jìn)行詳細(xì)分析，論證其可行性，結(jié)果如下：

（1）有利方面：

一是從零件結(jié)構(gòu)上看，穩(wěn)定性較好，腹板上的筋條較多，成規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，對(duì)零件的變形有很好的抵御作用；

二是零件腹板的最小厚度為5 mm，緣條的厚度為5～7 mm，筋條的最大厚度8 mm，較大的厚度決定了零件有較好的剛性。

（2）不利方面：

一是一次翻面加工去除余量太大，應(yīng)力原因必然導(dǎo)致零件變形；

二是零件一端的開口部分在，切斷后應(yīng)力的釋放最為劇烈，是整個(gè)零件最易變形的地方，控制開口部分的變形，是控制整個(gè)零件變形的關(guān)鍵之處。

通過對(duì)零件的整體分析，認(rèn)為如果工藝安排合理，措施得當(dāng)，完全可能把變形控制在合理范圍內(nèi)，因此，采取一次翻面加工方式。

3.3 零件的裝夾定位

針對(duì)零件模鍛件毛料的具體形式及加工流程，申請(qǐng)了2套工裝。第一套工裝以2-Φ18H9定位孔及毛料筋高平面定位，第二套工裝以2-Φ18H9定位孔及已加工腹板面定位。

3.4 裝配對(duì)零件提出的要求

在主起落架輪艙組件的裝配中，主起落架輪艙梁的兩處緣條外形、兩端外形是裝配基準(zhǔn)，內(nèi)形封閉槽及兩處內(nèi)形有重要裝配要求。如圖2

圖2 主起落架輪艙梁裝配要求

3.5 刀具的選擇

零件加工中刀具的選擇，依然遵循粗加工時(shí)盡量選擇較大的刀具，半精加工與精加工選擇與零件結(jié)構(gòu)相近的刀具。這里粗加工選擇直徑為Φ 30 mm的刀具，提高效率。

在半精加工、精加工中，選擇直徑為Φ 20 mm銑刀，在余量不大的情況下，Φ 30 mm銑刀與Φ 20 mm銑刀軌跡一樣，選擇Φ 20 mm銑刀是為了給轉(zhuǎn)角留更少的余量，以便清轉(zhuǎn)角。

在主起落架輪艙梁的加工中，多次應(yīng)用了Φ 8 R4 mm銑刀（國(guó)球刀），因?yàn)樵诹慵写嬖诖罅康牟灰?guī)則結(jié)構(gòu)，如內(nèi)形閉角區(qū)、傾斜腹板、轉(zhuǎn)角R4 mm等。

由于寬度14 mm、深度52 mm封閉槽的存在，選用Φ 10 R4 mm銑刀。

零件一端的大孔與內(nèi)形之間的閉角區(qū)域，最小處間隙僅有6.25 mm，這處結(jié)構(gòu)是整個(gè)零件加工刀具選擇最難的地方，綜合考慮各方面因素，選用Φ 6 R3 mm銑刀。

3.6 加工難點(diǎn)

在主起落架輪艙梁的加工中，存在以下較難加工的地方，見圖3。

圖3 主起落架輪艙梁加工難點(diǎn)示意圖

（1）以零件一端的開口部分為代表的零件變形控制，以及翻面加工零件“弓起”的處理。

（2）零件一端的大孔與內(nèi)形之間的閉角區(qū)域最小處間隙，僅有6.25 mm，既保證零件的加工品質(zhì)，又不傷及零件，是加工過程的控制點(diǎn)之一。

（3）在寬度僅為14 mm，深度為52 mm封閉槽的加工中，既保證加工零件加工品質(zhì)與刀具的安全，又要保證兩面加工無(wú)接刀。

（4）由于零件開口處更易變形，因此開口處的大孔兩面接刀的處理，是另一難點(diǎn)。

（5）開口處傾斜腹板結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要多次加工，既保證腹板厚度，又保證去除殘余時(shí)與腹板面接平。

（6）開口處一端與毛料連接處寬度5.5 mm，角度32°，切斷時(shí)如何保證零件不顫動(dòng)，是又一難點(diǎn)。

3.7 加工難點(diǎn)的解決措施

針對(duì)以上加工難點(diǎn)，采取以下措施予以解決：

（1）對(duì)整個(gè)零件進(jìn)行粗加工、半精加工、精加工，做大限度地釋放應(yīng)力。零件一端的開口部分在粗銑階段，就將開口完全銑開，使之充分變形，在零件正面的余量已基本去除的情況下，再進(jìn)行精加工，保證精加工后變形可控。

（2）在第一面加工結(jié)束后，由于去掉了大量的毛料，必然導(dǎo)致零件“弓起”，給第二面的加工帶來(lái)困難，這時(shí)只需將零件壓平即可，粗加工后“弓起”基本消除。

（3）在主起落架輪梁的數(shù)控加工部分中，最危險(xiǎn)的部分就是此處?？紤]零件結(jié)構(gòu)的特殊性與刀具剛性，在現(xiàn)有的刀具中選擇Φ 6 R 3 mm球頭銑刀。

（4）為了保證刀具的剛性及在銑切區(qū)域有一定的活動(dòng)空間，選用Φ 20 R 4銑刀，軸向切深3 mm。在第二面加工時(shí)，要求腹板面與工裝貼合完好，以保證零件的實(shí)際位置與理論相符合。

（5）傾斜腹板是零件最邊緣處，結(jié)構(gòu)性復(fù)雜，穩(wěn)定性差。我們采取預(yù)留光刀程序單個(gè)保腹板，最后逐個(gè)清轉(zhuǎn)角的辦法。

（6）零件開口處結(jié)構(gòu)的切斷處為厚度5.5 mm、長(zhǎng)度115 mm，與腹板面成32°的兩個(gè)傾斜面。32°超出了藍(lán)寶地機(jī)床的角度范圍，由于其結(jié)構(gòu)特殊，無(wú)法常規(guī)去除，因此采取Φ 20 R1 mm銑刀行切，底面留1 mm余量連接的辦法解決。

3.8 內(nèi)形閉角下陷及外形角度下陷的加工

零件內(nèi)形存在3處閉角下陷及1處外形角度下陷。由于機(jī)床角度的原因，數(shù)控?zé)o法加工。對(duì)于內(nèi)形閉角下陷，按與外形開角下陷平行尺寸加工；外形下陷，按劃線尺寸加工。

4 數(shù)控程序的編制

4.1 刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的編制

在粗加刀階段余量較大，因此粗加工階段刀具徑向最大步距15 mm，軸向切深5 mm。在半精加工及精加工階段，為了獲得更好的表面品質(zhì)及保證零件尺寸，加工底面時(shí)刀具徑向步距10 mm，軸向切深1 mm，加工側(cè)面時(shí)，軸向切深5 mm。

4.2 刀具參數(shù)的選擇

在零件加工中，刀具參數(shù)的選擇按數(shù)控程序無(wú)人工干預(yù)的要求設(shè)置，所有程序的參數(shù)不需工人干預(yù)，即可達(dá)到優(yōu)質(zhì)高效的要求。詳見表1。

表1 加工刀具選擇及切削參數(shù)數(shù)值

4.3 轉(zhuǎn)角降速

在零件加工過程中，為了使銑切過程更加順暢，同時(shí)也按照程序無(wú)人工干預(yù)的要求，需要在程序銑切零件轉(zhuǎn)角時(shí)自動(dòng)降速，因此在程序編制時(shí)，設(shè)置轉(zhuǎn)角降速。

4.4 編程容差設(shè)置

對(duì)于粗加工，為了提高效率，容差（Tolerance）設(shè)為加工余量的1/5～1/3。精加工是最終加工，為了保證零件尺寸和表面光潔度，容差一般設(shè)為0.01～0.02 mm。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)加工零件的統(tǒng)計(jì)，一般零件準(zhǔn)備時(shí)間占據(jù)了零件總工時(shí)的很大比例，模鍛件就體現(xiàn)得更加明顯。

在主起落架輪艙梁的加工中，效率較之以前類似零件有非常明顯的提高，原因歸納如下：

第一是零件加工方式的轉(zhuǎn)變。由多次翻面加工，轉(zhuǎn)為一次翻面加工，62 mm×390 mm×770 mm的外廓尺寸，在模鍛件中是較大的零件，能實(shí)現(xiàn)一次翻面加工完，大大提高了效率，縮短生產(chǎn)周期，減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度。在工藝流程設(shè)計(jì)上是一個(gè)創(chuàng)新，一個(gè)大的進(jìn)步，為類似零件的加工提供了重要的參照。

第二是工藝安排合理。模鍛件由于其結(jié)構(gòu)的特殊性，導(dǎo)致在加工過程中需要頻繁倒壓板，另外由于其零件變形，在加工過程中精銑內(nèi)形時(shí)需要保證緣條厚度。經(jīng)過細(xì)致分析，合理安排加工順序，減少倒動(dòng)壓板次數(shù)，并對(duì)銑內(nèi)形程序進(jìn)行拆分，單獨(dú)編制保證緣條厚度的內(nèi)形程序，方便了零件的加工。

通過主起落架輪艙梁的加工，使我們對(duì)模鍛件的加工方式有了更深的了解，對(duì)后續(xù)的模鍛件加工有一定的借鑒意義。

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