■ 航空工業(yè)成都凱天電子股份有限公司 （四川成都 610091） 李 浪 易 翔 謝 川 肖水濱

航空機載電子設(shè)備的機箱由于其較惡劣的服役條件，因而有嚴格的“三防”要求。在這種情況下，機箱的制造工藝越來越多地采用整體鑄造取代鈑金連接體和釬焊結(jié)構(gòu)。熔模精密鑄造機箱是目前最廣泛使用的方法，其鑄件精密、復(fù)雜，接近于零件的最終形狀，是一種不經(jīng)加工，直接使用或很少使用加工的工藝手段。熔模精密鑄造機箱的加工和使用已在迅猛發(fā)展。

1. 零件結(jié)構(gòu)及安裝孔系要求

圖1所示箱體組件為某型號飛機的一組慣導(dǎo)部件。該機箱要在飛機的安裝架上實現(xiàn)快裝快換功能，就需要通過該箱體組件上的一組安裝孔系來保證。因飛機在飛行時會發(fā)生很大振動和顛簸，故要求該箱體組件安裝在飛機上的間隙相當(dāng)小，為此必須嚴格滿足箱體上安裝孔系較高的技術(shù)要求。

如圖2所示，該機箱屬于薄壁類精密鑄造零件，外形和內(nèi)腔尺寸較大且形狀復(fù)雜。其中3個φ12H7孔系就是整個機箱與飛機的安裝孔，此組孔系精度要求高，且?guī)缀喂钚。钚〉奈恢枚葹棣?.02mm，垂直度≤0.02mm。

2. 原工藝方案及加工問題分析

該箱體零件的加工工序很長，在一系列的機加尺寸加工完成后，經(jīng)表面陽極化后鑲?cè)牖鶞蕢K再進行加工，待最后組件機箱的加工工序幾乎完成以后，再進行安裝孔系的精密加工。經(jīng)分析會出現(xiàn)以下幾類問題：

圖1 箱體組件

圖 2 機箱孔系位置尺寸

圖3 夾緊點位置

（1）零件夾緊點位置選擇不合理 夾緊點位置如圖3所示。由圖3可知，原工藝方案是以零件上端面為基準面貼在工作臺面，在該零件的夾緊點位置用壓板施加壓力以壓緊零件。由于該零件尺寸大、質(zhì)量大，故施加壓力不能太輕，只能將零件緊緊壓牢。又因受零件高度及壁薄影響，所以施加壓板懸壁較高。在這種情況下進行加工，零件已經(jīng)產(chǎn)生細微變形，零件是在變形狀態(tài)下進行鏜削加工。待加工完成該組孔系后，松開壓板，零件會產(chǎn)生回彈變形，經(jīng)測量該組孔系位置尺寸已經(jīng)超差。因此種回彈變形沒有共性且無法得到控制和補償，故在這種情況下進行加工無法保證該組安裝孔系的位置度合格。

（2）工裝夾具選擇不合理 該零件外形尺寸為600mm×300mm，而安裝孔系分布在零件兩端，由于受到機床工作臺面的影響，無法只從零件的一端完成整組孔系的加工，故只能從零件的兩端分別加工。原工藝方案是將零件安裝在2450型立式坐標鏜床的萬能回轉(zhuǎn)工作臺上加工，該工作臺面是一個φ320mm圓形臺面，可以圍繞中心做360°回轉(zhuǎn)，可以繞Y軸旋轉(zhuǎn)90°。該零件夾壓在萬能工作臺面上進行每件找正拉直即可進行加工，但是該零件外形尺寸長600mm，萬能工作臺的回轉(zhuǎn)直徑最大不能超過450mm，故工作臺面受到零件外形尺寸的干涉，導(dǎo)致無法回轉(zhuǎn)到180°方向上，因而無法加工零件的另一端。此時只能通過二次裝夾、找正來滿足該組孔系的完整加工。對某一批次零件加工出來的3個φ12H7孔系的檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表1，其中X′和Y′數(shù)據(jù)是通過二次裝夾、找正統(tǒng)計出來的。

位置度公式為

式中，F(xiàn)（X）為位置度；X、Y為設(shè)計圖理論值；X′、Y′為實測值。

通過計算得出位置度數(shù)值F（X），從表1可以看出，大部分零件的位置度都是超差的。

（3）位置度變化導(dǎo)致超差 該箱體組件在加工合格放置一段時間后發(fā)現(xiàn)，安裝孔系的位置度隨著時間的變化也在發(fā)生細微變化，造成后期超差。導(dǎo)致后期再次進行返修。分析原因如下：

1）在最后鏜削安裝孔系時，沒區(qū)分粗、精鏜工步內(nèi)容。工藝要求是用φ10mm麻花鉆鉆孔后直接進行鏜削，在用鉆頭預(yù)鉆孔時應(yīng)力過大，在應(yīng)力還沒完全釋放的情況下就進行精鏜。

表1 孔系數(shù)據(jù)統(tǒng)計 （單位：mm）

2）零件經(jīng)過熱處理后，內(nèi)部應(yīng)力未完全釋放就開始加工，導(dǎo)致放置一段時間后，殘余應(yīng)力釋放出來，造成零件輕微變形。

（4）加工效率低 原工藝方案是先按照理論坐標尺寸加工3個φ12H7孔系，此時將孔徑留0.5mm的余量，取下零件進行測量。其中當(dāng)有個別零件合格時，則不進行后續(xù)加工。若有不合格零件，則需根據(jù)測量結(jié)果再次把零件夾壓在回轉(zhuǎn)工作臺上，經(jīng)過一系列找正并且通過計算坐標尺寸，將超差的尺寸修補過來，經(jīng)過反復(fù)多次修補，直至將位置度尺寸加工合格。由此導(dǎo)致80%的時間浪費在裝夾、找正零件和坐標尺寸計算上，無法實現(xiàn)批量生產(chǎn)。

3. 設(shè)計專用夾具及增加工藝凸臺

針對原工藝方案存在的問題，結(jié)合生產(chǎn)實際，設(shè)計出一種專用夾具，如圖4、圖5所示。該專用夾具具有以下優(yōu)點：

1）穩(wěn)定地保證工件的加工精度。用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術(shù)水平的影響，使一批工件的加工精度保持一致。

2）擴大機床的使用范圍。在通用機床上采用專用夾具可以擴大機床的工藝范圍，充分發(fā)揮機床的潛力。

3）提高勞動生產(chǎn)率。使用夾具裝夾工件方便、快捷，減少輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率。在夾具中裝夾后提高了工件的剛性。

4）降低成本。在批量生產(chǎn)使用夾具后，可以使用技術(shù)等級較低的工人，且廢品率下降，顯著降低了生產(chǎn)成本。

圖4 專用夾具示意

圖5 專用夾具實物

該專用夾具由夾具體和過渡定位板組合而成，零件連接定位在過渡板上，過渡板連帶零件可以在夾具體上實現(xiàn)90°和180°旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)高精度的定位（重復(fù)定位精度控制在0.002mm），這樣的夾具促使機箱的裝夾方式也發(fā)生了較大改變，使得我們又從該機箱的鑄造毛坯下手，在如圖6所示相應(yīng)位置增加了工藝凸臺。把壓板的施壓點改在工藝凸臺的相應(yīng)位置上，再進行施壓，這樣就消除了通過夾壓產(chǎn)生的變形，使機箱接近于在自然狀態(tài)下進行加工，如圖7所示。然后在4個工藝凸臺上加工出4個φ6H7定位孔，通過定位孔與夾具過渡板上的φ6mm脹銷定位夾緊，如圖8所示。通過脹銷定位，只需將零件放在過渡板上即可實現(xiàn)一次找正夾具，而不需要重復(fù)找正，直接進行鏜削加工。工藝改進后對某一批次零件進行鏜削加工的檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計見表2。

根據(jù)位置度公式計算位置度數(shù)值，從表2可看出全部符合公差要求。

4. 解決位置尺寸后期超差問題

在工藝方面，采用粗、精加分開，切削用量合理化，加上自然時效24h消除殘留在箱體的應(yīng)力，大大提高了零件尺寸的穩(wěn)定性，再也不會出現(xiàn)加工合格后因零件發(fā)生變形而又導(dǎo)致尺寸不合格的現(xiàn)象。

圖6 增加工藝凸臺

圖7 增加工藝凸臺后的夾緊點位置

圖8 定位孔

表2 工藝改進后孔系數(shù)據(jù)統(tǒng)計 （單位：mm）

5. 結(jié)語

經(jīng)批量加工和成品檢驗，工藝改進后的機箱安裝孔系，加工位置精度完全符合設(shè)計要求。專用夾具的使用，不僅保證了零件的加工質(zhì)量，擴大了機床加工范圍，還降低了操作者的勞動強度和操作技能要求，能夠?qū)崿F(xiàn)三班制生產(chǎn)，大幅提高加工效率和產(chǎn)品合格率。專用夾具可推廣應(yīng)用到類似加工領(lǐng)域，在熔模精密鑄造箱體零件加工方面積累了寶貴的經(jīng)驗。