多孔薄壁鋁合金殼體加工工藝研究

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

多孔薄壁鋁合金殼體加工工藝研究

郎俊峰

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

本文主要闡述了對(duì)多孔、薄壁鋁合金零件在冷加工過(guò)程中的工藝思路,以及在整個(gè)加工過(guò)程中對(duì)各加工難點(diǎn)的加工方法說(shuō)明,對(duì)類(lèi)似零件提供加工經(jīng)驗(yàn)。

殼體；鋁合金；薄壁；多孔

隨著國(guó)際航空轉(zhuǎn)包產(chǎn)品的蓬勃發(fā)展，客戶(hù)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(jiǎn)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(jī)自身重量的限制，許多殼體類(lèi)零件的材料更傾向于鋁合金材料。如材料牌號(hào)為L(zhǎng)168、6061、2024等這些國(guó)際通用的鋁合金。這些類(lèi)型的材料通過(guò)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(guó)的C919等各類(lèi)民用客機(jī)中的部件中都有應(yīng)用。

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

1 加工難點(diǎn)說(shuō)明

（1）零件總計(jì)49個(gè)孔，零件壁最薄處只有3mm。（2）共14個(gè)孔公差在0.01mm以?xún)?nèi),其中7個(gè)內(nèi)孔公差為±0.004mm。（3）有4個(gè)小孔的位置度公差要求不超過(guò)0.025mm。如圖1所示。

圖1 零件圖

2 加工方案

薄壁多孔類(lèi)的零件在加工上可遵循通用的殼體類(lèi)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(shí)可根據(jù)零件具體的外觀形狀、尺寸的公差的要求,通過(guò)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(jí)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(kāi)始，可根據(jù)客戶(hù)的要求使用鑄件毛坯或者原始鋁塊開(kāi)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(shí)間。

（1）在粗加工過(guò)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(shí)要做好后期加工的工藝定位孔。使用工藝定位孔配合銷(xiāo)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(guò)程中受力均勻且尺寸穩(wěn)定。孔尺寸5mm，公差+0.005為宜。如果設(shè)備條件不允許，無(wú)法同時(shí)加工兩面的話，還需至少再增加兩個(gè)工藝孔，及兩邊各兩個(gè)定位孔，從而增加在后期精加工階段零件的穩(wěn)定性，見(jiàn)圖3。

（2）在半精加工階段，可以對(duì)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(shí)間，所有精加工孔尺寸可選擇預(yù)留0.5mm在精加工時(shí)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(shí)內(nèi)需進(jìn)行時(shí)效去應(yīng)力處理，否則零件在進(jìn)行大量切削后，會(huì)釋放大量的應(yīng)力而造成零件變形，見(jiàn)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(shí)間，有效的去除零件的機(jī)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(duì)零件兩個(gè)面簡(jiǎn)單進(jìn)行一道研面處理，保證兩個(gè)面的整體平面度在0.01mm以?xún)?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(shí)候，需先加工好一個(gè)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(gè)孔的位置度需保證在0.025mm之內(nèi)，所以在加工好一個(gè)面后，需用這個(gè)面中的兩個(gè)孔作為定位孔，而非之前我們?cè)诖旨庸r(shí)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(gè)0.025的孔位置度，見(jiàn)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(gè)面，當(dāng)然,需要制作一套平板夾具做支撐。通過(guò)多次試驗(yàn)，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(jiǎn)單進(jìn)行熱處理，HRC≥35，裝夾面平面度0.01mm以?xún)?nèi)。平板夾具裝好后拉平找正，調(diào)到要求在0.01以?xún)?nèi)即可。

圖5 精加工后的零件

3 注意事項(xiàng)

（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(duì)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(zhǎng)，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(shí)周轉(zhuǎn)及等待加工的過(guò)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(duì)于精密孔的測(cè)量，建議使用數(shù)顯式三爪內(nèi)徑千分尺對(duì)比環(huán)規(guī)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)使用分組式合金塞規(guī)進(jìn)行輔助測(cè)量，確保零件加工的尺寸合格。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)近1年的試制和調(diào)整，摸索出來(lái)一套較為完整的加工工藝路線，對(duì)于這一類(lèi)零件的加工提供了寶貴了加工經(jīng)驗(yàn)。

TH16

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：1671-0711（2017）08（上）-0108-02