起落架撐桿襯套的鉸孔方法及工裝設(shè)計

摘要：撐桿是起落架下位鎖中的一個重要組成部分，在其襯套的生產(chǎn)和裝配過程中，零件本身有缺陷或裝配操作不當(dāng)可能會造成嚴(yán)重后果。因此，更換新襯套時還需要對襯套進(jìn)行二次精鉸孔加工?，F(xiàn)有襯套鉸孔方式為由人工采用普通鉸刀并借助虎鉗等輔助工具，鉸出后的孔會出現(xiàn)2個襯套孔的位置精度超差。超差值比較小的可以用于產(chǎn)品組裝，但長時間磨損會導(dǎo)致襯套更換周期短；超差值大的直接導(dǎo)致襯套報廢，不僅造成材料和工時浪費，還會引起嚴(yán)重的飛行事故。安全無小事，為了解決該問題，本文提出了一套專用的襯套鉸孔工裝夾具，通過嚴(yán)格規(guī)范操作人員的鉸削工藝，雙管齊下，共同確保加工的襯套符合質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：襯套；鉸孔；工裝夾具；鉸削工藝

中圖分類號：V22""""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

起落架的下位鎖在飛機(jī)運行過程中非常重要，撐桿是下位鎖中的一個重要組成部分，在其襯套的生產(chǎn)和裝配過程中，零件本身有缺陷或裝配操作不當(dāng)可能會造成嚴(yán)重后果。某起落架下位鎖襯套換新壓入撐桿內(nèi)圈時，由于襯套和撐桿材料存在差異，因此壓入時襯套出現(xiàn)了微小形變，無法滿足裝配需求。為了使形變后的襯套達(dá)到使用要求，需要在襯套壓入撐桿后對襯套內(nèi)孔再進(jìn)行一次鉸削加工。本文采用的方式為人工鉸孔加工。經(jīng)過研磨后，鉸刀精度可達(dá)IT7級。通過鉸孔后，可以使襯套內(nèi)圈的精度與光潔度、垂直度達(dá)到裝配要求，保證起落架的正常使用，筑牢飛機(jī)飛行安全防線。

1研究背景

已知某機(jī)型起落架下位鎖襯套和撐桿的理論數(shù)據(jù)如下：襯套外徑為?32u8..9），襯套內(nèi)徑為?26H9（），撐桿內(nèi)徑為?32H8（）。襯套外形結(jié)構(gòu)如圖1所示。

帶襯套的撐桿如圖2所示。2個襯套安裝孔間距為1450.05mm，2個孔中心線的平行度公差要求為在100mm以內(nèi)2個孔中心線的平行度公差值不超過0.03mm。該數(shù)據(jù)為工裝的設(shè)計提供了參考依據(jù)。

根據(jù)已知條件可知如下內(nèi)容。1）襯套最大外徑為?32.099mm，襯套最小外徑為?32.06mm（視為軸）。2）撐桿最大內(nèi)徑為?32.039mm，撐桿最小內(nèi)徑為?32mm（視為孔）。3）襯套采取壓入法壓入撐桿內(nèi)孔。由于兩者材料特性不同，因此忽略撐桿內(nèi)孔的形變，襯套必然會縮小，縮小量如下：當(dāng)軸最大、孔最小時，存在最大壓縮量，即?32.099mm-?32mm=0.099mm；當(dāng)軸最小、孔最大時，存在最小壓縮量，即?32.06mm-?32.039mm=0.021mm。4）襯套被壓縮后內(nèi)徑發(fā)生變化，其變化如下：當(dāng)襯套內(nèi)孔處于最大直徑?26.052mm且壓縮量處于最小值0.021mm時，襯套內(nèi)孔存在最大值，即?26.052mm-?0.021mm=?26.031mm；當(dāng)襯套內(nèi)孔處于最小直徑?26mm且壓縮量處于最大值0.099mm時，襯套內(nèi)孔存在最小值，即?26mm-?0.099mm=?25.901mm。

由以上可知，設(shè)計鉸刀時，鉸刀的前引導(dǎo)頭一定不能大于襯套的最小內(nèi)孔直徑?25.901mm，否則鉸刀無法通過，因此取鉸刀的前導(dǎo)向軸?25.89mm，在保證鉸刀前導(dǎo)向與襯套存在一定間隙的同時保證了鉸孔精度。

2鉸孔機(jī)理

2.1鉸刀切削原理

鉸孔是鉸刀從工件孔壁上切除微量金屬層，以提高其尺寸精度和孔表面光潔度的方法[1]。鉸刀切入時刀刃切削金屬孔壁，當(dāng)被切除的金屬層彎曲變形并超出金屬屑材料的彈性變形和屈服極限時，金屬層斷裂，斷裂后的金屬層沿鉸刀齒槽向后排出。此過程中產(chǎn)生的切削熱一部分隨金屬屑排出，一部分傳遞到刀具和工件上。為了避免鉸孔過程中過量的熱量影響刀具和工件，通常會噴涂專用的切削液，以使切削液帶走部分熱量，降低熱量對刀具和工件的損傷。

2.2工裝使用步驟

鉸孔是普遍應(yīng)用的孔的精加工方法之一，可獲得較高的加工精度，內(nèi)孔表面粗糙度可控制在Ra1.6～Ra0.4，因此鉸孔加工多用在對內(nèi)孔要求高的場合。

本文涉及的整套工裝如圖3所示，包括工裝架1件、定位銷軸2件（圖中僅顯示1件）、滾花螺釘2件、專用鉸刀1套。工裝使用步驟如下。1）工裝架裝夾于虎鉗臺上。2）工件裝入工裝架。3）兩孔分別插入定位銷軸。4）鎖緊滾花螺釘。5）拔出需要鉸孔位的定位銷軸。6）使用專用鉸刀鉸孔。7）鉸孔結(jié)束，拆工件，檢測。

3主要零部件介紹

3.1工裝架

工裝架如圖4所示。圖4僅保留了最關(guān)鍵的尺寸，工裝架大體結(jié)構(gòu)為長方體結(jié)構(gòu)，中間開槽用于安裝工件，底部留有10mm厚的臺階，用于裝夾在虎鉗臺上。工裝架上的2組孔為階梯孔，分3段設(shè)計加工。上段孔為后導(dǎo)向孔，尺寸為?26.50.015mm，與鉸刀后導(dǎo)向柱配合，下段孔為前導(dǎo)向孔，尺寸為?25.89mm，與鉸刀前導(dǎo)向柱配合。階梯孔前、后導(dǎo)向孔與鉸刀前、后導(dǎo)向柱精密配合。裝入工件后，配合定位銷軸，保證鉸刀中心與產(chǎn)品中心重合。中段孔為鉸刀刀刃避讓孔，孔徑大于刀刃直徑，方便鉸孔結(jié)束后鉸刀順利落入該避讓段且不破壞刀刃，同時確保鉸刀不脫出，整個鉸孔過程不會出現(xiàn)鉸刀歪斜現(xiàn)象。根據(jù)產(chǎn)品2個襯套的孔間距1450.05mm設(shè)計工裝架的兩孔間距，為145.025-+.. mm。

3.2定位銷軸

定位銷軸如圖5所示，圖5僅保留了最關(guān)鍵的尺寸，主要的工作面為尺寸?25.89mm的前導(dǎo)向段、?26.5mm的后導(dǎo)向段以及?25.89mm與?26.2mm間的錐度定位面。其中，前導(dǎo)向段與工裝架的下孔配合導(dǎo)向，后導(dǎo)向段與工裝架的上孔配合導(dǎo)向，錐度定位面與工件襯套內(nèi)圓接觸起導(dǎo)向定位作用。錐面尺寸的設(shè)計包括襯套可能出現(xiàn)的最大內(nèi)圈直徑和最小內(nèi)圈直徑，以保證圓錐定位面對工件襯套起到絕對的定位作用。

3.3專用鉸刀

鉸刀的典型結(jié)構(gòu)如圖6所示，包括工作部分、頸部和柄部，工作部分即切削過程中的工作刃口部分[2]。

鉸刀的幾何參數(shù)直接影響鉸孔質(zhì)量，這些參數(shù)主要包括鉸刀直徑、鉸刀齒數(shù)、切削錐角以及前、后角。合理選擇以上參數(shù)有助于保證鉸孔質(zhì)量[3]。

3.3.1鉸刀直徑與公差

鉸刀的直徑基本尺寸d0等于被鉸孔的基本尺寸Dω，即d0=Dω。按GB4246—1986的規(guī)定，鉸刀直徑的制造公差G等于被鉸孔公差I(lǐng)T的0.35倍，即G=035IT。

為了滿足產(chǎn)品鉸孔需求，本文根據(jù)被加工孔的公稱尺寸和公差，設(shè)計鉸刀刀刃直徑為?26mm，用于切削襯套內(nèi)孔，保證加工后的孔達(dá)到使用要求。由于本文涉及的襯套鉸孔為手工鉸孔，鉸孔時需要在手的扳動下進(jìn)行斷續(xù)鉸削。手工鉸孔通常會因鉸刀處于自由狀態(tài)或者操作者施力不均而使鉸刀左右擺動，導(dǎo)致被鉸孔擴(kuò)大或者變成不規(guī)則形狀。為保證加工精度，本文在工裝上設(shè)計了前、后引導(dǎo)孔，對應(yīng)鉸刀結(jié)構(gòu)上的前、后導(dǎo)向柱。

3.3.2鉸刀齒數(shù)Z和分布情況

鉸刀的齒數(shù)對鉸孔精度、內(nèi)孔表面粗糙度以及刀齒的強(qiáng)度都有一定影響。根據(jù)實測可知，通常鉸刀直徑較大時，可取較多齒數(shù)。加工韌性材料時，齒數(shù)應(yīng)取少些。根據(jù)經(jīng)驗，鉸刀齒數(shù)的換算如公式（1）、公式（2）所示[1]。

式中：D為鉸刀直徑。

公式（1）主要用于韌性材料加工時的鉸刀齒數(shù)換算，公式（2）主要用于脆性材料加工時的鉸刀齒數(shù)換算。為了便于測量鉸刀直徑，齒數(shù)應(yīng)選偶數(shù)。本文設(shè)計的鉸刀用于韌性材料襯套內(nèi)孔精鉸，因此取齒數(shù)為6齒[4]。

專用鉸刀結(jié)構(gòu)設(shè)計如圖7所示。圖7僅保留了最關(guān)鍵的尺寸。鉸刀從左至右分為6段，第一段為前導(dǎo)向段，與工裝架下孔配合導(dǎo)向定位；第二段為刀刃部分，用于襯套內(nèi)孔鉸孔；第三段為過渡段，直徑比刀刃直徑小，便于排削；第四段為后導(dǎo)向段，與工裝架上孔配合導(dǎo)向定位；第五段為過渡段；第六段為四方頭，便于鉸孔時與標(biāo)準(zhǔn)工具配套使用。

4手動鉸孔工藝控制

鉸削加工工藝的重點是隨時間的改變，徑向力和切向力的方向不斷改變，導(dǎo)致在鉸削過程中切削力不穩(wěn)定，影響刀具使用壽命。實踐表明，鉸孔表面的粗糙度值幾乎和切削速度成正比，因此一般取較低鉸削速度。進(jìn)給量不能太大或太小，為了防止鉸刀刀刃急速磨損或者鉸刀顫動，通常取切削速度為8m/min～15m/min，進(jìn)給量為0.3mm/r～2mm/r。同時，鉸削余量不能太大，通常粗鉸時取切削余量為0.15mm～0.3mm，精鉸時取切削余量為0. 1mm～0.15mm。為了得到較高的表面質(zhì)量，用于鉸削工作的鉸刀不得有裂紋、銹跡、燒傷和崩刃等現(xiàn)象[5]。人工鉸孔時，由于個體差異會使鉸孔后的質(zhì)量存在差異性，因此合理控制鉸孔工藝[6]尤為重要。為了保證所鉸削襯套滿足使用要求，工人手動鉸孔時必須對鉸孔工藝進(jìn)行嚴(yán)格控制。結(jié)合本文設(shè)計的專用夾具和專用鉸刀，工藝流程設(shè)計如下所示，每一個操作該工段的操作者都必須嚴(yán)格按照該工藝執(zhí)行。1）工裝水平固定在虎鉗上，換新襯套的產(chǎn)品借助定位銷軸垂直裝夾于工裝上，保證操作者能在合適位置對產(chǎn)品進(jìn)行操作。2）鉸削前對鉸刀進(jìn)行檢查，保證鉸刀無磨損。3）鉸削時，鉸刀前導(dǎo)向軸與鉸刀后導(dǎo)向軸分別與工裝前、后導(dǎo)向孔配合，保證未進(jìn)行鉸削操作前鉸刀中心與產(chǎn)品中心保持重合，防止鉸刀歪斜。4）繼續(xù)鉸削時，需要操作者下壓鉸杠進(jìn)行鉸孔操作，鉸孔過程中保持施力均勻，鉸刀旋轉(zhuǎn)速度緩慢，從而保證鉸削的穩(wěn)定性。5）進(jìn)刀時不可用力下壓鉸杠，確保鉸刀緩慢進(jìn)給，從而保證內(nèi)孔表面質(zhì)量。6）鉸孔時如果鉸刀出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象，不可以用力扳動鉸杠，需要將鉸刀取出并清除切屑，確保鉸刀沒有磨損。7）鉸削過程中，操作者要注意觀察切屑的形態(tài)和顏色，如果出現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時停止操作并進(jìn)行調(diào)整。8）鉸孔結(jié)束后，緩慢取出鉸刀，不允許反轉(zhuǎn)刀具，防止鉸刀后角處金屬切屑塞在孔壁間，進(jìn)而劃傷內(nèi)孔表面。

5結(jié)語

起落架下位鎖是起落架的重要部分，為保證壓入后的襯套能夠滿足使用需求，本文設(shè)計了一套工裝夾具和專用鉸刀。經(jīng)試用可知，采用本文提供的方法進(jìn)行孔加工后可滿足使用要求。對于類似孔加工，可以采用同樣的設(shè)計思路與鉸孔方式，工裝夾具根據(jù)實際所需設(shè)計。該工裝夾具結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，便于維護(hù)，可解決對精度要求較高的同類孔加工。

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