某型壳体类零件加工难点解决

2015-11-23中航工业金城南京机电液压工程研究中心江苏211106

金属加工(冷加工) 2015年16期

关键词：内应力粗加工精加工

■ 中航工业金城南京机电液压工程研究中心（江苏 211106）

王海俭缪国峰

防逆转壳体材料采用7A09合金，由φ450mm×650mm的锻件机加工而成。该零件在航空附件中属于大型锻造类零件，去除余量较多，变形较大，并有很多精度要求高的尺寸和形位公差，定位装夹困难，加工难度大。

1. 零件特性分析

（1）材料特性分析：防逆转壳体材料采用7A09合金，该材料为铝-锌-镁-铜系可热处理强化的高强度变形铝合金，常温具有良好的成形性能、良好的切削性能，具有令人满意的断裂韧度以及优异的耐应力腐蚀性能。

（ 2 ）技术要求分析：φ250mm孔为防逆转壳体的中心基准，诸多尺寸以及形位公差都以此定位，为加工关键控制点。纵览零件结构形式及尺寸要求（见附图），归纳出其技术难点有如下4点：①耳轴以及内孔的变形控制。②φ 250m m孔公差0.025mm，孔的圆柱度0.02mm，对于底面跳动0.03mm。③两耳轴相对于中间孔位置度0.03m m。④φ250mm孔底部表面粗糙度值Ra=0.8μm。

2. 工艺特性分析

（1）内应力状况：通常由锻件机加工而成产品，存在较大内应力。该零件为锻件，体积大且形状不规则，去除材料多，内应力变形影响甚大。随着零件的内应力逐步释放，中间孔φ250+0.039+0.014m m易椭圆变形，两耳也同时产生移位变形，同时造成已形成的尺寸及技术要求偏离，导致每个产品在工序完成后的状态均不同，严重影响零件的加工稳定性。

（2）装夹状况：零件的装夹方式也是影响尺寸和位置度的重要因素。该零件的结构特点造成其缺少稳固的压紧部位，而若采用多点压紧方式，则给零件施加的压紧力会不均衡，且压紧力大小的控制也相当困难。另外，当压紧力去除时，零件的受力状态发生变化，其形状也会随之改变。

（3）切削状况：虽然铝合金具有良好的切削性能，但对于该零件的φ 250+0.039+0.014m m孔，其深达到400mm，属于大深沉孔加工，刀具的选用也是影响加工质量的重要因素。由于所需加工刀具的刀柄较长，其柄径又受刀座容径限制，整体刚性较差，加工中易产生颤振，形成口大里小的锥形孔。另外，对于沉孔底面的加工，其表面粗糙度也不易保证。

防逆转壳体图

3. 应对措施

（1）工艺路线的安排。在试切铣凸耳中，发现两耳轴立刻往中间收缩了3mm，随之应力不断释放。在这样严重的应力变形之下，必须安排去应力热处理以消除其变形。实际加工路线安排如下：粗加工→粗铣凸耳→去应力→粗加工→粗铣凸耳→去应力→精加工内孔。在经过两次去应力之后，确保绝大部分内应力已经充分释放的前提下，再安排精加工，既能够保证产品耳轴以及内孔不变形，又便于达到保证产品性能所要求的尺寸精度，提高加工的稳定性。

（2）装夹方式的调整。如附图所示，用传统的压紧方式，A面定位，B面压紧，然后加工中间孔C到φ250+0.039+0.014mm，在松开压紧面后，压紧力消失，产品各部分之间产生相互作用的内力，力图回复到变形前的位置，尺寸就会发生变化，公差难以保证，圆柱度0.02mm的要求很难达到，同时该孔作为基准孔，与两耳轴孔的位置度0.03mm也难以实现。

现采用A面定位，B面压紧，且A面采用螺杆反向拉紧的方式来加工，将加工内容分为粗、精加工。粗加工时，A面定位且反向拉紧，再用B面压紧，去除大部分余量，在两重压紧模式下，加工时的切削力以及产生的振动也不足以使零件松动移位，单边预留0.2mm的余量以便精加工；精加工时，去除B面压紧，仅靠A面定位且螺杆反向拉紧，将零件完全放松，使工件在粗加工时产生的内外应力与压紧变形得到有效释放，再将零件以相对较小的力量反向拉紧，进行小余量精加工，再次加工中间孔C 到φ250+0.039+0.014mm。

采用这种装夹方式，粗加工时，两重压紧，除去大部分余量；在精加工时，去除余量较少，切削力很小，没有外在径向压力，仅靠底部拉力作用，加工结束后，松开A面反向拉紧，所测量得出的尺寸也不会变化，不仅保证产品不变形，尺寸能够满足，圆柱度0.02mm也能保证，位置度也能满足，同时提高了产品质量。

（3）加工刀具的选用。根据现有条件以及考虑加工的经济性，考虑使用硬质合金刀片加工：硬质合金的切削性能比较好，刀具寿度比较高。为保证加工的表面质量，加工时应注意保持刀具的锋利。切削液采用普通的酸碱值适宜的乳化切削液，其输送管是通过刀杆并固定在刀座上，使切削液可以直接喷向刀片，并将切屑从工件上冲走。

在实际加工过程中，用某品牌的硬质合金镗刀片加工该孔，为保证孔的表面粗糙度值Ra=0.8μmm以及公差要求，通过多次试加工得出切削参数如下：留精镗加工余量0.2～0.4m m为宜，主轴转速400～500r/min，刀具进给速度F=10～30mm/min。

这样既能保证产品的尺寸以及各位置度要求，使产品的表面粗糙度值Ra=0.8μm，又因为硬质合金的耐用性，不需要经常换刀片，非常适合批量生产，从而提高了生产效率，降低了生产成本。