多孔薄壁铝合金壳体加工工艺研究

2017-08-10

中国设备工程 2017年15期

关键词：粗加工精加工装夹

（中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司，贵州贵阳 550009）

多孔薄壁铝合金壳体加工工艺研究

郎俊峰

（中国航发贵州红林航空动力控制科技有限公司，贵州贵阳 550009）

本文主要阐述了对多孔、薄壁铝合金零件在冷加工过程中的工艺思路,以及在整个加工过程中对各加工难点的加工方法说明,对类似零件提供加工经验。

壳体；铝合金；薄壁；多孔

随着国际航空转包产品的蓬勃发展，客户之间的合作也趋于密切，零件加工的难度也由最初的单一，简单化零件，发展到复合工艺流程的高温合金异形件，精密组合件，乃至难度较高的多金属箱式壳体零件。

由于受飞机自身重量的限制，许多壳体类零件的材料更倾向于铝合金材料。如材料牌号为L168、6061、2024等这些国际通用的铝合金。这些类型的材料通过前期的冷加工成型、后期的表面处理，同样可以达到很好的耐腐蚀及耐磨性能，在空客、波音乃至我国的C919等各类民用客机中的部件中都有应用。

今天我们研究的是多孔，薄壁非对称结构的铝合金壳体的加工方法。

1 加工难点说明

（1）零件总计49个孔，零件壁最薄处只有3mm。（2）共14个孔公差在0.01mm以内,其中7个内孔公差为±0.004mm。（3）有4个小孔的位置度公差要求不超过0.025mm。如图1所示。

图1 零件图

2 加工方案

薄壁多孔类的零件在加工上可遵循通用的壳体类零件加工规律，如图2所示。即粗加工、半精加工、精加工；其中精加工时可根据零件具体的外观形状、尺寸的公差的要求,通过绗磨、研磨、磨工、精镗孔等一些精加工工序达到最终的要求。在设备精度等级允许的前提下也可以直接加工到最终尺寸。

图2 壳体整体的加工流程图

从原材料开始，可根据客户的要求使用铸件毛坯或者原始铝块开始进行加工。使用铸件的话可在前期粗加工中节约大量的加工时间。

（1）在粗加工过程中，壁厚及深度尺寸需为半精加工预留3mm的尺寸，精密孔尺寸预留0.5mm。就图1零件而言，同时要做好后期加工的工艺定位孔。使用工艺定位孔配合销子进行零件的后期加工。工艺孔建议做在零件两壁成60°夹角，保证在后期加工过程中受力均匀且尺寸稳定。孔尺寸5mm，公差+0.005为宜。如果设备条件不允许，无法同时加工两面的话，还需至少再增加两个工艺孔，及两边各两个定位孔，从而增加在后期精加工阶段零件的稳定性，见图3。

（2）在半精加工阶段，可以对所有公差大于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。为了节约加工时间，所有精加工孔尺寸可选择预留0.5mm在精加工时进行。这里需要注意的是，零件在半精加工结束后4小时内需进行时效去应力处理，否则零件在进行大量切削后，会释放大量的应力而造成零件变形，见图4。

（3）根据零件不同的材质，零件的大小，选择合理的去应力温度和时间，有效的去除零件的机加应力，为后期精加工提供有效保障。

（4）为了保证精加工的高效及稳定，在半精加工完成后，可对零件两个面简单进行一道研面处理，保证两个面的整体平面度在0.01mm以内。

（5）在精加工阶段可根据自身设备的条件选择加工方式。在只有三轴加工中心的时候，需先加工好一个面的精加工尺寸，有条件的话选择使用热装柄装夹镗刀；根据图纸的需要，有四个孔的位置度需保证在0.025mm之内，所以在加工好一个面后，需用这个面中的两个孔作为定位孔，而非之前我们在粗加工时预留的工艺孔进行定位，只有这样才能有效的保证这个0.025的孔位置度，见图5。