半开对接组合式结构零件制造工艺

■ 中航飞机股份有限公司长沙起落架分公司 （陕西城固 723200） 李运龙 黄国华

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工程师 李运龙

某型机是国家重点型号研制项目，主起自润滑转筒是主起落架上的重要件之一，为半开对接组合式结构，内孔要求粘接自润滑衬垫，粘接自润滑衬垫工艺由兰化所进行，由于粘接自润滑衬垫前尺寸φ158.78+0.05+0.01mm要求较严，该尺寸的保证，将影响粘接自润滑衬垫后尺寸的保证。本文重点对该零件制造工艺难点的突破作较为细致的介绍。

1.零件制造工艺难点分析

（1）结构工艺分析。如图1所示，主起自润滑转筒主要由接头转筒、套盒转筒、自润滑衬垫、衬套、固定螺栓、垫片和螺母组成。其结构复杂，两主要结构件接头转筒和套盒转筒均为φ158H8半圆孔结构，其壁厚较薄（最小处为2.7mm），粘接前内孔尺寸为φ158.78+0.05+0.01mm，端面尺寸为164.22f7（-0.043-0.083mm），该配合精度直接影响转筒粘贴自润滑衬垫后的产品质量和无载启动力矩值。受零件结构不规则影响，内孔φ158.78+0.05+0.01mm极易变形超差，主要呈平行对接面方向尺寸偏大，垂直对接面方向尺寸偏小变形趋势，从而达不到设计要求，属难加工结构。

图1 主起自润滑转筒结构

（2）材料工艺性分析。零件材料选用AerMet 100超高强度耐蚀钢，该材料是一种高合金元素的合金结构钢，热处理后硬度53～56HRC，强度＞1 930MPa。该材料剪切强度高，导热性差，材料黏度大，具有类似不锈钢的特点，在切削加工中切削力大，切削温度高，属难加工材料。

（3）技术难点。①该零件结构是由两半圆对接组合，且属于薄壁零件，零件对接拧紧力及加工时的压紧力使零件易产生变形。②零件材料为超高强度钢，导热性差，在切削加工中切削力大，切削温度高，产生的内应力使零件产生变形。③机加后需局部喷丸，由于该零件壁厚不均匀，喷丸弹丸压应力造成内孔变形。

2.解决制造技术难点的工艺措施

主起自润滑转筒内孔圆柱度要求较高，要求工件内孔尺寸变形较小，同时要求内孔表面粗糙度值Ra≤0.8μm，因此，在精加工工件内孔时，既要充分考虑薄壁工件加工中的应力变形，又要考虑该工件的装夹变形，还要避免零件断续切削，合理选择刀具、切削参数，合理安排加工工艺过程。

经过攻关组不断摸索改进，并经过批加工验证，确定最佳工艺方法为：

（1）严格控制公差，减少装配误差，在加工φ24H8孔时，严格控制φ24H8到零件对接面的距离要求，由原来的20mm控制到20+0.05+0mm，以此来达到两零件组装起来对接处的间隙最小。

（2）采用多次分解、小切深加工、穿插低温回火的方法，减少应力变形。组合后加工内孔φ158.78+0.05+0.01mm，及其端面采取反复分解、低温回火、组合的方案来最大限度地减少因零件薄壁和应力集中带来的零件变形。

（3）改进装夹方式、消除装夹变形。之前的装夹方式为两侧使用V型，这会产生过定位致使零件变形，现改为一侧V型另一侧平面支撑，使零件在自由状态压紧，从而消除了装夹变形的影响。

（4）选用先粗镗孔后磨削的工艺对组合件进行加工，采用数控立磨机床通过磁力吸盘将零件吸附在工作台上（见图2），不需要其他任何辅助装夹，基本可以消除零件因装夹而产生的变形。而且数控立磨机床刚性好、精度高，能够更好地保证内孔的尺寸要求。

3.工艺流程

加工工艺流程为：领料→钳工→立卧→钳工→数控镗（粗加工）→低温回火→数控镗（半精加工）→钳工（分解）→低温回火→钳工→数控磨→低温回火→局部酸检→局部喷丸→钳工→总检→粘贴→防护入库。

4.数控磨削切削参数确定

为保证内孔尺寸公差及表面粗糙度要求，最终的精加工由数控磨削保证，磨削方案及磨削参数的确定采用试验件进行验证。

第一次试验，磨削后零件尺寸圆度在0.045mm，低温回火后零件圆度在0.08mm，变形较大。

第二次试验，经对加工方法及参数改进，磨削后零件尺寸圆度在0.03mm，低温回火后零件圆度在0.04mm。

经试验，为消除磨削热产生的微变形，其磨削方案采取如下措施：①粗磨。上下孔均进行粗磨，充分冷却。②粗磨后将零件从吸盘上卸下，应力充分释放。③零件再次放在吸盘上固定，进行精磨至成品尺寸（其尺寸余量控制在0.05～0.07mm）。

确定内孔磨削参数为：v砂轮＝2 100r/min、n工件＝20r/min；吃刀量：粗磨0.01～0.03mm，精磨0.005mm。

经对试验件再次验证后，内孔尺寸上半部圆度0～0.02mm、下半部圆度0～0.03mm。

5.喷丸强化控制

主起自润滑转筒的喷丸强化处理工序较为重要，该工件在起落架收放时承受了较大的拉载荷和压载荷，是重要的承力结构件。喷丸强化的目的是提高该工件的疲劳强度，去除机械加工表面产生的微量刀痕，达到与飞机同寿命的目的。但对于半开对接组合式结构且壁厚≤3mm的转筒类零件，喷丸过程中极易产生应力变形，经对前期试验数据统计分析，喷丸后零件变形情况如图3所示，无法满足设计要求。

图2 主起自润滑转筒磨削

（1）原因分析。经分析，造成局部喷丸变形的原因主要有以下几个方面：①两端内孔进行了机械加工，因此需对加工后表面进行重新局部喷丸，而内孔中间薄壁处不喷丸，此处壁厚较薄，若保护不好，将引起变形。②由于该零件的形状决定该零件总体重心不均匀，接头转筒重而套盒转筒轻，在零件喷丸时如果放置不合理，由于重力的原因，则会使零件在喷丸时产生不规则的扭转变形。③根据前期零件内孔喷丸后上、下部孔变形情况，摸索变形规律可知，上部孔变形小，下部孔变形大；接缝处A、B点尺寸变大，C点尺寸变小；找出零件引起变形的薄弱部位为套盒转筒下部半圆处为变形最大处。

图3 转筒内孔喷丸变形

图4 喷丸防护工装

（2）控制方案。①制作专用防护工装及加强工装（见图4），对内孔薄壁非喷丸部位进行保护，同时确保工件喷丸时合理摆放，并对喷丸薄弱部位进行加强，进一步对自润滑转筒微变形进行控制。②对该零件内孔（壁厚最薄处为4.61mm）喷丸部位，在图样要求的喷丸强度和覆盖率之内，选择最小的喷丸强度和覆盖率，使用最小的喷丸参数可以最大限度地降低零件的变形，建议在满足喷丸弧高值的情况下，控制弹丸流量和风压在最小值，调整喷枪在合适位置，以匀速旋转前进的方式进行，降低喷丸变形量。

6.结语

该工件作为半开对接组合式结构零件，因其结构的复杂性以及加工的不稳定性，在加工制造时有一定的难度。如何消除零件组合后的间隙，同时减少零件加工制造过程中产生的装夹变形、切削应力变形等，只能通过相应的工艺保证。本文介绍的工艺方法较为典型，具有一定的推广意义。