非固定式交点精加工方案的研究

常庆庆

摘 要：非固定式交点结构形式为三层结构，中间接头在中央翼站位提前定位安装完成，两侧为连接杆结构，在中机身盒体调姿定位完成后进行连接杆的安装。中机身盒体定位过程中位置存在误差，造成连接杆与连接杆接头连接交点不同轴，连接杆与连接杆接头连接交点处需对交点孔精加工。连接杆与连接杆接头连接处对交点衬套精加工的施工空间较小，孔径大，夹层厚，材料硬，三夹层结构形式且中间夹层交点孔与其余夹层交点孔不同心的结构形式和特点，提出三种交点孔精加工方案并分别进行了研究分析，确定了最优交点孔精加工方案。针对制定的方案，确定了自动进给钻的选型方案。按照现有结构特点和功能要求，制定了钻模板的设计方案。对自动进给钻进行了试刀试验，并最后完成产品的精加工。

关键词：连接杆交点;交点精加工;交点孔精度;自动进给钻;钻模板

1引言

非固定式连接杆结构复杂，连接杆一端连接中央翼后梁接头，另一段连接中机身盒体。连接杆起到定位、固定中机身盒体的作用。连接杆接头与中央翼后梁通过螺栓连接，因中央翼为封闭式盒体结构，造成连接杆接头必须在中央翼站位进行定位和安装。连接杆连接的中机身盒体中心孔轴线位置度要求严格，必须首先对盒体中心孔轴线定位。连接杆与盒体通过关节轴承连接，此种情况下，装配误差由连接杆传递至连接杆与连接杆接头连接交点处，造成连接杆与连接杆接头交点孔不同轴，必须在连接杆及连接杆接头上对衬套留余量精加工作为工艺补偿。

2交点结构概述

连接杆交点包含三层连接结构，左右两侧为连接杆，中间为连接杆接头，三者之间通过精制螺栓连接。其中连接杆接头在中央翼总装站位定位，并与中央翼后梁连接;中央翼与中机身对接完成后，连接杆接头与中机身后上壁板中梁进行连接。连接杆与中机身盒体以关节轴承的形式通过螺栓连接;靠近连接杆接头处，左右连接杆与连接杆接头之间通过螺栓连接;连接杆与连接杆接头未连接前，左右连接杆均可以上下移动。

连接杆与连接杆接头连接交点终孔尺寸为Φ20mm，精度为H7;夹层厚度为64mm，被加工材料为30CrMnSiA。其中连接杆初孔为Φ14mm，左右连接杆初孔均为Φ19.5mm，精度为H7。连接杆交点左右两侧安装有壁板型材，连接杆交点距离壁板型材的空间约为350mm，连接交点衬套精加工的有效施工空间较小。

3连接杆交点精加工方案

综合考虑目前的结构形式、被加工材料状态、交点孔衬套余量状态、交点孔加工精度、有效施工空间等因数，经过初步研究，形成以下三种精加工方案;

a）使用钻模板，通过常规风钻手加工方式进行孔的精加工;

b）使用钻模板，通过自动进给钻进行孔的精加工;

c）使用钻模板，通过自动进给钻扩孔+手工铰孔进行孔的精加工。

针对以上3种精加工方案进行讨论分析如下：

a）方案：利用钻模板，首先利用变直径尺寸定位销将三夹层交点孔轴线调节至最小偏差状态，然后固定钻模板。利用手持钻模，首先使用大功率风钻配合Φ14mm钻头将三夹层交点孔钻至同心，然后扩孔至Φ19.5H7mm，最后铰孔至Φ20H7mm。此种方案理论上可行，但因连接杆与连接杆接头连接处对衬套精加工的施工空间较小（350mm），孔径大（Φ20H7），夹层厚（64mm），材料硬（30CrMnSiA），若使用常规风钻手工制孔，制孔难度太大，工人劳动强度高，且制孔质量无法保证。

b）方案：利用钻模板，首先利用变直径尺寸定位销将三夹层交点孔轴线调节至最小偏差状态，然后固定钻模板，并将自动进给钻固定在钻模板上。使用自动进给钻先将待加工孔由Φ14mm扩孔至Φ19.5H7mm，然后铰孔至Φ20H7mm。通过对多个型号飞机自动进给钻使用情况的调研，自动进给钻在实际使用的过程中，其制孔质量稳定性需待进一步提高，使用自动进给钻完成终孔的最后铰孔有一定风险。

c）方案：利用钻模板，首先利用变直徑尺寸定位销将三夹层交点孔轴线调节至最小偏差状态，然后固定钻模板，并将自动进给钻固定在钻模板上。先将三夹层待加工孔由Φ14mm扩孔至Φ19.5H7mm，然后利用手持钻模将交点孔手铰至Φ20H7mm。此方案理论上可以实行，不仅解决了使用常规风钻手工扩孔带来的制孔难度大问题，同时避免了使用自动进给钻因其稳定性因素所造成的终孔铰孔质量风险问题。

通过对以上三种交点孔精加工方案的分析，最终确定c）方案，即自动进给钻扩孔+手动铰孔是目前此种结构形式下连接杆交点精加工的最优方案。

4自动进给钻的选型方案

鉴于自动进给钻性能和价格因素，优先选用主轴伸缩式自动进给钻。但考虑到施工空间，常规性主轴伸缩式自动进给钻工具主轴长度接近400mm，无法满足空间要求。经与库柏公司技术人员进行交流研究，在现有结构形式下，主轴偏置式自动进给钻是加工此结构形式最好的工具。加工孔径分别为Φ14mm、Φ17mm、Φ19.5mm，与中连接杆接头制孔参数适配，并在自动进给钻加工完成后使用手铰刀铰至终孔。制孔步骤见下表1。

5钻模板的设计方案

①钻模板结构形式及定位方法：

第1步：设置定位销，利用连接杆组件待加工孔Φ19.5H7、左右连接杆组件钻模定位孔Φ20H7;

第2步：在钻模板上下两面（与孔轴线平行的面）设置螺纹压紧器，将钻模板紧固;

第3步：调节螺纹压紧器，直到连接杆组件待加工孔Φ19.5H7处的定位销转动灵活;

第4步：取下连接杆组件待加工孔Φ19.5H7处的定位销，钻模定位完成。

②钻模制孔加工方式：自动进给钻（孔径Φ14H8→Φ19.5H7）+手铰孔径（Φ19.5H7→Φ20H7）

a、自动进给钻：采用APEX公司20932M577PT双耳自动进给钻，双耳钻套90418980PT/C插入钻模的长度为27mm，外径Φ30h7。自动进给钻从安装位置逆时针转动30°方能固定到位。限于现有自动进给钻机构形式及加工部位空间狭小因素，钻模需设置双耳钻套压钉，一字槽螺纹固定销，确保自动进给钻在钻模内逆时针、顺时针均不能转动。自动进给钻20932M577PT重约5kg，钻模需能牢固自动进给钻。

a、孔径Φ19.5H7手铰至终孔Φ20H7时，在钻模上设置手持引孔器1套，手铰制孔。

6精加工方案的实施

①试刀：

制孔方案确定后及产品精加工前，在库柏工具供应商技术人员的配合和指导下，分别对偏置式自动进给钻（20932M573PT）及配套扩孔钻进行了扩孔试验。试刀结果显示，偏置式自动进给钻加工过程顺畅无异常，加工完成后的孔径尺寸及孔内壁粗糙度均符合设计要求。

②产品精加工：

在库柏工具供应商技术人员的配合和指导下，使用库柏公司偏置式自动进给钻（20932M573PT）及配套扩孔钻完成了连接杆与连接杆接头连接交点孔的精加工。精检测，加工完成后的孔径尺寸及孔内壁粗糙度满足技术要求。

7总结

通过对连接杆交点制孔方案的研究，对装配工艺设计阶段DELMIA仿真技术的成功应用，制定了连接杆合金钢材料自动进给钻扩孔及手铰刀的制孔方案，积累了连接杆结构大孔径厚夹层合金钢材料制孔的经验和狭小制孔空间工具刀具选型的经验，对装配工艺学及工具、刀具的选型有了更为深刻的认识。