某型机主起落架轮舱梁数字化的高效创新加工

《装备制造技术）２０１２年第４期　某型机主起落架轮舱梁数字化的高效创新加工　刘川烈　（中航工业沈飞工业集团数控加工厂，辽宁沈阳１１０８５０）　摘要：介绍了某型机零件加工方案由类似零件的多次翻面加工创新为一次翻面加工完成的全过程，主要涉及工艺方　案的论证，变形的控制，加工难点的解决。　关键词：飞机；主起落架；轮舱梁：模锻件；工艺方案；变形　中图分类号：ＴＧ５　文献标识码：Ｂ　文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１２）０４—０１０９—０３　模锻件一直是数控加工零件中的“瓶颈”，由于　３　加工方案　其毛料的特殊形式，需多次翻面加工，随时倒动压　板，加工效率低，加工品质不稳定，工人劳动强度大。　３．１数控设备的选择　１　零件用途　零件的两端型面角度为３２。，内外形的几处下　陷角度３３ｏ，其余各个部分角度都不是很大，综合考　虑现场设备的机床刚性、加工精度、最大角度等各方　某机型主起落架轮舱梁，是该飞机上的一项重　面参数，选择蓝宝地机床，对于零件两端型面可采用　要零件，在主起落架轮舱组件中起着重要的支撑作　行切方式加工，外形闭角下陷可采取在另外一侧单　用，为该组件的主要承力构件，是起落架组件中的重　独补加工，内形闭角下陷余量较小，可钳工去除。　要零件之一。见图１，圈中即为主起落架轮舱梁。　３．２加工工艺方案的制定　在模锻件的加工中，由于其材料易变形，因此工　一　图１　主起落架轮舱组件图　艺方案的制定，必须在控制变形的基础上，再考虑其　他要素。　般的模锻件都采取“一面粗铣＿÷翻面粗精铣＿＋　一再一面精铣”的比较常用的加工方案。一些变形较大零　件，为了消除变形甚至采取更多次的翻面，这种加工方　案的最大弊端，是效率低，工人劳动强度大。　针对主起落架轮舱梁的具体情况，最有效率的加　工方式，就是一次翻面。但是，这样存在一定风险，必须　对零件进行详细分析，论证其可行性，结果如下：　（１）有利方面：　一２　零件分析　２．１毛料信息　零件的材料牌号为２ＤＴ０－Ｔ６，材料标准为　是从零件结构上看，稳定性较好，腹板上的筋　ｌ　１－ＣＬ－０２９Ｂ，模锻件，铝合金模锻件材料的特性是切　条较多，成规则的网状结构，对零件的变形有很好的　削性较好，但变形较大。　抵御作用；　２．２加工公差　二是零件腹板的最小厚度为５　ｍｍ，缘条的厚度　加工厚度尺寸的极限偏差为　６＝（１．９—２．５）ｍｍ时，（＋０．１／－０．２）ｍｍ；　＝为５　７　ｍ／ｎ，筋条的最大厚度８　ｍｍ，较大的厚度决定　了零件有较好的刚性。　（２）不利方面：　是一次翻面加工去除余量太大，应力原因必　一（２．６—３．０）ｒａｍ时，（＋Ｏ／－ｌＯ．３）ｍｍ；　（３．６—１８）ｍｍ时，（＋０，—０．５）ｍｍ。　＝其余未注尺寸公差按ＨＢ５８００—１９９９。　收稿日期：２０１２—０１－０３　作者简介：刘川烈（１９７６一），男，辽宁人，工程师，学士学位，研究方向：数控加工。　１Ｏ９　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕ＿ｆａｃｔｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．４，２０１２　然导致零件变形；　二是零件一端的开口部分在，切断后应力的释　放最为剧烈，是整个零件最易变形的地方，控制开口　部分的变形，是控制整个零件变形的关键之处。　通过对零件的整体分析，认为如果工艺安排合　理，措施得当，完全可能把变形控制在合理范围内，　因此，采取一次翻面加工方式。　３．３零件的装夹定位　图３　主起落架轮舱梁加工难点示意图　针对零件模锻件毛料的具体形式及加工流程，　（１）以零件一端的开口部分为代表的零件变形　申请了２套工装。第一套工装以２一　１８Ｈ９定位孔及　控制，以及翻面加工零件“弓起”的处理。　毛料筋高平面定位，第二套工装以２－￣１８Ｈ９定位孔　及已加工腹板面定位。　３．４装配对零件提出的要求　在主起落架轮舱组件的装配中，主起落架轮舱　梁的两处缘条外形、两端外形是装配基准，内形封闭　槽及两处内形有重要装配要求。如图２　零　＼　～　图２主起落架轮舱梁装配要求　３．５刀具的选择　零件加工中刀具的选择，依然遵循粗加工时尽　量选择较大的刀具，半精加工与精加工选择与零件　结构相近的刀具。这里粗加工选择直径为　３０　ｍｍ　的刀具，提高效率。　在半精￣Ｊｉ－ｒ、精加工中，选择直径为　２Ｏ　ｍｉｌｌ铣　刀，在余量不大的情况下，　３０　Ｉｎｎ＇ｌ铣刀与　２０　ｍｍ　铣刀轨迹一样，选择　２０　ｉｎｔｏ铣刀是为了给转角留　更少的余量，以便清转角。　在主起落架轮舱梁的加工中，多次应用了　８　Ｒ４　ｍｍ铣刀（国球刀），因为在零件中存在大量的不　规则结构，如内形闭角区、倾斜腹板、转角Ｒ４　ｍｍ等。　由于宽度１４　ｍｍ、深度５２　ｍｉｌｌ封闭槽的存在，选　用　１ＯＲ４ｍｍ铣刀。　零件一端的大孔与内形之间的闭角区域，最小处　间隙仅有６．２５　ｍｎｌ，这处结构是整个零件加工刀具选　择最难的地方，综合考虑各方面因素，选用　６　Ｒ３　ｍｍ　铣刀。　３．６加工难点　在主起落架轮舱梁的加工中，存在以下较难加　工的地方，见图３。　１】０　（２）零件一端的大孔与内形之间的闭角区域最　小处间隙，仅有６．２５　ｍｍ，既保证零件的加工品质，又　不伤及零件，是加工过程的控制点之一。　（３）在宽度仅为１４　ｍｍ，深度为５２　ｍｉｌｌ封闭槽的　加工中，既保证加工零件加工品质与刀具的安全，又　要保证两面加工无接刀。　（４）由于零件开口处更易变形，因此开口处的大　孔两面接刀的处理，是另一难点。　（５）开口处倾斜腹板结构复杂，需要多次加工，　既保证腹板厚度，又保证去除残余时与腹板面接平。　（６）开口处一端与毛料连接处宽度５．５　ｍｒｔｌ，角度　３２。，切断时如何保证零件不颤动，是又一难点。　３．７￣ｊＤ－ｒ难点的解决措施　针对以上加工难点，采取以下措施予以解决：　（１）对整个零件进行粗加工、半精加工、精加工，　做大限度地释放应力。零件一端的开口部分在粗铣　阶段，就将开口完全铣开，使之充分变形，在零件正　面的余量已基本去除的情况下，再进行精加工，保证　精加工后变形可控。　（２）在第一面加工结束后，由于去掉了大量的毛　料，必然导致零件“弓起”，给第二面的加工带来困　难，这时只需将零件压平即可，粗加工后“弓起”基本　消除。　（３）在主起落架轮梁的数控加工部分中，最危险　的部分就是此处。考虑零件结构的特殊性与刀具刚　性，在现有的刀具中选择　６　Ｒ　３　ｒａｉｎ球头铣刀。　（４）为了保证刀具的刚性及在铣切区域有一定　的活动空间，选用　２０　４铣刀，轴向切深３　ａｒｉｎ。在　第二面加工时，要求腹板面与工装贴合完好，以保证　零件的实际位置与理论相符合。　（５）倾斜腹板是零件最边缘处，结构性复杂，稳　定性差。我们采取预留光刀程序单个保腹板，最后逐　个清转角的办法。　《装备制造技术）２０１２年第４期　（６）零件开口处结构的切断处为厚度５．５　ｍｉｌｌ、　同时也按照程序无人工干预的要求，需要在程序铣　长度１　１５　ｍｌｎ，与腹板面成３２ｏ的两个倾斜面。３２ｏ超　切零件转角时自动降速，因此在程序编制时，设置转　出了蓝宝地机床的角度范围，由于其结构特殊，无法常　角降速。　规去除，因此采取　２０Ｒ１　ｍｌｎ铣刀行切，底面留１　ｍｍ　４．４编程容差设置　余量连接的办法解决。　３．８内形闭角下陷及外形角度下陷的加工　对于粗加工，为了提高效率，容差（Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ）设为　加工余量的１／５—１／３。精加工是最终加工，为了保证零　零件内形存在３处闭角下陷及１处外形角度下　件尺寸和表面光洁度，容差一般设为０．０１～０．０２　ｍｎｌ。　陷。由于机床角度的原因，数控无法加工。对于内形　闭角下陷，按与外形开角下陷平行尺寸加工；外形下　５结束语　陷，按划线尺寸加工。　４数控程序的编制　４．１刀具运动轨迹的编制　在粗加刀阶段余量较大，因此粗加工阶段刀具径　向最大步距１５　ｎｌｌＴｌ，轴向切深５　ｍｌｎ。在半精加工及精　加工阶段，为了获得更好的表面品质及保证零件尺寸，　加工底面时刀具径向步距１０　Ｉｎｌｎ，轴向切深１　ｍｍ，加　工侧面时，轴向切深５　ｍｌｎ。　４．２刀具参数的选择　在零件加工中，刀具参数的选择按数控程序无　人工干预的要求设置，所有程序的参数不需工人干　预，即可达到优质高效的要求。详见表１。　表１加工刀具选择及切削参数数值　＼刀具及切　刀具规格　切削参数　＼削参数　＼　加工类痢＼　（直径和底Ｒｍ）　　齿数　有无　横刃　（ｍ）刃长　主轴转数　　（ａｍｉｎ）　切削深度　（ｍ）　（ｍｍ　ｎ）进给速度　　（高速钢）粗加工　　３０Ｒ４　２　有　６０　２２０ｏ　５　９６８　粗加工　１ＱＲ４　２　有　４０　ｌ　２０ｏ　２　２２０　（高速钢）　粗加工　４　冠３　２　有　２０　５００　１　１００　（高速钢）　半精加工　蚴Ｒ４　２　有　４０　２Ｏ０ｏ　５　７２０　（高速钢）　精加工　２０屁４　２　有　４０　２００ｏ　５　７２Ｏ　（高速钢）　（高速钢）精加工　　ｌ０　４　２　有　４０　ｌ　２０Ｏ　２　２２Ｏ　（高速钢）精加工　　哇，６Ｒ３　２　有　２０　５０ｏ　ｌ　ｌ００　（高速钢）精加工　　１姐４　２　有　４０　１　４Ｏ０　５　３００　精加工　揪４　２　有　１０　ｌ　０ｏ０　１　３０ｏ　（硬质合金）　精加工　２０屁ｌ　２　有　４０　２００ｏ　ｌ　７２０　（高速钢）　４．３转角降速　在零件加工过程中，为了使铣切过程更加顺畅，　通过对现场加工零件的统计，一般零件准备时　间占据了零件总工时的很大比例，模锻件就体现得　更加明显。　在主起落架轮舱梁的加工中，效率较之以前类　似零件有非常明显的提高，原因归纳如下：　第一是零件加工方式的转变。由多次翻面加工，　转为一次翻面加工，６２　ｍｉｌｌ×３９０　ａｒｉｎ　ｘ　７７０　ａｒｉｎ的　外廓尺寸，在模锻件中是较大的零件，能实现一次翻　面加工完，大大提高了效率，缩短生产周期，减小工　人劳动强度。在工艺流程设计上是一个创新，一个大　的进步，为类似零件的加工提供了重要的参照。　第二是工艺安排合理。模锻件由于其结构的特　殊性，导致在加工过程中需要频繁倒压板，另外由于　其零件变形，在加工过程中精铣内形时需要保证缘　条厚度。经过细致分析，合理安排加工顺序，减少倒　动压板次数，并对铣内形程序进行拆分，单独编制保　证缘条厚度的内形程序，方便了零件的加工。　通过主起落架轮舱梁的加工，使我们对模锻件　的加工方式有了更深的了解，对后续的模锻件加工　有一定的借鉴意义。　参考文献：　【１】唐世林，柯吉友．机械加工技术【Ｍ】．北京：北京理工大学　出版社，２００９．　［２］张建中．机械制造工艺学嗍．北京：航空工业出版社，２０００．　【３］张玉，刘平，等．几何量公差与测量技术嗍．沈阳：东北大　学出版社，２００３．　【４］庞丽君，尚晓峰，等．金属切削原理【Ｍ】．北京：国防工业出版　社。２００９．　［５］柴增田．金属工艺学嗍．北京：北京大学出版社。２００９．　［６】ＧＢ５８００—１９９９，一般公差［Ｓ】．　（下转第１２２页）　ｌ１１　Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ　Ｍａｎｕｆａｃｔｒｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｎｏ．４，２０１２　Ｇ９０　Ｇ５４　ＧＯ　Ｘ５０．Ｙ５Ｏ．　Ｓ１５００Ｍ３　Ｍ８　Ｇ０　Ｘ—ｌ０．５　Ｙ４７．５７３　５结束语　经过上述修改后，将后处理名更改为ｓｉｅｍ８０２ｄ．　叩ｔ文件，选择模型在Ｐｏｗｅｒ　ＭＩＬＬ软件里生成Ｎｃ代　码经过验证，完全满足ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８０２Ｄ数控铣床　ＧＯＺ５５．　Ｇｌ　Ｚ４９．０２９　Ｆ５０ｏ　Ｘ０Ｆｌ０００　Ｙ１５．２２６　系统使用要求。　参考文献：　Ｇ３　ｘ０　Ｙ４７．５９７　Ｉ－２．４５３　Ｊ－３．９５　１　Ｇ９１Ｇ２８Ｚ０　Ｍ９　Ｍ３０　【１】朱克忆．Ｐｏｗｅｒ　ＭＩＬＬ多轴数控ＪＪ￣－ｒ＿编程实用教程叫］．北京：　机械工业出版社，２０１０．　【２】高长银，李万．ｐｏｗｅｒＭＩＬｌＯ．０数控高速加工技术与典型实　例【Ｍ］．北京：化学工业出版社，２０１１．　Ｔｈｅ　ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ８０２Ｄ　ＣＮＣ　Ｍｉｌｌｉｎｇ　Ｍａｃｈｉｎｅ　Ｐｏｗｅｒ　ＭＩＬＬ　Ｐｏｓｔ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｓｅｔｔｉｎｇｓ　ＷＥＩ　Ｊｉａｎｇ－ｂｏ，ＣＨＥＮ　Ｙｏｎｇ－ｔａｎｇ　（Ｌｉｕｚｈｏｕ　Ｖｏｃａｔｉｏｎａｌ＆Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｌｉｕｚｈｏｕ　Ｇｕａｎｇｘｉ　５４５００６，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒ　ＭＩＬＬ　ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｇｅｎｅｒａｔｅｄ　ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ　ｃａｎ　ｎｏｔ　ｂｅ　ｄｉｒｅｃｔｌｙ　ｕｓｅｄ　ｆｏｒ　ＣＮＣ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８０２Ｄ，Ａｓ　ｔｏ　ｆａｎｕｃｌ５ｍ　ｐｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｒｉｇｉｎａｌ　ｉｆｌｅ　ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ａｎｄ　ｍｏｄｉｆｙ，Ａｎｄ　ｇｅｎｅｒａｔｅ　ＮＣ　ｃｏｄｅ　ｆｏｒ　ａｕｔｈｅｎｔｉｃａｆｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｐｏｗｅｒ　ＭＩＬＬ；ｐｏｓｔ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ；ＳＩＮＵＭＥＲＩＫ　８０２Ｄ；ＣＮＣ　ｍｉｌｌｉｎｇ　ｍａｃｈｉｎｅ　（上接第１　１　１页）　Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ａｎｄ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｗｈｅｅｌ　Ｃａｂｉｎ　Ｂｅａｍ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｍａｉｎ　Ｌａｎｄｉｎｇ　Ｇｇｅａｒ　ＬＩＵ　Ｃｈｕａｎ—ｌｉｅ　ｆ　ＡＶＩＣ　Ｓｈｅｎｙａｎｇ　Ａｉｒｃｒａｆｔ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ｇｒｏｕｐ　ＣＮＣ　Ｆａｃｔｏｒｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ　１　１０８５０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｔｙｐｅ　ａｃｈｉｍｎｅ‘ｓ　ｐａｒｔｓ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｂｙ　ｔｕｒｎｉｎｇ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｐａｒｔｓ　ｆｏｒ　ａ　ｃｅｒｔａｉｎ　ｔｉｍｅｓ　ｉｎｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｏｆ　ａ　ｆｌｉｐ　ｓｉｄｅｓ．Ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｇｒｅａｔ　ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｉｎｖｏｌｖｅｓ　ｈｅ　ｔｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ，ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｔｏ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｄｉｆｉｆｃｕｌｉｔｅｓ　ａ．　　ｃａｂｉｎ　ｂｅａｍ；ｓｔａｍｐ　ｆ０　ｎｇｓ；ｐｒｏｃｅｓｓ　ｐｒｏｇｒａｍ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｉｒｐｌａｎｅ；ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｌｎｄｉａｎｇ　ｇｅａｒ；ｔｈｅ　ｗｈｅｅｌｃｏｎｔｒｏｌ　１２２