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1、M8-6H（10 处）异形凸台图1 零件结构图起落架复杂箱体零件加工 工艺研究Complex Box Part Processing of Landing Gear中航工业飞机起落架有限责任公司燎原分公司舒晓君在加工超高强度复杂箱体类零件的过程中， 研究其加工工艺， 明确编制合理的制造工艺流程、 选择合适的装夹定位 方案、 有效利用车间资源和切削刀具、 分析件热后的变形规 律并加以控制、 设定合理的切削用量、 引入曲线插补优化刀 轨是保证复杂箱体类零件加工质量和提高生产效率的重要 途径。轨优化问题。通过合理的选用刀具和切削参数， 最终得到了箱体类零件 在加工中心上的最优工艺路线， 对类 似零件
2、工艺工程进行优化具有非常 重要的工程实用价值。些基本顺序回路组成） 。因此，图 1 所示各孔系精度和装配关系要求极 高， 其相互同轴度、 平行度和垂直度 均要求在 0.05mm 以 内 （图 2） ， 孔系 尺寸精度最严要求在 0.033mm 以内， 零件的加工质量将直接影响起落架 收放系统的精度、 性能和寿命。舒晓君 工程师， 现就职于中航工业飞机 起落架有限责任公司， 主要从事飞机 复杂零件的研制、 航空产品机械加工 以及 NC 程序的工艺编制工作。零件结构分析锁壳是决定起落架收放系统功 能的关键部件， 其结构如图 1 所示。 该零件是起落架收放系统的基础壳 体， 它将机构或部件中的轴、
3、套、 钢 筒、 撑杆等有关零件组装成一个整 体， 使它们之间保持正确的相互位 置， 并按照一定的传动关系协调地传 递运动或动力， 从而实现起落架系统 的收放运动。在收起位置锁紧起落 架与舱门， 起落架放下后锁紧起落架 与舱门； 在收起落架过程中开锁 , 起 落架及轮舱收放与上锁等动作顺序 应协调 （起落架收放回路主要是由这近些年， 公司承接了大量的型号项目， 在全面提升起落架研发制造能 力的同时， 努力提升工艺技术的专业 化水平。本文针对在某型机起落架 研制过程中的某项箱体类零件钻、 铣、 镗等工艺特点， 就箱体零件加工 工艺方案的确定原则和程序进行了 探讨， 在分析典型工艺路线的基础上 研究
4、零件的一次装夹、 数控加工和刀其技术难点如下： （1）该零件材料为超高强度钢 （属难加工材料， HRC5560） , 外 形 复杂、 壁薄且不均匀 （图 2）， 加工部852012 年第 22 期航空制造技术 90H8 (+0.054 )0 0.05 B 2- 28H8 (+0.033 ) 80+0.150+0.05 90H8 (+0.054 ) 0.05 A0 0.05 A 0.05 A 0.05 A 0.05 B 0.05A 80+0.15+0.05 34H8 (+0.039 )0 32+0.050AB4800.05910 +0.05 -0.10图2 零件孔系技术要求ZZ0X 0X 1.6
5、93 89306压紧压紧压紧96定位销定位销Y 9100.1Y 0X 0X2070.05 77 00 -0.12- +0.05800+0.05 3601530.052890.054800.05图3 零件热前工艺凸台及基准加工工位数控加工NC MACHINING及 80 +0.15 孔与螺纹孔的同轴度， 将位多、 难度大。（2）内腔深而且腔内附有两处 异型凸台 （如图 1 示） ， 该工步开放区 域小， 刀轨排编难， 铣刀的落刀深度 要 达 到 180mm， 这意味着刀具的悬 伸量要超过 180mm， 使得铣刀的工 况很不稳定， 震刀、 让刀严重影响零 件型腔侧壁的表面质量和尺寸精度。 （3）
6、零件孔系精度要求高且各孔形位公差要求极严， 如图 2 所示 2-80+0.05 直接影响零件的装配。（4）箱体类零件热处理后变形 状况极为复杂， 造成零件上述技术要 求极难保证和控制。（+0.15） 、 2-28H8（+0.033） 、 34H8 +0.039 +0.0500 孔其对基准 A 孔的平行度要求在 +0.0540.05 以 内，2-90H8（ 0 ）孔 的同轴度也要求在 0.05 以 内， 还有箱 体上端面对孔的垂直度同样要求 在 0.05 以 内， 如 图 1 所 示 的 10 处 M8-6H 螺纹孔就分布在这一端面 上， 因此该端面与螺纹孔的垂直度以箱体零件加工工艺方案1 工艺
7、方案的确定（1） 热前方案。 热前集中了零件大量的切削， 加 工应力大。为了消除应力， 在工件进 行大余量切削后， 我们安排了回火工 序； 如何定位装夹， 是我们探索的重 点， 经过论证， 采用下述方案。 具体流程为铣毛料基准粗铣 深腔及两侧耳片型槽 （两面接）回 火铣、 镗基准孔粗精铣零件外形 （两面） 钻、 镗零件孔系， 粗制螺纹 精铣零件深腔及腔内异性凸台钳 工检测热处理。 （2）热后方案。 我们没有箱体类零件热后变形量 的经验， 零件热后各孔孔位和形位公 差要求极严， 如何均衡变形， 制精加工 基准， 保证零件热后各孔系的技术要 求， 也是我们探索的一个重要目标， 具 体流程为： 卧式
8、精检工件变形量分 析余量一次装夹完工 计量。86航空制造技术2012 年第 22 期插补曲线图4 异形凸台刀轨Y Z X 80 孔 X 向变形最大 0.9mm，Y 向变形最大 0.2mm图5 孔热后变形示意图YZ X 160 凸台及各耳片面 X 向最大变形量为 0.3mm图6 耳片热后变形示意图耳片 Y 向变形 最大 0.2mm 140 凸台端面Y 向变形最大 0.5mm图7 （图6）左视图数控加工NC MACHINING2 实施过程 （1） 装夹、 定位方案的确定。 由于零件材料属于难加工材料， 铣削力大， 零件的主要面、 孔不但有 很高的尺寸精度要求， 同时还有很高 的形位公差要求。为了保
9、证工位刚 性， 提高切削稳定性和零件的技术要 求， 同时降低车间成本， 在图 1 所示 零件上下面两工位的加工中， 我们自大的风险。另外倘若对直线部分 （连续刀轨） 进行加减速， 会造成加工速 度的不平衡， 加工质量差、 时间长、 效 率低。 图 4 示出了我们最终的解决方 案。首先采用等高加 工策 略， 分层加工且 每 一 层 等 高 （同 一 Z 值） ， 这样就可保证工 件余量每层均 匀， 使 刀具每层切深均 匀； 其次在刀具进 刀、 开 放部 位、 工件余量较 大处、 工件复杂曲面过 渡处我们插入了螺旋曲 线， 引入足够数量的二 次曲线或圆弧段， 并且 使其在指定的精度内逼 近工件轮廓
10、， 这样就可 以得到光滑的加工形 状。以上两点从根本上 解决了在保证曲面加工质量的前提 下既对机床进行平滑的运动控制， 又 避免了产生较大冲击引起机床振动， 提高了零件表面质量和刀具寿命这 一加工难题。 （4） 变形控制。 我们在卧式加工中心上精检零 件变形量如图 5、 图 6、 图 7 所示， 图 中黄色高亮区域示出了零件实际的 变形情况及趋势。 由图可 知， 该项零件变形极为 复杂， 通过这一检测过程， 我们对零 件的变形有了明确的理性认识， 同 时为我们下一步加工零件基准提供了指导， 总结超高强度钢箱体类零 件热后变形规律如下：孔变形量 径向最大 0.9mm ；面变形量单边 最大 0.5
11、mm ；耳片内裆单边最大0.3mm。0制定位芯轴 77， 采取了一面两-0.05 孔定位， 压板压紧的方式， 并且芯轴底面带有与机床工作台上 T 型槽相 配合的卡键， 实践证明该定位方式有 效地限制了工件在工作台 Y 向的自 由度， 并且节省了专用工装成本。图3 标示出了零件装夹凸台及定位基 准的加工工位。 （2） 刀具的选择。 该工件在加工过程总共选用了20 多把刀具， 鉴于效率并考虑到零 件材料的切削加工性， 我们铣削大部 分选择了转位刀 , 进给量大， 加工效 率高。 本箱体上孔的种类多、 数量大， 对于类型不同、 尺寸规格不同、 精度 要求不同的孔应采用不同的加工方 法。 （3）难加工
12、部位的解决 （二次曲 线插补） 。 我们前面提到零件腔内附有两 处异型凸台， 该部位加工余量具有复 杂曲面形状的零件， 在曲面加工过程 中， 如果计算机生成的刀轨不连续 （曲线二阶导数不连续） ， 这在加工的 过程中会造成机床的过冲， 不能保证 加工的质量和精度要求， 甚至还有很结束语实践证明， 在加工超高强度复杂 箱体类零件的过程中， 研究其加工工 艺， 明确编制合理的制造工艺流程、 选择合适的装夹定位方案、 有效利用 车间资源和切削刀具、 分析件热后的 变形规律并加以控制、 设定合理的切 削用量、 引入曲线插补优化刀轨是保 证复杂箱体类零件加工质量和提高 生产效率的重要途径。 （责编三丰）872012 年第 22 期航空制造技术
