提高某折疊尾翼深孔加工精度的研究

1、    提高某折疊尾翼深孔加工精度的研究    鄧旭紅摘 要： 如何保證深孔加工精度，是某折疊尾翼加工過程中的難題，提高深孔加工的精度，成為了提升該折疊尾翼質(zhì)量的關(guān)鍵。本文通過對(duì)某折疊尾翼的結(jié)構(gòu)特征及加工難點(diǎn)進(jìn)行分析，從工藝路線、加工方法、設(shè)計(jì)專用工裝和專用刀具等方面進(jìn)行研究，解決了該折疊尾翼深孔加工中出現(xiàn)的孔不同軸、直線度差和表面粗糙度差的問題，為提高某折疊尾翼質(zhì)量提供了保證。關(guān)鍵詞： 深孔加工；精度；專用工裝；專用刀具1 前言隨著軍事技術(shù)快速發(fā)展，戰(zhàn)場(chǎng)區(qū)域不斷向外層空間擴(kuò)展，空襲體系已由各種作戰(zhàn)飛機(jī)為主要打擊裝備，擴(kuò)展成以bm、cm、各種軍事衛(wèi)星以及

2、無人機(jī)的空天打擊體系。由于地面防空產(chǎn)品作為攔截來襲飛行器的重要力量，當(dāng)前美國(guó)、俄羅斯等西方各軍事強(qiáng)國(guó)均開始研制第四代防空產(chǎn)品，到目前為止已有多型號(hào)裝備部隊(duì)，如美國(guó)生產(chǎn)的pac-3、俄羅斯c-300系列防空裝備、以色列的“箭”式產(chǎn)品等武器系統(tǒng)1。新一代的地空產(chǎn)品在繼續(xù)保留高精度、高效能的同時(shí)，進(jìn)一步朝著高機(jī)動(dòng)、高智能、多功能、通用化的方向發(fā)展。有很多這類產(chǎn)品都有折疊尾翼，提高折疊尾翼的質(zhì)量，對(duì)提升這類產(chǎn)品的質(zhì)量起到了重要作用。2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及加工難點(diǎn)分析2.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)某折疊尾翼結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，如圖1所示，折疊尾翼主要由骨架、支臂、轉(zhuǎn)軸、扭桿、彈簧、鎖定銷等組成，骨架是其主要零件。骨架上連接支臂、鎖定銷的

3、孔的中心距、同軸度、直線度是直接影響到產(chǎn)品工作時(shí)鎖定銷能否進(jìn)入骨架上的定位孔并達(dá)到規(guī)定深度，折疊尾翼能否順利展開的關(guān)鍵。某折疊尾翼主要組成部分“骨架”的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：翼面上有多個(gè)減輕框，型面大而薄，容易變形，最薄之處為2mm，長(zhǎng)接近350mm，寬大約240mm，型面相對(duì)中心平面的對(duì)稱度不超過0.2，深孔全長(zhǎng)接近200mm，孔徑尺寸為11mm和13mm，兩孔的中心距為35±0.05mm，孔到根肋面的邊距為55.5±0.05mm，槽口兩端兩段孔的同軸度不大于0.02，深孔相對(duì)定位基準(zhǔn)的垂直度不大于0.04，深孔內(nèi)表面的表面粗糙度為ra1.6。2.2 加工難點(diǎn)通過對(duì)骨架結(jié)構(gòu)尺寸的分

4、析，骨架的加工主要有以下難點(diǎn)：1）型面相對(duì)中心平面的對(duì)稱度0.2，型面大而薄，加工中易變形。2）11、13孔對(duì)槽口兩側(cè)面的垂直度0.04。3）11、13孔前后兩段的同軸度0.02，孔的距離公差為±0.05，深孔全長(zhǎng)為200mm。型面大而薄，加工中易變形的問題，通過改變零件的材料狀態(tài)、刀具的幾何參數(shù)、熱處理的合理安排及加工方式等方法，型面的加工問題已得到解決。而直徑為11、13全長(zhǎng)為200mm深孔的加工是整個(gè)零件加工的關(guān)鍵，只要攻克骨架上11、13孔的加工問題，整個(gè)零件加工難題就可以迎刃而解。3 解決途徑與措施3.1 確定工藝路線深孔是指深徑比大于5：1的孔2，骨架上11、13孔的全長(zhǎng)

5、為200mm，其深徑比達(dá)到了18：1，屬于典型的深孔加工。軍工產(chǎn)品的生產(chǎn)特點(diǎn)為多品種、小批量、產(chǎn)品精度高，這些生產(chǎn)特點(diǎn)決定了生產(chǎn)以通用設(shè)備為主，采用通用設(shè)備和簡(jiǎn)便的工藝裝備加工深孔是解決研制產(chǎn)品深孔加工的主要途徑?？椎募庸こＳ霉に囁悸窞殂@孔擴(kuò)孔鉸孔，通過實(shí)踐也證明這一思路的正確性，但是必須把每個(gè)步驟做精、做細(xì)。通過對(duì)工藝試件進(jìn)行加工，加工出的零件孔的直徑超上差0.05mm，兩段孔的同軸度為0.06，直線度為0.15，孔邊距公差超上差0.1mm，均沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求，鉆出來的孔偏，鉸完后不同軸。無論是采用普通鉆頭、鉸刀（剛性差），還是整體硬質(zhì)合金鉆頭和鉸刀，得到的都是同一個(gè)結(jié)果：只能保證孔徑，而保

6、證不了同軸度和直線度。機(jī)床的精度能夠保證孔距精度要求，而加工結(jié)果不滿足設(shè)計(jì)要求，主要是由于孔的深度與孔徑比例較大，鉆頭細(xì)長(zhǎng)、剛性差，因此在鉆孔時(shí)鉆頭容易偏斜，產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致鉆出的孔表面粗糙度和尺寸精度不易保證3。同時(shí)鉆頭工作環(huán)境惡劣，切削熱量不易排出，而且排屑困難，使得刀具磨損加劇4。要想達(dá)到設(shè)計(jì)要求的精度，就必須提高鉸孔前半精加工（擴(kuò)孔）后底孔的精度，通過擴(kuò)孔工序來修正孔的位置度和同軸度，如果鉸孔前的底孔不正、不直、不同軸，用再好的鉸刀也達(dá)不到最終要求，因此把半精加工作為后續(xù)加工的突破口。3.2 設(shè)計(jì)專用刀具和工裝通過分析，設(shè)計(jì)了適合骨架深孔加工的專用刀具和工裝：10的臺(tái)階鉆、10.5和10

7、.85的專用擴(kuò)孔鉆、11的專用組合鉸刀及用于裝夾、定位和導(dǎo)向的專用工裝，刀具材料選用整體硬質(zhì)合金以提高刀具的剛性。由于臺(tái)階鉆排屑好，能夠保證底孔偏斜不大，分為兩次擴(kuò)孔對(duì)孔型進(jìn)行修正，并在擴(kuò)孔時(shí)增加導(dǎo)向板防止鉆頭偏斜，把孔軸的偏斜降到最低的程度，為后續(xù)鉸孔提供合格的預(yù)孔，采用組合式鉸刀，用一把鉸刀將兩段孔同時(shí)鉸出，保證兩段孔的同軸度和直線度。3.3 改進(jìn)加工方法在加工中，為了避免其他機(jī)加工序?qū)ι羁准庸さ男挝痪仍斐捎绊?，將骨架上的深孔加工安排在最后一道工序進(jìn)行。在鉆孔前，對(duì)定位的骨架根肋面及支臂安裝槽口進(jìn)行精加工，保證裝夾定位基準(zhǔn)的精度，同時(shí)可減少裝夾變形。由于刀具較長(zhǎng)，采用臥式加工刀具自重會(huì)導(dǎo)

8、致刀具端部向下傾斜，容易造成孔直線度和邊距不合格，為排除刀具自身的影響，采用立式加工。用組合夾具搭了一個(gè)類似于角鐵的鉆孔工裝，將零件豎起來裝夾加工，工裝簡(jiǎn)圖如圖2所示。在工裝的側(cè)面用兩個(gè)定位板在根肋面建立一個(gè)定位基準(zhǔn)面，用兩個(gè)拉緊螺釘將根肋面緊緊的貼合在定位板上，保證鉆孔時(shí)邊距尺寸，在骨架的厚度方向平面上用兩個(gè)輔助壓板將骨架壓緊與基礎(chǔ)板貼平，保證孔在型面的對(duì)稱中心上。為防止鉆頭方向偏，進(jìn)行擴(kuò)孔時(shí)在槽口部位增加一個(gè)導(dǎo)向板。裝夾零件時(shí)，為防止裝夾變形，應(yīng)用塞尺檢查工裝定位面與零件之間的間隙不得大于0.02，否則墊銅皮后再壓緊零件。鉆孔時(shí)，先用鍵槽銑刀在鉆尖接觸的位置銑出小平面，再鉆中心孔，最后用加

9、長(zhǎng)鉆頭鉆出10底孔。加長(zhǎng)鉆頭設(shè)計(jì)成臺(tái)階鉆，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖見圖3，鉆頭的總長(zhǎng)略長(zhǎng)于孔的深度2mm，鉆頭前部角度為112°，外圓為7，臺(tái)階部分角度為118°，外圓為10。鉆出底孔后，用專用擴(kuò)孔鉆分兩次對(duì)底孔進(jìn)行修正并用導(dǎo)向板輔助導(dǎo)向，能夠獲得較高的位置精度與直線度和同軸度，在擴(kuò)完孔的位置上用專用的組合鉸刀順其孔位一次性鉸出兩段孔。最后，加工出來深孔能滿足設(shè)計(jì)要求。4 結(jié)束語通過對(duì)某折疊尾翼的結(jié)構(gòu)特征及加工難點(diǎn)進(jìn)行分析，從工藝路線和加工方法等方面進(jìn)行研究，提出了設(shè)計(jì)專用刀具和專用工裝的方法，分多次擴(kuò)孔保證孔的同軸度和直線度，并用導(dǎo)向板導(dǎo)向，防止鉆頭偏斜，最后用專用組合鉸刀一次鉸孔，保證孔的加工要求，并通過實(shí)際加工進(jìn)行驗(yàn)證，解決了折疊尾翼骨架的深孔加工問題，提升了折疊尾翼加工質(zhì)量。同時(shí)，也為該類深孔加工問題提供了解決思路。參考文獻(xiàn)1 李劭珩.世界航