某型機主起落架輪艙梁數字化的高效創新加工

劉川烈

（中航工業沈飛工業集團數控加工廠，遼寧 沈陽 110850）

模鍛件一直是數控加工零件中的“瓶頸”，由于其毛料的特殊形式，需多次翻面加工，隨時倒動壓板，加工效率低，加工品質不穩定，工人勞動強度大。

1 零件用途

某機型主起落架輪艙梁，是該飛機上的一項重要零件，在主起落架輪艙組件中起著重要的支撐作用，為該組件的主要承力構件，是起落架組件中的重要零件之一。見圖1，圈中即為主起落架輪艙梁。

圖1 主起落架輪艙組件圖

2 零件分析

2.1 毛料信息

零件的材料牌號為2D70-T6，材料標準為11-CL-029B，模鍛件，鋁合金模鍛件材料的特性是切削性較好，但變形較大。

2.2 加工公差

加工厚度尺寸的極限偏差為

δ=（1.9～2.5）mm 時，（+0.1/-0.2）mm；

δ=（2.6～3.0）mm 時，（+0/-0.3）mm；

δ=（3.6～18）mm時，（+0/-0.5）mm。

其余未注尺寸公差按HB5800-1999。

3 加工方案

3.1 數控設備的選擇

零件的兩端型面角度為32°，內外形的幾處下陷角度33°，其余各個部分角度都不是很大，綜合考慮現場設備的機床剛性、加工精度、最大角度等各方面參數，選擇藍寶地機床，對于零件兩端型面可采用行切方式加工，外形閉角下陷可采取在另外一側單獨補加工，內形閉角下陷余量較小，可鉗工去除。

3.2 加工工藝方案的制定

在模鍛件的加工中，由于其材料易變形，因此工藝方案的制定，必須在控制變形的基礎上，再考慮其他要素。

一般的模鍛件都采取“一面粗銑→翻面粗精銑→再一面精銑”的比較常用的加工方案。一些變形較大零件，為了消除變形甚至采取更多次的翻面，這種加工方案的最大弊端，是效率低，工人勞動強度大。

針對主起落架輪艙梁的具體情況，最有效率的加工方式，就是一次翻面。但是，這樣存在一定風險，必須對零件進行詳細分析，論證其可行性，結果如下：

（1）有利方面：

一是從零件結構上看，穩定性較好，腹板上的筋條較多，成規則的網狀結構，對零件的變形有很好的抵御作用；

二是零件腹板的最小厚度為5 mm，緣條的厚度為5～7 mm，筋條的最大厚度8 mm，較大的厚度決定了零件有較好的剛性。

（2）不利方面：

一是一次翻面加工去除余量太大，應力原因必然導致零件變形；

二是零件一端的開口部分在，切斷后應力的釋放最為劇烈，是整個零件最易變形的地方，控制開口部分的變形，是控制整個零件變形的關鍵之處。

通過對零件的整體分析，認為如果工藝安排合理，措施得當，完全可能把變形控制在合理范圍內，因此，采取一次翻面加工方式。

3.3 零件的裝夾定位

針對零件模鍛件毛料的具體形式及加工流程，申請了2套工裝。第一套工裝以2-Φ18H9定位孔及毛料筋高平面定位，第二套工裝以2-Φ18H9定位孔及已加工腹板面定位。

3.4 裝配對零件提出的要求

在主起落架輪艙組件的裝配中，主起落架輪艙梁的兩處緣條外形、兩端外形是裝配基準，內形封閉槽及兩處內形有重要裝配要求。如圖2

圖2 主起落架輪艙梁裝配要求

3.5 刀具的選擇

零件加工中刀具的選擇，依然遵循粗加工時盡量選擇較大的刀具，半精加工與精加工選擇與零件結構相近的刀具。這里粗加工選擇直徑為Φ 30 mm的刀具，提高效率。

在半精加工、精加工中，選擇直徑為Φ 20 mm銑刀，在余量不大的情況下，Φ 30 mm銑刀與Φ 20 mm銑刀軌跡一樣，選擇Φ 20 mm銑刀是為了給轉角留更少的余量，以便清轉角。

在主起落架輪艙梁的加工中，多次應用了Φ 8 R4 mm銑刀（國球刀），因為在零件中存在大量的不規則結構，如內形閉角區、傾斜腹板、轉角R4 mm等。

由于寬度14 mm、深度52 mm封閉槽的存在，選用Φ 10 R4 mm銑刀。

零件一端的大孔與內形之間的閉角區域，最小處間隙僅有6.25 mm，這處結構是整個零件加工刀具選擇最難的地方，綜合考慮各方面因素，選用Φ 6 R3 mm銑刀。

3.6 加工難點

在主起落架輪艙梁的加工中，存在以下較難加工的地方，見圖3。

圖3 主起落架輪艙梁加工難點示意圖

（1）以零件一端的開口部分為代表的零件變形控制，以及翻面加工零件“弓起”的處理。

（2）零件一端的大孔與內形之間的閉角區域最小處間隙，僅有6.25 mm，既保證零件的加工品質，又不傷及零件，是加工過程的控制點之一。

（3）在寬度僅為14 mm，深度為52 mm封閉槽的加工中，既保證加工零件加工品質與刀具的安全，又要保證兩面加工無接刀。

（4）由于零件開口處更易變形，因此開口處的大孔兩面接刀的處理，是另一難點。

（5）開口處傾斜腹板結構復雜，需要多次加工，既保證腹板厚度，又保證去除殘余時與腹板面接平。

（6）開口處一端與毛料連接處寬度5.5 mm，角度32°，切斷時如何保證零件不顫動，是又一難點。

3.7 加工難點的解決措施

針對以上加工難點，采取以下措施予以解決：

（1）對整個零件進行粗加工、半精加工、精加工，做大限度地釋放應力。零件一端的開口部分在粗銑階段，就將開口完全銑開，使之充分變形，在零件正面的余量已基本去除的情況下，再進行精加工，保證精加工后變形可控。

（2）在第一面加工結束后，由于去掉了大量的毛料，必然導致零件“弓起”，給第二面的加工帶來困難，這時只需將零件壓平即可，粗加工后“弓起”基本消除。

（3）在主起落架輪梁的數控加工部分中，最危險的部分就是此處。考慮零件結構的特殊性與刀具剛性，在現有的刀具中選擇Φ 6 R 3 mm球頭銑刀。

（4）為了保證刀具的剛性及在銑切區域有一定的活動空間，選用Φ 20 R 4銑刀，軸向切深3 mm。在第二面加工時，要求腹板面與工裝貼合完好，以保證零件的實際位置與理論相符合。

（5）傾斜腹板是零件最邊緣處，結構性復雜，穩定性差。我們采取預留光刀程序單個保腹板，最后逐個清轉角的辦法。

（6）零件開口處結構的切斷處為厚度5.5 mm、長度115 mm，與腹板面成32°的兩個傾斜面。32°超出了藍寶地機床的角度范圍，由于其結構特殊，無法常規去除，因此采取Φ 20 R1 mm銑刀行切，底面留1 mm余量連接的辦法解決。

3.8 內形閉角下陷及外形角度下陷的加工

零件內形存在3處閉角下陷及1處外形角度下陷。由于機床角度的原因，數控無法加工。對于內形閉角下陷，按與外形開角下陷平行尺寸加工；外形下陷，按劃線尺寸加工。

4 數控程序的編制

4.1 刀具運動軌跡的編制

在粗加刀階段余量較大，因此粗加工階段刀具徑向最大步距15 mm，軸向切深5 mm。在半精加工及精加工階段，為了獲得更好的表面品質及保證零件尺寸，加工底面時刀具徑向步距10 mm，軸向切深1 mm，加工側面時，軸向切深5 mm。

4.2 刀具參數的選擇

在零件加工中，刀具參數的選擇按數控程序無人工干預的要求設置，所有程序的參數不需工人干預，即可達到優質高效的要求。詳見表1。

表1 加工刀具選擇及切削參數數值

4.3 轉角降速

在零件加工過程中，為了使銑切過程更加順暢，同時也按照程序無人工干預的要求，需要在程序銑切零件轉角時自動降速，因此在程序編制時，設置轉角降速。

4.4 編程容差設置

對于粗加工，為了提高效率，容差（Tolerance）設為加工余量的1/5～1/3。精加工是最終加工，為了保證零件尺寸和表面光潔度，容差一般設為0.01～0.02 mm。

5 結束語

通過對現場加工零件的統計，一般零件準備時間占據了零件總工時的很大比例，模鍛件就體現得更加明顯。

在主起落架輪艙梁的加工中，效率較之以前類似零件有非常明顯的提高，原因歸納如下：

第一是零件加工方式的轉變。由多次翻面加工，轉為一次翻面加工，62 mm×390 mm×770 mm的外廓尺寸，在模鍛件中是較大的零件，能實現一次翻面加工完，大大提高了效率，縮短生產周期，減小工人勞動強度。在工藝流程設計上是一個創新，一個大的進步，為類似零件的加工提供了重要的參照。

第二是工藝安排合理。模鍛件由于其結構的特殊性，導致在加工過程中需要頻繁倒壓板，另外由于其零件變形，在加工過程中精銑內形時需要保證緣條厚度。經過細致分析，合理安排加工順序，減少倒動壓板次數，并對銑內形程序進行拆分，單獨編制保證緣條厚度的內形程序，方便了零件的加工。

通過主起落架輪艙梁的加工，使我們對模鍛件的加工方式有了更深的了解，對后續的模鍛件加工有一定的借鑒意義。

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