航空零件裝配后的加工*

蔣君榮 尹 洋

(西華大學機械工程及自動化學院，四川成都 610039)

航空零件的裝配后加工一般都是最后一道加工工序，加工余量少，尺寸精度高，屬于輕型加工。由于零件已去除了所有的加工余量，零件的強度和剛度都相對比較差，容易變形，且航空零件對質量的要求較高，不能有碰傷劃傷等表面缺陷，所以大多數裝配后的小型加工都是手動加工。

1 起落架零件在裝配后加工的難點

圖1是某型號飛機起落架的主零部件示意圖。在扶手1的內孔2、3處需要裝配2個銅套，7、8為待裝銅套。裝配后兩個銅套有同軸度要求，銅套7相對于孔4有位置度要求。

難點1:在此裝配工序前已完成了所有機械加工和特種加工，即:扶手5、6處的鍍鉻，所有外表面及大部分內孔的鍍鎘，以及內孔2、3內的鍍鎘噴底漆。鎘層比較軟，極易碰傷劃傷。扶手5、6處的鉻層也極易碰傷，零件的碰傷劃傷是不能接受的。

難點2:工件較大，外形不規則，裝夾不方便，定位困難。工件主體部位部分位置壁厚不超過3 mm，不能受力過大，受力過大工件易變形。為保證工件孔的同軸度和位置度滿足要求，加工時最好使工件處于自由狀態［1］(或夾緊力盡可能小)，刀具處于自由狀態(避免引入裝夾誤差)。綜合以上原因，手動加工就是更好的選擇。

難點3:銅套裝配是過盈配合，冷凍后用專用工具裝配。由于隔層和底漆都有一定公差范圍，每次裝配的過盈量和銅套的變形都不同，隔層和底漆的厚度和均勻度控制更困難，裝配后銅套的變形就更大，這就使裝配后的加工也更加困難。

2 以前的加工工藝和加工中所遇到的問題

以前的加工工藝是參照國外某公司的加工工藝，用圖2所示整體式鉸刀對兩個銅套同時加工，利用兩段鉸刀的同軸度保證兩個銅套的同軸度。利用底孔2和孔4的位置度保證銅套對孔4的位置度。經實踐證明，在加工余量足夠的情況下，此工藝是可以保證零件的精度達到要求的。

問題1:由于銅套變形引起兩個銅套內孔局部錯位，同時加工兩個孔是極其困難的，每段鉸刀的8個刃口均為切削刃，實際加工時切削力很大。實踐證明，在每個孔的直徑加工余量超過0.06 mm不能同時對兩個孔進行手動加工。

問題2:銅套本來的加工余量加上過盈量和銅套的變形量，直徑加工余量就有0.15～0.2 mm，這樣就不得不增加一道珩磨工序分別對兩個孔去余量［2］。珩磨后留余量0.08～0.1 mm(余量太少鉸不圓)，粗鉸留余量0.04～0.06 mm，再精鉸到尺寸。即使鉸兩次，兩個銅套同時全部鉸圓的工件也不超過50%。加上局部未鉸圓但可讓步接受(Concession)的，產品合格率也很難超過80%，產生大量的返工。每次返工都得報廢2個銅套，甚至引起整套工件報廢(曾經報廢過一套)。

問題3:①由于加入珩磨工序，工件就不得不裝夾在機床上，免不了工件的磕碰劃傷，增加額外的返工;②短孔珩磨宜采用剛性聯接的珩磨頭，但為減少工件孔中心和珩磨主軸的同軸度要求，實際采用的是珩磨頭和主軸浮動聯接，這樣就勢必引起孔形和軸線誤差;③珩磨工序本身也存在許多其他產生誤差的原因［3］，對操作者的技能要求也較高。

問題4:由于同時鉸削2個孔的切削力很大，一般需要1個人鉸削，2個人扶持工件(工件不能大力裝夾)，效率極其低下。

問題5:同樣由于切削力大，鉸刀磨損很快甚至崩刃損壞［4］，一般約加工10件就得換鉸刀，成本太高(一把鉸刀至少3 000元人民幣)。

由于成本高，質量不穩定，效率低下，工藝的改進就勢在必行。

3 工藝改進

目前國內特種工藝和裝配工藝還處在摸索發展階段，短時間要達到國外的水平還不太現實。嚴格控制漆層和鎘層的厚度和均勻度，可以一定程度減小銅套變形，相應減小加工難度，但也取消不了珩磨。 根據互為基準原則［5］，對鉸削加工進行改進。將整體式鉸刀改為分體單刃可調式，利用2個孔互相定位分別進行加工。先用銅套7定位鉸銅套8，再用銅套8定位鉸銅套7(經實踐證明，2個銅套交換先后加工順序也是可以的)。

分體式鉸刀和定位元件設計如圖3。圖中1、5為單刃可調切削鉸刀，每個鉸刀共有8個刀刃，只有1個刀刃為可調切削刃，其余7個刀刃為定位修光刃。實際加工時只有切削刃參與切削，修光刃主要起定位作用，這樣就大大減小了切削力，使手動加工不再困難。2、6為錐度1∶200的定位錐體，3、4為定位驅動桿，利用鍵和鍵槽配合帶動鉸刀旋轉。定位桿的孔用于手動鉸削時放加力桿用，上部方頭用于氣動鉸削，下端的螺母用于取出鉸刀和取定位錐體，鉸刀靠自重進給。

表1 改進前后效益對照表

4 改進后效果

表1是改進前后成本、質量、效率的對比。由表1可以看出，改進后效果顯著，主要體現在以下幾點。

(1)質量大幅度提高。杜絕了讓步接受的工件，只出現了一件非工藝性返工工件，證明了改進工藝的合理性和有效性，也解決了此工件幾年來存在的質量問題。

(2)生產效率大幅度提高。由于單刃切削的切削力小，改人工手動鉸削為氣動鉸削，大大提高刀具的轉速和切削速度，進而大幅度提高了生產率。

(3)大大降低了操作者的勞動強度。加工人員由3人降為1人，加工由手動改為氣動，使加工更人性化。

(4)成本大幅度降低。①刀具成本降低:以前的鉸刀約每把3 000元，只能鉸10件。現在的鉸刀雖然兩把，成本約30 000元，但切削力小，磨損小且可調，預計可加工超過500件，單件刀具成本大幅下降，也間接保證了工藝的穩定性(不再有因換刀原因造成的工件不合格);②銅套成本降低:改進后基本沒有銅套報廢，銅套的成本也基本降到最低。

(5)減少工序。改進后切削力小，不需珩磨去余量。取消珩磨工序，既杜絕了因珩磨工序的碰傷劃傷而造成的不必要返工，也杜絕了珩磨工序本身造成的質量問題，還保證了鉸削有充分的加工余量，使不返工成為可能。

5 結語

以上分析了一個航空零件在裝配后的加工實例，提出了其中的加工缺陷和應對策略，為相似的航空零件加工和國外工藝本土化提供了參考。當然，航空零件裝配后的加工是多種多樣的，需根據具體問題具體分析，才能達到提高質量，降低成本的目的。

［1］曾六生.飛機零部件裝配精加工工藝研究［D］.西安:西北工業大學，2005.

［2］上海善能機械有限公司.珩磨技術的特點與改進［J］.制造技術與機床，2004(9):92－94.

［3］張云電.現代珩磨技術［M］.北京:科學出版社，2007:27－35.

［4］劉越.機械制造技術［M］.北京:化學工業出版社，2003:203－204.

［5］王啟平.機械制造工藝學[M].5版.哈爾濱:哈爾濱工業大學出版社，1999:89.