半開對接組合式結構零件制造工藝

■ 中航飛機股份有限公司長沙起落架分公司 （陜西城固 723200） 李運龍 黃國華

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工程師 李運龍

某型機是國家重點型號研制項目，主起自潤滑轉筒是主起落架上的重要件之一，為半開對接組合式結構，內孔要求粘接自潤滑襯墊，粘接自潤滑襯墊工藝由蘭化所進行，由于粘接自潤滑襯墊前尺寸φ158.78+0.05+0.01mm要求較嚴，該尺寸的保證，將影響粘接自潤滑襯墊后尺寸的保證。本文重點對該零件制造工藝難點的突破作較為細致的介紹。

1.零件制造工藝難點分析

（1）結構工藝分析。如圖1所示，主起自潤滑轉筒主要由接頭轉筒、套盒轉筒、自潤滑襯墊、襯套、固定螺栓、墊片和螺母組成。其結構復雜，兩主要結構件接頭轉筒和套盒轉筒均為φ158H8半圓孔結構，其壁厚較薄（最小處為2.7mm），粘接前內孔尺寸為φ158.78+0.05+0.01mm，端面尺寸為164.22f7（-0.043-0.083mm），該配合精度直接影響轉筒粘貼自潤滑襯墊后的產品質量和無載啟動力矩值。受零件結構不規則影響，內孔φ158.78+0.05+0.01mm極易變形超差，主要呈平行對接面方向尺寸偏大，垂直對接面方向尺寸偏小變形趨勢，從而達不到設計要求，屬難加工結構。

圖1 主起自潤滑轉筒結構

（2）材料工藝性分析。零件材料選用AerMet 100超高強度耐蝕鋼，該材料是一種高合金元素的合金結構鋼，熱處理后硬度53～56HRC，強度＞1 930MPa。該材料剪切強度高，導熱性差，材料黏度大，具有類似不銹鋼的特點，在切削加工中切削力大，切削溫度高，屬難加工材料。

（3）技術難點。①該零件結構是由兩半圓對接組合，且屬于薄壁零件，零件對接擰緊力及加工時的壓緊力使零件易產生變形。②零件材料為超高強度鋼，導熱性差，在切削加工中切削力大，切削溫度高，產生的內應力使零件產生變形。③機加后需局部噴丸，由于該零件壁厚不均勻，噴丸彈丸壓應力造成內孔變形。

2.解決制造技術難點的工藝措施

主起自潤滑轉筒內孔圓柱度要求較高，要求工件內孔尺寸變形較小，同時要求內孔表面粗糙度值Ra≤0.8μm，因此，在精加工工件內孔時，既要充分考慮薄壁工件加工中的應力變形，又要考慮該工件的裝夾變形，還要避免零件斷續切削，合理選擇刀具、切削參數，合理安排加工工藝過程。

經過攻關組不斷摸索改進，并經過批加工驗證，確定最佳工藝方法為：

（1）嚴格控制公差，減少裝配誤差，在加工φ24H8孔時，嚴格控制φ24H8到零件對接面的距離要求，由原來的20mm控制到20+0.05+0mm，以此來達到兩零件組裝起來對接處的間隙最小。

（2）采用多次分解、小切深加工、穿插低溫回火的方法，減少應力變形。組合后加工內孔φ158.78+0.05+0.01mm，及其端面采取反復分解、低溫回火、組合的方案來最大限度地減少因零件薄壁和應力集中帶來的零件變形。

（3）改進裝夾方式、消除裝夾變形。之前的裝夾方式為兩側使用V型，這會產生過定位致使零件變形，現改為一側V型另一側平面支撐，使零件在自由狀態壓緊，從而消除了裝夾變形的影響。

（4）選用先粗鏜孔后磨削的工藝對組合件進行加工，采用數控立磨機床通過磁力吸盤將零件吸附在工作臺上（見圖2），不需要其他任何輔助裝夾，基本可以消除零件因裝夾而產生的變形。而且數控立磨機床剛性好、精度高，能夠更好地保證內孔的尺寸要求。

3.工藝流程

加工工藝流程為：領料→鉗工→立臥→鉗工→數控鏜（粗加工）→低溫回火→數控鏜（半精加工）→鉗工（分解）→低溫回火→鉗工→數控磨→低溫回火→局部酸檢→局部噴丸→鉗工→總檢→粘貼→防護入庫。

4.數控磨削切削參數確定

為保證內孔尺寸公差及表面粗糙度要求，最終的精加工由數控磨削保證，磨削方案及磨削參數的確定采用試驗件進行驗證。

第一次試驗，磨削后零件尺寸圓度在0.045mm，低溫回火后零件圓度在0.08mm，變形較大。

第二次試驗，經對加工方法及參數改進，磨削后零件尺寸圓度在0.03mm，低溫回火后零件圓度在0.04mm。

經試驗，為消除磨削熱產生的微變形，其磨削方案采取如下措施：①粗磨。上下孔均進行粗磨，充分冷卻。②粗磨后將零件從吸盤上卸下，應力充分釋放。③零件再次放在吸盤上固定，進行精磨至成品尺寸（其尺寸余量控制在0.05～0.07mm）。

確定內孔磨削參數為：v砂輪＝2 100r/min、n工件＝20r/min；吃刀量：粗磨0.01～0.03mm，精磨0.005mm。

經對試驗件再次驗證后，內孔尺寸上半部圓度0～0.02mm、下半部圓度0～0.03mm。

5.噴丸強化控制

主起自潤滑轉筒的噴丸強化處理工序較為重要，該工件在起落架收放時承受了較大的拉載荷和壓載荷，是重要的承力結構件。噴丸強化的目的是提高該工件的疲勞強度，去除機械加工表面產生的微量刀痕，達到與飛機同壽命的目的。但對于半開對接組合式結構且壁厚≤3mm的轉筒類零件，噴丸過程中極易產生應力變形，經對前期試驗數據統計分析，噴丸后零件變形情況如圖3所示，無法滿足設計要求。

圖2 主起自潤滑轉筒磨削

（1）原因分析。經分析，造成局部噴丸變形的原因主要有以下幾個方面：①兩端內孔進行了機械加工，因此需對加工后表面進行重新局部噴丸，而內孔中間薄壁處不噴丸，此處壁厚較薄，若保護不好，將引起變形。②由于該零件的形狀決定該零件總體重心不均勻，接頭轉筒重而套盒轉筒輕，在零件噴丸時如果放置不合理，由于重力的原因，則會使零件在噴丸時產生不規則的扭轉變形。③根據前期零件內孔噴丸后上、下部孔變形情況，摸索變形規律可知，上部孔變形小，下部孔變形大；接縫處A、B點尺寸變大，C點尺寸變小；找出零件引起變形的薄弱部位為套盒轉筒下部半圓處為變形最大處。

圖3 轉筒內孔噴丸變形

圖4 噴丸防護工裝

（2）控制方案。①制作專用防護工裝及加強工裝（見圖4），對內孔薄壁非噴丸部位進行保護，同時確保工件噴丸時合理擺放，并對噴丸薄弱部位進行加強，進一步對自潤滑轉筒微變形進行控制。②對該零件內孔（壁厚最薄處為4.61mm）噴丸部位，在圖樣要求的噴丸強度和覆蓋率之內，選擇最小的噴丸強度和覆蓋率，使用最小的噴丸參數可以最大限度地降低零件的變形，建議在滿足噴丸弧高值的情況下，控制彈丸流量和風壓在最小值，調整噴槍在合適位置，以勻速旋轉前進的方式進行，降低噴丸變形量。

6.結語

該工件作為半開對接組合式結構零件，因其結構的復雜性以及加工的不穩定性，在加工制造時有一定的難度。如何消除零件組合后的間隙，同時減少零件加工制造過程中產生的裝夾變形、切削應力變形等，只能通過相應的工藝保證。本文介紹的工藝方法較為典型，具有一定的推廣意義。