非固定式交點精加工方案的研究

常慶慶

摘 要：非固定式交點結構形式為三層結構，中間接頭在中央翼站位提前定位安裝完成，兩側為連接桿結構，在中機身盒體調姿定位完成后進行連接桿的安裝。中機身盒體定位過程中位置存在誤差，造成連接桿與連接桿接頭連接交點不同軸，連接桿與連接桿接頭連接交點處需對交點孔精加工。連接桿與連接桿接頭連接處對交點襯套精加工的施工空間較小，孔徑大，夾層厚，材料硬，三夾層結構形式且中間夾層交點孔與其余夾層交點孔不同心的結構形式和特點，提出三種交點孔精加工方案并分別進行了研究分析，確定了最優交點孔精加工方案。針對制定的方案，確定了自動進給鉆的選型方案。按照現有結構特點和功能要求，制定了鉆模板的設計方案。對自動進給鉆進行了試刀試驗，并最后完成產品的精加工。

關鍵詞：連接桿交點;交點精加工;交點孔精度;自動進給鉆;鉆模板

1引言

非固定式連接桿結構復雜，連接桿一端連接中央翼后梁接頭，另一段連接中機身盒體。連接桿起到定位、固定中機身盒體的作用。連接桿接頭與中央翼后梁通過螺栓連接，因中央翼為封閉式盒體結構，造成連接桿接頭必須在中央翼站位進行定位和安裝。連接桿連接的中機身盒體中心孔軸線位置度要求嚴格，必須首先對盒體中心孔軸線定位。連接桿與盒體通過關節軸承連接，此種情況下，裝配誤差由連接桿傳遞至連接桿與連接桿接頭連接交點處，造成連接桿與連接桿接頭交點孔不同軸，必須在連接桿及連接桿接頭上對襯套留余量精加工作為工藝補償。

2交點結構概述

連接桿交點包含三層連接結構，左右兩側為連接桿，中間為連接桿接頭，三者之間通過精制螺栓連接。其中連接桿接頭在中央翼總裝站位定位，并與中央翼后梁連接;中央翼與中機身對接完成后，連接桿接頭與中機身后上壁板中梁進行連接。連接桿與中機身盒體以關節軸承的形式通過螺栓連接;靠近連接桿接頭處，左右連接桿與連接桿接頭之間通過螺栓連接;連接桿與連接桿接頭未連接前，左右連接桿均可以上下移動。

連接桿與連接桿接頭連接交點終孔尺寸為Φ20mm，精度為H7;夾層厚度為64mm，被加工材料為30CrMnSiA。其中連接桿初孔為Φ14mm，左右連接桿初孔均為Φ19.5mm，精度為H7。連接桿交點左右兩側安裝有壁板型材，連接桿交點距離壁板型材的空間約為350mm，連接交點襯套精加工的有效施工空間較小。

3連接桿交點精加工方案

綜合考慮目前的結構形式、被加工材料狀態、交點孔襯套余量狀態、交點孔加工精度、有效施工空間等因數，經過初步研究，形成以下三種精加工方案;

a）使用鉆模板，通過常規風鉆手加工方式進行孔的精加工;

b）使用鉆模板，通過自動進給鉆進行孔的精加工;

c）使用鉆模板，通過自動進給鉆擴孔+手工鉸孔進行孔的精加工。

針對以上3種精加工方案進行討論分析如下：

a）方案：利用鉆模板，首先利用變直徑尺寸定位銷將三夾層交點孔軸線調節至最小偏差狀態，然后固定鉆模板。利用手持鉆模，首先使用大功率風鉆配合Φ14mm鉆頭將三夾層交點孔鉆至同心，然后擴孔至Φ19.5H7mm，最后鉸孔至Φ20H7mm。此種方案理論上可行，但因連接桿與連接桿接頭連接處對襯套精加工的施工空間較小（350mm），孔徑大（Φ20H7），夾層厚（64mm），材料硬（30CrMnSiA），若使用常規風鉆手工制孔，制孔難度太大，工人勞動強度高，且制孔質量無法保證。

b）方案：利用鉆模板，首先利用變直徑尺寸定位銷將三夾層交點孔軸線調節至最小偏差狀態，然后固定鉆模板，并將自動進給鉆固定在鉆模板上。使用自動進給鉆先將待加工孔由Φ14mm擴孔至Φ19.5H7mm，然后鉸孔至Φ20H7mm。通過對多個型號飛機自動進給鉆使用情況的調研，自動進給鉆在實際使用的過程中，其制孔質量穩定性需待進一步提高，使用自動進給鉆完成終孔的最后鉸孔有一定風險。

c）方案：利用鉆模板，首先利用變直徑尺寸定位銷將三夾層交點孔軸線調節至最小偏差狀態，然后固定鉆模板，并將自動進給鉆固定在鉆模板上。先將三夾層待加工孔由Φ14mm擴孔至Φ19.5H7mm，然后利用手持鉆模將交點孔手鉸至Φ20H7mm。此方案理論上可以實行，不僅解決了使用常規風鉆手工擴孔帶來的制孔難度大問題，同時避免了使用自動進給鉆因其穩定性因素所造成的終孔鉸孔質量風險問題。

通過對以上三種交點孔精加工方案的分析，最終確定c）方案，即自動進給鉆擴孔+手動鉸孔是目前此種結構形式下連接桿交點精加工的最優方案。

4自動進給鉆的選型方案

鑒于自動進給鉆性能和價格因素，優先選用主軸伸縮式自動進給鉆。但考慮到施工空間，常規性主軸伸縮式自動進給鉆工具主軸長度接近400mm，無法滿足空間要求。經與庫柏公司技術人員進行交流研究，在現有結構形式下，主軸偏置式自動進給鉆是加工此結構形式最好的工具。加工孔徑分別為Φ14mm、Φ17mm、Φ19.5mm，與中連接桿接頭制孔參數適配，并在自動進給鉆加工完成后使用手鉸刀鉸至終孔。制孔步驟見下表1。

5鉆模板的設計方案

①鉆模板結構形式及定位方法：

第1步：設置定位銷，利用連接桿組件待加工孔Φ19.5H7、左右連接桿組件鉆模定位孔Φ20H7;

第2步：在鉆模板上下兩面（與孔軸線平行的面）設置螺紋壓緊器，將鉆模板緊固;

第3步：調節螺紋壓緊器，直到連接桿組件待加工孔Φ19.5H7處的定位銷轉動靈活;

第4步：取下連接桿組件待加工孔Φ19.5H7處的定位銷，鉆模定位完成。

②鉆模制孔加工方式：自動進給鉆（孔徑Φ14H8→Φ19.5H7）+手鉸孔徑（Φ19.5H7→Φ20H7）

a、自動進給鉆：采用APEX公司20932M577PT雙耳自動進給鉆，雙耳鉆套90418980PT/C插入鉆模的長度為27mm，外徑Φ30h7。自動進給鉆從安裝位置逆時針轉動30°方能固定到位。限于現有自動進給鉆機構形式及加工部位空間狹小因素，鉆模需設置雙耳鉆套壓釘，一字槽螺紋固定銷，確保自動進給鉆在鉆模內逆時針、順時針均不能轉動。自動進給鉆20932M577PT重約5kg，鉆模需能牢固自動進給鉆。

a、孔徑Φ19.5H7手鉸至終孔Φ20H7時，在鉆模上設置手持引孔器1套，手鉸制孔。

6精加工方案的實施

①試刀：

制孔方案確定后及產品精加工前，在庫柏工具供應商技術人員的配合和指導下，分別對偏置式自動進給鉆（20932M573PT）及配套擴孔鉆進行了擴孔試驗。試刀結果顯示，偏置式自動進給鉆加工過程順暢無異常，加工完成后的孔徑尺寸及孔內壁粗糙度均符合設計要求。

②產品精加工：

在庫柏工具供應商技術人員的配合和指導下，使用庫柏公司偏置式自動進給鉆（20932M573PT）及配套擴孔鉆完成了連接桿與連接桿接頭連接交點孔的精加工。精檢測，加工完成后的孔徑尺寸及孔內壁粗糙度滿足技術要求。

7總結

通過對連接桿交點制孔方案的研究，對裝配工藝設計階段DELMIA仿真技術的成功應用，制定了連接桿合金鋼材料自動進給鉆擴孔及手鉸刀的制孔方案，積累了連接桿結構大孔徑厚夾層合金鋼材料制孔的經驗和狹小制孔空間工具刀具選型的經驗，對裝配工藝學及工具、刀具的選型有了更為深刻的認識。