異形管小孔鉆制工藝與工裝設計

束飛

江西洪都航空工業集團有限公司 江西 南昌 330000

引言

隨著飛機性能的不斷提高，如何提高鈑金件的制造精度成為一個突出問題。某型飛機異形管是一種功能性產品，具有外形復雜、孔徑小、孔精度要求高的特點，制孔質量直接影響到該產品的使用性能[1]。

1 異形管結構及工藝分析

某型飛機異形管為雙曲面扁管，材料為LF2M，一端有32個通孔，孔徑為φ0.5mm，產品設計要求為用0.3Mpa水壓試射，保證液流平行，在300mm范圍內不交叉。該產品制造存在的主要難點為：①孔間距為13mm，在300mm范圍內液流互相不交叉。通過計算可知，噴水試驗中水柱的角度公差為±1°，考慮到導管外形制造公差、導管結構（剛性差、易變形），鉆孔難度較大。②使用φ0.5mm鉆頭鉆孔，鉆頭剛性差，易造成制成的孔偏斜、鉆頭易折斷，影響鉆孔的質量。③異形管鉆孔的端面為圓弧，鉆孔時易滑動，造成鉆孔偏斜且孔不在噴管的中心，影響孔的平行度。④異形管厚度?。?mm），孔的引導區短，孔對水柱的引導性差，噴水時穩定性差，易偏斜。⑤異形管型面為鈑金成形，公差較大，無法采用數控加工方法進行制孔。

2 鉆孔工藝方案

針對異形管圓弧端面和孔引導區短的問題，提出在噴管端面堆焊，以達到使異形管端面改為平面并增加引導區長度的目的；改進異形管鉆孔夾具工裝，保證異形管定位準確、固定平穩；使用精密鉆床保證孔平行度[2]。

3 鉆孔設備選擇及工裝設計

3.1 鉆孔設備選擇

鉆床主軸同軸度高，振動小、穩定性好，主軸跳動應小于0.005mm，綜合考慮選取小型、高速鉆床。

3.2 鉆孔工裝設計

圖1 鉆孔工裝圖

工裝結構采用分體式，分為半模A和半模B，采用銷釘定位，螺釘連接作為夾緊裝置。異形管在模具中定位凸出模具約5mm，以保證焊疤以及鉆孔時鉆頭不與模具干涉。

模具工作型面按異形管標準樣件協調，保證與異形管產品型面的協調、一致性，使定位時異形管不產生變形。模具工作型面A往內縮進0.5mm，以起到工裝的夾緊作用。

模具工作型面敷設環氧樹脂，型面光滑，防止在夾傷產品。

模具底面進行銑切加工，保證平面度。

4 鉆孔工藝流程

異形管成形→端面堆焊并打磨→工裝中定位夾緊→鉆孔。

5 鉆孔工藝工藝參數確定

影響異形管鉆孔質量的主要有堆焊高度和鉆孔工藝參數的選擇：堆焊主要起到對水柱的引導作用，高度太低則無法起到引導作用，高度太高則增加了鉆孔的難度和鉆孔時間；鉆孔工藝參數主要為鉆頭長度、鉆床轉速以及切削液的選擇。

在進行小孔試鉆基礎上，初步確定了較合適的堆焊高度和鉆孔工藝參數范圍，從中選取不同堆焊高度和工藝參數設計試驗方案并分別進行工藝試驗。鉆孔工藝試驗各項參數選擇、鉆孔概況及噴水試驗結果為：

工藝試驗方案一：堆焊高度為1.5mm，鉆頭長度為6.5mm，鉆床轉速分別選擇1500、3000r/min兩種，鉆孔切削液選擇為水。試驗結果為：鉆孔過程中折斷鉆頭3根，噴水試驗結果為11個孔不合格。

工藝試驗方案二：堆焊高度為1.5mm，鉆頭長度為6.0mm，鉆床轉速分別選擇3000、6000r/min兩種，鉆孔切削液選擇為水。試驗結果為：鉆孔過程中折斷鉆頭2根，噴水試驗結果為4個孔不合格。

工藝試驗方案三：堆焊高度為2.5mm，鉆頭長度為7.0mm，鉆床轉速選擇6000r/min，鉆孔切削液選擇為水和油兩種。試驗結果為：鉆孔過程中折斷鉆頭9根，噴水試驗結果為孔全部合格。

工藝試驗方案四：不進行堆焊，鉆頭長度為5.0mm，鉆床轉速選擇6000r/min，鉆孔切削液選擇為油。試驗結果為：鉆孔過程中未折斷鉆頭，噴水試驗結果為3個孔不合格。

工藝試驗方案五：堆焊高度為1.5mm，鉆頭長度為5.5mm，鉆床轉速為6000r/min兩種，鉆孔切削液選擇為油。試驗結果為：鉆孔過程中折斷鉆頭1根，噴水試驗結果為孔全部合格。

對以上五個試驗方案所選取的工藝參數和對應試驗結果進行對比分析如下：

5.1 噴管堆焊高度

4號管水流引導區過短，平行度無法滿足產品技術要求；3號管消耗鉆頭數量多、耗時長，無法滿足批量生產要求，故最佳堆焊高度為1.5mm。

5.2 鉆頭長度

5號管鉆頭露出長度適中，建議鉆頭露出鉆帽長度為5.5～6.0mm。

5.3 機床轉速

異形管選用材料軟、黏性大，提高轉速可減小材料對鉆頭的不利影響，并增加排屑效率。使用不同轉速對同種材料進行多次鉆孔發現6000 r/min的轉速最為合適。

5.4 切削液

鉆制小孔時排屑槽狹窄、排屑不流暢，鉆孔升溫較快，必須進行充分的冷卻和潤滑，故選用黏度低的油質切削液較為合適。

5.5 小孔鉆制方法

鉆制小孔時進給力和進給量要小，及時退出鉆頭并清理切屑。同時由于排屑困難和溫度較高，鉆頭損耗大，應及時地更換磨損的鉆頭，通過工藝試驗確定每鉆10個孔更換鉆頭。

6 結束語

異形管鉆孔工藝方案及工藝參數在某型飛機批生產中進行了應用，具備可操作性，制造的異形管能完全達到新的產品設計要求，對今后類似小孔鉆制提供了借鑒。