航空类壳体工艺规划策略

曹 杰，禹 洋

(航空机电系统综合航空科技重点实验室 中航工业金城南京机电液压工程研究中心，江苏 南京 211106)

航空类壳体工艺规划策略

曹 杰，禹 洋

(航空机电系统综合航空科技重点实验室 中航工业金城南京机电液压工程研究中心，江苏 南京 211106)

为满足机载设备在飞机上有限空间位置的安装，航空类壳体结构一般都非常紧凑，且形状复杂。除少数直接采用棒料或板料加工外，多数壳体件均采用铸造毛坯，部分强度要求高的则采用自由锻件或模锻件。本文概述了航空类壳体的工艺特点，工艺加工应遵循的一般原则，以及保证加工精度应遵循的一般原则，并列举了以毛坯为棒料的某型航空类壳体的工艺规划流程，概述了该型航空类壳体部分工序的加工工艺策略。

航空类壳体；工艺特点；工艺规划原则

1 航空类壳体工艺特点

航空类壳体的工艺特点[1]如下。

1)因壳体形体复杂，除少数直接采用棒、板料加工外，多数壳体件均采用铸造毛坯，部分强度要求高的则采用自由锻件或模锻件。

2)壳体件一般尺寸较大，特别是框架类壳体件，其外轮廓尺寸与截面尺寸比值大，刚度较差，装夹容易引起变形，故夹紧力不宜过大。

3)液压、燃油系统产品壳体件内油路孔纵横交错，且多为长径比很大的深孔。加工中，从刀具选择、夹具上的刀具引导和加工顺序的安排上考虑，应降低钻孔偏斜度，以确保孔壁厚度在要求范围内，必要时可使用专门加工设备或刀具(如枪钻、小孔电火花等)。

4)对于有色金属合金壳体件，因材料线膨胀系数较大，故加工和测量时，应注意切削热和环境温度变化对最终尺寸的影响。

5)壳体加工尺寸多，加工周期较长，加工工序设计、机床、工装设计、加工基准和余量的选择都直接影响加工周期的长短和工艺成本的高低。

6)镁合金材料在大气中易腐蚀，加工工序之间应采取积极的防腐蚀措施。

2 航空类壳体加工工艺一般原则

铸件和模锻件壳体加工工艺一般遵循先面后孔、先粗后精和基准先行的原则[2]，具体为：1)安排钳工划线找正加工基准，包括中心、角向基准等；2)依据划线基准，将毛坯基准转化为机械加工定位面或定位孔基准；3)进行精度低的孔(安装孔、油路孔和螺纹孔等)、平面和凸台加工，以及精度高的孔和面的预加工；4)安排精加工和综合加工(如清理、试漏、清洗、表面处理及检验等)。

3 航空类壳体加工精度一般原则

粗加工阶段，一般包括清理毛坯(铸缝、飞边、基准)、划线和刻批序号和去除大部分加工余量，一般采用车、铣和钻等加工手段[3]。工艺定位面范围应尽量选的大些，定位孔的距离应尽可能选得大些，压紧点也应选在厚实的地方，以防止压紧变形。大部分材料在粗加工阶段去除，零件表面质量和轮廓精度没有太高要求。

半精加工阶段对要求比较高的部分先进行预加工，其余部分加工到位，一般采用车、铣、钻、扩、铰和粗磨等加工手段。

精加工阶段是将零件要求高的部分加工到最终尺寸。一般采用精磨、镗、研和抛光等加工手段。

4 某型航空类壳体工艺流程规划

4.1 实例

某型航空类壳体材料为7A09-H112，毛坯为棒料(尺寸φ165 mm×145 mm)，其二维图(消隐尺寸)如图1所示，三维图如图2所示，工艺流程图如图3所示。

图1 某型航空类壳体二维图

图2 某型航空类壳体三维图

4.2 加工工序

加工工序如下。

1)粗加工阶段加工角向孔。本工序在立式加工中心进行，采用虎钳定位夹紧，加工中心孔φ41 mm和角向孔φ10 mm。其中，角向孔位置加工在工艺凸台上，保证角向孔对A、B基准位置度≤φ0.05 mm，如图4所示。

图3 某型航空类壳体工艺流程图

图4 加工角向孔工序图

2)半精加工阶段铣加工外型和孔。半精加工阶段如图5所示，根据壳体的4个待加工面的特性，采用相同装夹定位方式，安排4道立式加工中心加工面工序。如果设备条件允许，可采用四轴或五轴合并加工。此阶段多数为加工外型和预加工孔，所以尺寸精度要求不高。

图5 铣加工外型工序图

3)精加工阶段精加工孔和面。在五轴加工中心采用半精加工阶段的一面两销一次定位，分二次压紧的方式，加工除大内腔外所有内容。加工结果如图6所示。

图6 精加工孔和面三维立体图

4)内腔及工艺凸台的去除在立式加工中心完成，采用侧面一面两销定位。

5)后续工序安排电火花机床打方槽、清洗、检验、表面处理(硫酸阳极化)以及钳工抛光导电面等。

5 结语

本文概述了航空类壳体工艺特点，分析了加工工艺应遵循的一般原则。掌握航空类壳体工艺特性是进行工艺规划策略研究的基础。通过某型航空类壳体的实际加工验证，其工艺方案合理，零件的加工质量完全能满足设计零件图的技术要求，对其他航空类壳体的加工具有一定的参考价值。

[1] 范崇洛.机械加工工艺学[M]．南京：东南大学出版社，2009.

[2] 石从继.数控加工工艺与编程[M]．武汉：华中科技大学出版社，2011.

[3] 吕崇明.机械加工工艺学[M].北京：中国劳动和社会保障出版社，2006.

责任编辑马彤

AirlineShellProcessPlanningStrategy

CAO Jie，YU Yang

(AVIC Jincheng Nanjing Mechanical and Electrical Hydraulic Engineering Research Center,ComprehensiveAviation Science and Technology Key Laboratory of Mechanical and Electrical System,Nanjing 211106,China)

In order to meet the limited space on the plane airborne equipment installation, airline shell structure is generally very compact and complicated. Due to the complex shell form, most of the shell parts adopt casting blank, part of the requirement of high strength using free forging and die forging, just a few shell uses the bar. Processing characteristics, this paper mainly summarizes the airline shell shell aviation technology processing order should follow the general principles as well as ensuring the machining accuracy should follow the general principles, which is blank for the bar of a certain type of air class shell process planning process, and summarizes the processing technology of shell part of the process in the class of type air strategy.

airline shell，process characteristics，process planning principles

TH 162+.1

：A

曹杰(1983-)，男，工程师，主要从事机械加工等方面的研究。

2014-12-28