钛合金支座的工艺改进

015年第49卷No,363钛合金支座的工艺改进刘丽娟中航工业沈阳飞机工业集团有限公司摘要:针对飞机支座零件工艺流程长、机加质量差等问题结合提高生产效率及优化流程要求,进行工艺方案优化,将常规精加工改为数控加工,并阐述了改进后的工艺方案在数字化加工中的具体实施过程。关键词:数字化加工;卧式机床;工艺改进中图分类号:TG502文献标志码:A1零件结构特点等工序,加工零件内形。其工艺过程需多次装夹、多道工序、多套工装和多次检查,方完成零件的加工。支座零件是飞机上典型的承力结构件。受设备原工艺方案机加工艺流程:铣定位面、钻基准能力及工艺水平的限制,以往零件的加工采用五坐孔一数控铣零件外形及局部内形一钳工初钻耳片上标立式铣床加工,复杂的变角度内形均由常规铣工孔至42—镗孔至43-常规铣耳片侧面及开角处完成,生产效率低,劳动强度大,质量不稳定。内形(见图2a)一常规铣耳片另一侧及闭角缘条内钛合金支座零件外廓尺寸为180mm×160mm形(见图2b)一常规铣闭角底面外形(见图2c)-镗×150mm。零件双耳片与底面成58°角,零件内形孔至45H7—常规铣工艺凸台。面呈变角度分布。耳片槽口尺寸深其中c45田7孔《位置精度高,为装配交点孔。支座结构形式见图1图1支座结构图2原工艺方案简介在该零件研制之初,受设备能力限制,采用五坐图2原工艺示意图标立式数控铣床加工。而立式数控铣床的AB摆角原工艺方案大部分工作量均由常规铣工完成。只有±30°,耳片孔及零件内形无法加工到位。导致从图2中不难看出,确定内形线位置所需要的尺寸零件原工艺方案为数控精铣外形以及垂直腹板面的多,角度变化大,所需辅助时间长。整个过程需申请部分内形,耳片侧面及两侧角度面内形均由常规铣4套夹具、3道划线工序、10道常规铣工序、2道镗孔工按尺寸划线加工。耳片外形采用定摆角行切方式工序,劳动强度大,表面质量差,生产效率低。加工,加工时间长。零件的设计基准为耳片上3新工艺方案的确定d45H7孔,所有的内形尺寸均由该孔给出。因此在常规加工内形之前,必须粗钻孔,作为后继加工基31加工难点及工艺凸台设定准。在数控粗铣之后,需安排钳工钻孔、数控镗孔工零件原材中国煤化工成58°角零序作为后继加工基准。然后安排划线铣工钳工件内部结构复CNMHG布,切削时下刀困难。另外耳片上槽口尺寸深,机加时易收口,其收稿日期:2014年6月中45H7孔为装配基准孔,孔位与外形位置精度工具技术高,位置精度不易保证。式,充分利用刀具刃部,保证刀具在使用寿命内能够由于零件自身没有基准孔,为使零件定位装夹达到最多金属去除体积。由于钛合金材料本身变形方便,需在零件两侧增设工艺凸台,在工艺凸台上制系数小,所以刀具的每齿进给量不宜选择过大,否则出2-Φ12H9工艺孔,加工时采用一面两孔定位,压会加剧刀具的磨损,使刀具耐用度下降。数控加工板始终压于工艺凸台上,避免加工过程中倒压板,从时所使用的刀具和相对应的切削参数见表1。而达到无人工干预状态,减少辅助时间。表1加工刀具选择及切削参数数值32机床的选择根据零件的材料及结构特点,决定选择刚性好、刀具编号直径团长齿数底R功率大的五坐标卧式铣床加工。该机床为AC摆W-(粗30454454012130角,A角为士110,C角为±200。将零件摆放到适W-x(精》3044140256420合的位置后,通过变换机床主轴角度,确保一次装夹B1-2402050520591.5500后能够完成零件的全部加工,其中包括45H7孔的B1-2621648414010060镗制。使装配孔Φ45H7与外形在同一装夹状态下34数控程序的编制加工完成,避免因二次装夹而产生的定位误差,从而(1)数控坐标系的确定保证了孔与外形的位置精度。零件变角度内形也可在确定数控加工坐标系之前,首先应确定零件以通过变换主轴的角度,采用摆刀进刀的切削方式在机床工作台上的摆放位置。为充分利用卧式机床加工零件内形。的加工优势,使零件在一次装夹状态下完成全部加零件在卧式铣床上加工,需要注意的是,零件在工,需将零件按图3所示坐标摆放零件,使零件开角工作台上的摆放要有足够的高度避免加工时机末位于Y轴正向闭角位于Y轴负向保证程序在加主轴与工作台相撞,一般采取的方法是在工作台上工闭角内形时,避免机床主轴与工作台干涉零件摆安装方箱,将零件摆放在方箱上。摆放时要尽量放放示意图见图3。于方箱边缘靠近主轴一侧,避免机床主轴与方箱侧面相撞。选择该机床后,左右件只需一套简单的自制数控铣夹,一次安装定位。33刀具及切削参数的选择(1)刀具的选择22H粗加工时,由于毛料表面硬度大,铣切量大,般选用直径较大的焊接式硬质合金立铣刀加工。但是受主轴功率的限制,刀具直径不能无限加大,因为刀具直径的增大,会导致主轴切削时消耗的功率也图3零件摆放示意图随之增大,切削性能降低,因此不宜选择过大直径的2)转角处理刀具。综合考虑后,选择Φ30R4立铣刀用于外形的零件内形转角为R8,粗加工时采用Φ30R4刀粗精加工以及内形的粗加工及半精加工。精加工内具加工,精加工时采用l6R4刀具加工,为避免精形时,由于零件转角为R8,选择的刀具直径为加工时转角余量过大,切削量过大,在精加工前需对d16R4,槽口尺寸为32,选用204立铣刀加工。转角处进行插铣处理。采用带底刃6R立铣刀,由于耳片顶部距离腹板较深锻件余量较大,刀具结利用编程软件中的钻孔命令,对转角进行插铣。值构应选择刃长较短,下刀深较长的刀具,确保刀具有得注意的是,在插铣时,转角处两侧面及底面需留足够的刚性。0.3mm余量,该余量与精铣内形程序一并去除,避(2)切削参数的选择免出现接刀棱,保证转角处圆滑过渡。粗加工时采用小切深、高速度、大进给(俗称(3)内形r中国煤化工浅切快跑”)的加工方法,降低机床负荷降低切削零件锻CNMHG开出,粗加工力减少加工应力减小零件加工中的变形。半精加时,应先加工进刀槽,采用“螺旋环切铣切”的加工工和精加工时采用“轴向满刀径向分层”的切削方方式,加工进刀槽。应用 CATIA V5中的槽铣令,利2015年第49卷No3用宏指令中“摆刀”进行编程,摆角设定为3°。这种表2原加工方案和现加工方案对比表加工方式可轻松实现径向满刀切削,具备较高切削原工艺方案现工艺方案效率。铣完进刀槽后,采用轴向满刀径向分层切削加工周期5天3天方式,在已加工的进刀槽处下刀,径向分层处采用机加工序数量45°斜向切人,禁止采用90°切入,使加工平稳,提高装数量(左右件)被加工部位的表面质量。钛合金支座的工艺改进和全数字化加工,缩短4新旧工艺对比并优化了工艺流程。根据零件的结构及材料特点制定了合理的工艺方案。对零件复杂变化的内部结通过对新工艺方案的论述零件的加工只需铣构,均采取了有效的编程方法,保证了零件质量。底面,钻出2-12H9基准孔、数控加工所有表面包括制耳片上装配孔,待所有表面加工完成后,去除参考文献工艺凸台[1]陈宏钧机械加工工艺方案设计及案例[M].北京:机械使用新的加工方案,左右件只需一套数控铣夹,工业出版社,2011次装夹定位,就能够完成所有面的加工。两方案[2杨丰数控加工工艺与编程[M].北京:国防工业出版的对比见表2社通过表2不难看出,新的工艺方案大大降低了作者:刘丽娟,高级工程师,沈阳飞机工业(集团)有限工装的使用数量,优化了工艺流程,减少了零件的辅公司数控加工厂,1050沈阳市助加工时间,提高了生产效率。样的功效。工业40并非工业革命的终结者如果把信息技术列为第三次工业革命的核心内容,德国小米的雷军曾说过一句名言,“只要站在风口,猪也能的“工业4.0”实际上还未能跳出这个范畴。因为,通过信息飞起来。”互联网的下一个风口在哪里?IBM全球副总裁兼技术使得工业生产智能化、个性化只是信息技术在工业上的中国开发中心总经理王阳给出了自己的答案,他说:“下发展和延续,而算不上是新的革命。代的互联网风口是产业互联网。”事实上,就互联网对经济的影响而言,目前影响最大的的确,产业互联网正在成为新的热潮,德国提出的“工领域无疑是商业和金融业,所有人都感受到了电子商务和互业4.0”成为热门词汇,而美国企业则提出了工业互联网。联网金融的巨大冲击。即使如此,我们既没有听说电子商务伴随着新概念的出现,有人认为新一轮的工业革命即将到要终结商业,也没有听说互联网要终结金融业。互联网之所来,传统制造业的发展方式将出现颠覆性、革命性的转变。以会在这两个领域率先兴起,与金融资本的虚拟化不无关有人甚至认为,工业40将是最后一次工业革命,预言制造系,而电子商务也只是在商品流通信息上实现了互联网化,业继自动化、智能化之后不再有突破,制造业本身将不复存其生产环节依然属于传统状态,而涉及到商品实体的流通环在。节,往往在销售高峰成为电商的软肋。因此,没有人否认互互联网真的能够成为制造业的终结者吗?这的确是个联网的巨大魅力但将其力量神化却让人难以信服。大大的疑问,至少现在下结论还为时尚早通过互联网和物联网与工业生产相融合,实现工业互联工业40在德国被认为是“第四次工业革命”。但对此网也好,工业40也罢,面对范围如此之广的工业生产所涉提法世界范围内的认识并不一致。细细想来,现在普遍认为及的内容数不胜数,而在信息的收集、处理后,大多数指令的现代工业处于“第三次工业革命”,但也有人提出了“第六次实现最终还是要落实到生产材料的物理层面。在电商销售工业革命”。工业革命何以配得上“革命”一词。专家认为高峰物流尚且捉襟见肘的互联网能够应对更为复杂的工业并不是说其能对生产效率有多大的提高,而在于其通过对生设计、生产、销售和服务吗?这的确让人难以感到乐观。产方式的颠覆性变革实现了人的解放,从而推动了人类社会因此,在工业与信息技术的融合尚且难以被确定为“第的巨大变革。从这个标准来看蒸汽机电与内燃机信息技四次工业革命”的时候还是不要动辄说什么工业4.0是工术的出现都做到了这一点。而原子能技术、航天技术、生物业革命的终结H中国煤化工科学以及五花八门的新能源技术,至少现在还没有发挥出这CNMHG