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航空筒體（tǐ）類零件的（de）典型加工工藝

2022-10-31 來源：西安慶安航（háng）空機械製造有限公司作者：劉（liú）壯壯周鵬

摘要: 筒體類零件廣泛應用於航空產品中，屬於一種典型的零件。其結（jié）構的特殊性要（yào）求其加工過程有一定的特殊性。為了保證零件（jiàn）的加工質量，可以綜合零件的加工要求，提取出一套通用的、典（diǎn）型的加工工藝流程，可為後續（xù）的類似零件提供加工的理論依據和指（zhǐ）導。本文（wén）重點分類介紹了零件的幾種基準轉換的加工（gōng）方（fāng）法，這些方法是多年加工檢驗的總結積累，有很強的適用性（xìng），能保證零件的加工質（zhì）量。

筒體類（lèi）零件廣泛應用於航空產（chǎn）品中，其（qí）主要裝配成作動係統進行（háng）工（gōng）作。使用的位置包括各類（lèi）艙門的推進係統以及（jí）起落架係統。筒體類零件要求內孔與外部輪廓及各種孔係有較嚴的角向關係和位置要求，給加工過程造成了一定的難（nán）度（dù）。我公司（sī）致力於（yú）筒體類零件的加工製造研究，根據（jù）不同種類（lèi）的零件，製定出了一套可使用的（de）典型加工流程，可（kě）以（yǐ）保證零件的高效產（chǎn）出和穩定的加工質量。

1. 典（diǎn）型的筒體（tǐ）類零件

筒體類零件有很多（duō）種，長短不一（yī），大小各異。其中最難加工的當屬深盲（máng）孔的加（jiā）工。其典型的結構主要有以下幾種（zhǒng）。

（1）小型筒體零件。小型筒體零件具有（yǒu）較小的尺寸，加工起來較為簡單（dān），對設備和刀（dāo）具要求（qiú）較低。零件的內孔分為盲孔和通孔（kǒng）。其零件結鬆如圖 1 所示。

圖 1 小型（xíng）筒（tǒng）體零件結構

（2）中型筒體零件。中型零件尺寸較大，對設備和刀具有一定的要求，尤其是內孔精加工刀具，需要一定（dìng）的長度（dù）。盲孔相比於通孔，加工難度較大。其零件結構如圖 2 所示。

（3）大型筒體零件。大（dà）型零（líng）件尺寸較（jiào）大，其加工難度更大，尤其是盲孔的加工，需要特殊的工藝過程才能（néng）滿足圖樣要求。其零件結構如圖 3所示。

圖 2 中型筒體零件結構

圖 3 大型筒體零件結構

2. 加工工（gōng）藝分析

上文介紹了三種筒體零件的類型，將其分類是因為其加工的（de）難度逐漸遞增，加（jiā）工工藝會略有差別。這幾類零件雖然長度尺寸不一致、外形輪（lún）廓大小不一樣，但也（yě）有相似的特（tè）征，其相似之處有以下幾（jǐ）點（diǎn） : ①零（líng）件都有內孔，且內孔較長（zhǎng），零件壁厚較薄。內孔需要加工的材料多。②零件的

基準都是內孔，且外形特征與內孔有位置度要求。

要求較嚴。有些（xiē）零件外部孔係相（xiàng）對內孔基準的位置度為 0.05mm。③內孔公差較小，表麵粗糙度要（yào）求高。有些零件（jiàn）的內孔表麵粗糙（cāo）度要（yào）求 Ra 值為 0.4μm，孔徑公差為 0.022mm。

根據上（shàng）述零件（jiàn）特征進行工藝（yì）分（fèn）析 : ①因為零（líng）件內孔去除的餘量較多，且內孔較深，因此一般會（huì）采用深孔加工（gōng），這樣可以獲得較高的加工效率、較高的內孔表麵質量（liàng）且降（jiàng）低加工難度。深孔加工的鑽削係統如圖 4 所示（shì）。②多數（shù）零件的基準為內孔，但是在後續的加工過程（chéng）中很多情（qíng）況下無法直接找正內（nèi）孔，或者找正內孔的範圍太（tài）小，僅可找正孔口一小段距離，不能反（fǎn）映出零件內（nèi）孔（kǒng）的實際狀態。因此需要轉換基準，將基準從內孔轉換為外圓，便於後續的加工。這部分的內容後（hòu）續會重點介紹。③內（nèi）孔有較小的公差要求和較高的表麵粗糙度要求，一般會采用鏜削加工或者珩（héng）磨加工。

鏜削加工利（lì）用數控車（chē），使用鏜刀切削內孔（kǒng），達到良（liáng）好的表麵質量。珩磨加工是利用可（kě）脹縮的珩磨頭使珩磨油石壓向工件表麵，同時珩磨頭（tóu）進行上（shàng）下運動和旋轉運動，對零件表麵進行（háng）精加工。珩磨加工可以獲得高的加工精度和良好的表麵質量（liàng）。

圖 4 深孔鑽削係統

3. 加工工藝設計

根（gēn）據（jù）筒體類（lèi）零（líng）件的結構特征和加工要求，製定下列加工工藝。按照此工藝流程進行產品的加工，可以穩定的保證產品的質量。

數控車（粗車）→數控車（粗車）→深孔鑽→熱（rè）處理（按需）→精加工內孔（鏜削或者珩磨（mó））→數控車修正基準（將內孔基準轉換至外圓）→數控車（精車外形（xíng））→數控車（精加工內孔，孔口或者孔底位置）→四軸立式加工（加工外形、外部孔係）→珩磨（精加工內孔，按需）→數（shù）控車 / 臥式加工（去除附加）→去毛刺→無損（sǔn）檢測（磁粉、熒光、酸腐蝕）→檢驗（檢查尺寸）→表麵特種工藝→檢驗（最終檢驗）。

上述加工工藝為典型的加工工藝，筒體類零件都可按（àn）照此工藝（yì）進（jìn）行具體的工藝安排。本文重點要介紹（shào）的一個工序是（shì）數控車（chē）修正基準（將內孔基準轉換至外圓）。我（wǒ）廠經過長期的分析（xī）、實踐和總結，得出幾種（zhǒng）合適的加工方法，在此重點講述。

4. 數控車（chē）修正基準的方（fāng）法

根據零件的大（dà）小和內孔的類型不同，數控車修正基準的方法也不同（tóng），其基本思路都是利用內（nèi）孔定位，修（xiū）正外圓（yuán）。

（1）小型零件。小型筒（tǒng）體零件可以在數控車工序完成內（nèi）孔和外圓的同步加工。加工完成後，內孔和外圓的同軸度（dù）可達到 0.02mm，可以滿足後續的零件加工。無論是加工盲孔，還（hái）是通孔，其加（jiā）工方法都（dōu）是一樣的。這類零件的基準（zhǔn）修正比

較簡單。

（2）中型盲孔零件。中型盲孔零件轉換（huàn）基準利用一個（gè）直心（xīn）軸定位，將心軸跳（tiào）動找正至0.005mm，然後將零件裝夾在心軸上，修正附加頂尖孔，再利用堵塞和頂尖孔修正外圓。其加工流（liú）程可參看圖 5。

圖 5 修正基準工步及使用的工（gōng）裝

加工之後，內孔和外圓的同軸可達到0.02mm 之內。

（3）中（zhōng）型通（tōng）孔零件。中型通孔零件也利用此原理進行返修，可以做成整（zhěng）個心（xīn）軸，端麵（miàn）壓緊零件。其加工圖樣、夾具和裝夾示意如圖 6 所示。加工之（zhī）後，內孔和外圓的同軸可達到0.04mm之內。

圖 6 中型通孔加工

（4）大型通孔零件。大型通孔零（líng）件的心軸不（bú）能做成整體式的，零（líng）件太重，零件（jiàn）太長裝夾配合難，因此設計為（wéi）分體式的，在兩頭分別利用堵塞定位，進行加工。其（qí）加工圖樣、堵塞和裝夾示意如圖 7 所示。

圖 7 大型通孔加工

加工之後，內（nèi）孔和外圓的同軸可達到0.05mm 之內。

（5）大（dà）型盲孔零件。大（dà）型盲孔（kǒng）零件是最難加工的，起初也（yě）采用類似（sì）與（yǔ）中型盲孔零件的加工方法，但效果不理想。後續使用一種新的方法，利用四軸（zhóu）和壁厚測量儀進行修正。首先利用壁厚測量儀測（cè）量零件的（de）壁厚，並在零件上進行標識，然後根據計算出外圓相對於內孔的偏差，利用（yòng）四軸裝夾（jiá）的偏心裝夾進行偏（piān）心車削，最終實現外圓內孔（kǒng）同軸的目的。其加工步驟如圖 8 所示（shì）。

加工之（zhī）後，內孔（kǒng）和外圓的同軸可達到0.02mm之內。

圖（tú） 8 加工順序

5. 其他注意事項

要（yào）想工（gōng）件的加工質量穩定，需要（yào）保證內孔（kǒng）和堵塞的配合良好。要（yào）達到好（hǎo）的（de）的配合需要注意以下幾點。

（1）控製（zhì）內孔的的公差和表麵質量（liàng）。內孔的一致性良好和高的（de）表麵質量（liàng）會提升零件的穩定（dìng）性，最好是在修基準前（qián）增加鏜孔（kǒng）或者珩磨。

（2）堵塞的（de）質量需控製（zhì）。圖（tú） 9 為一種堵塞的加工圖樣，需要（yào）注意幾個地方 : ①配（pèi）合的外圓需要分組，分組的多少根據要求的精（jīng）度及內孔的（de）精度（dù）確定。②倒角與外圓需要（yào）高的跳（tiào）動要求，最好控製在 0.01mm 內。外圓和（hé）端麵保證垂直。③內孔加工螺紋，方便堵（dǔ）塞從零件中（zhōng）取出。

圖 9 堵塞圖樣

（3）合適（shì）的配合間隙。隨著零件的加長，心軸和零件的配合間隙要適當的增加，根據（jù）之前的加工經驗，摸索出了適當的配合間隙，能保證（zhèng）心軸和零件可（kě）以緊密的配合且方（fāng）便裝夾。心軸與內孔的配合間隙可參（cān）考表 1，根據（jù）此表來設計心軸尺寸，效果比較理想。

表 1 心軸配合間隙（單位 :mm）

6. 結語

本文重點介紹基準轉（zhuǎn）換的幾種加工方（fāng）法，相對於其他（tā）加工內容，這部分內容較難。還有一些公司推薦使用膨脹心軸支撐（chēng）內孔，然後再加工外圓，其基（jī）本原理是相同的（de）。

大型盲孔（kǒng）的（de）基準（zhǔn）轉換較難，如（rú）果精度較高（gāo）需要反複加工。但零件的加工質量是最重要的，在加工類似的筒體零件時要重點的控製（zhì）關鍵工（gōng）序，安排科學的加工（gōng）流程。

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