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航空筒（tǒng）體類零件的典型加（jiā）工工藝

2022-10-31 來源：西安慶安航空機械製造有限公司作者：劉壯壯周鵬

摘要: 筒體類零件廣泛應用於航空產（chǎn）品中，屬於一種典型的零件。其（qí）結構（gòu）的特殊性要求其加工過程有一定的特殊性。為了保證零件的加工質量，可以（yǐ）綜合零件的加（jiā）工要求，提取出一套通用的、典（diǎn）型的加工工藝（yì）流程，可為後續的（de）類似零件提供加工的理論依據和指導。本文重點分（fèn）類介紹了零件（jiàn）的幾種（zhǒng）基準轉換的加工方法，這些方法是多年加工檢驗的總結積累（lèi），有很強的適用性，能保證零件的加工質量。

筒體類零件廣泛應用於航空產品中，其主要裝配成作動係統進行工作。使用的位置包括各類艙門的推進係統以及起落架係統。筒體類零件要求內孔與外部輪廓及各種孔係有較（jiào）嚴的角（jiǎo）向關（guān）係和（hé）位（wèi）置要求，給加工過程造成（chéng）了一定的難度。我公司致力於（yú）筒體類零件（jiàn）的加工製造研究，根據不同種類的零件，製定出了一套可使（shǐ）用的典型加工流（liú）程，可以保（bǎo）證零件（jiàn）的高效產（chǎn）出和穩定的加工質量。

1. 典型的筒體類零（líng）件

筒體類零件（jiàn）有很多種，長短不一，大小各異。其中最難加工（gōng）的當屬深盲孔（kǒng）的加（jiā）工。其（qí）典型的結構主要（yào）有以下幾種。

（1）小型筒體零件。小型（xíng）筒體零件（jiàn）具有較小的尺寸，加工起來較為簡單，對設備和刀具要求較（jiào）低。零件的內孔分為盲孔和通孔。其零件結鬆如圖 1 所示。

圖 1 小型（xíng）筒體零件結構

（2）中型（xíng）筒體零件。中型零件尺寸較大，對設備（bèi）和刀具有一（yī）定（dìng）的要求，尤其（qí）是內（nèi）孔精加工（gōng）刀具，需要一定的長度。盲孔相比於通孔，加工難度（dù）較大。其零件結構如圖（tú） 2 所示（shì）。

（3）大型筒體零件（jiàn）。大型零件尺寸較大，其加工難度（dù）更（gèng）大，尤其是盲孔的加工（gōng），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（suǒ）示。

圖（tú） 2 中型筒體零件結構

圖 3 大型筒體零件結構

2. 加工工藝分析

上文介紹了三種筒（tǒng）體零件（jiàn）的（de）類型，將（jiāng）其分類是因為其加工（gōng）的（de）難度逐漸遞（dì）增（zēng），加工工（gōng）藝會略有差別（bié）。這（zhè）幾類零件雖然長（zhǎng）度尺寸不一致（zhì）、外形輪廓（kuò）大（dà）小不一樣，但也有相似的特征，其相似（sì）之處有以下（xià）幾點 : ①零件都有內孔，且（qiě）內孔較長，零件壁厚較薄。內孔需要加工的材料多（duō）。②零件的（de）

基準都是內孔，且外形特征與內孔有位置度要求。

要求較嚴（yán）。有些零件外部孔係相對內（nèi）孔基（jī）準的位置度為 0.05mm。③內孔公差較小（xiǎo），表麵粗糙度要求高。有些零件的內孔表麵（miàn）粗糙度要求 Ra 值（zhí）為（wéi） 0.4μm，孔徑公差為 0.022mm。

根據上（shàng）述零件特征進（jìn）行工藝分析 : ①因為零件內孔去除的餘量較（jiào）多，且內孔較深，因（yīn）此（cǐ）一般會（huì）采用深孔加工，這樣可以獲得較高的加工效率、較高的（de）內孔表麵（miàn）質量且降低加工難度（dù）。深孔加工的鑽削係統如圖（tú） 4 所示。②多數零件的基準為內孔，但是在後（hòu）續的加工過程中很多情況下無法（fǎ）直接找正內孔，或者找正內孔的範圍太小，僅可找正孔口一小（xiǎo）段距離，不能反映出零（líng）件內孔的實（shí）際狀態。因此需要轉換（huàn）基準，將基準從內孔轉換為（wéi）外圓，便於後續（xù）的加工。這部分的內容後續會重點介紹。③內孔有（yǒu）較（jiào）小的（de）公差要求和較高的表麵粗糙度要求，一般會（huì）采用鏜削加（jiā）工（gōng）或者珩磨（mó）加（jiā）工。

鏜削加工利用數控車，使用鏜刀切削內孔，達到良好（hǎo）的表麵質量。珩磨加工是（shì）利用可脹縮的珩磨頭使珩磨油石壓（yā）向（xiàng）工件表麵，同（tóng）時珩磨（mó）頭進行上下運動（dòng）和旋轉運（yùn）動，對（duì）零件表麵進行精加工。珩磨加工可以獲得高的加（jiā）工精度和良好的表麵質量。

圖 4 深孔鑽削係統

3. 加工（gōng）工藝（yì）設計

根據筒體類零（líng）件的結構（gòu）特征和加工要求，製定下列加工工（gōng）藝。按照此工藝流程進行產品的加工（gōng），可以穩定的保證產品的質量。

數控車（粗車）→數控車（粗車）→深孔（kǒng）鑽→熱處理（按（àn）需）→精加工內孔（鏜削或者珩磨（mó））→數（shù）控車修正基準（將內孔（kǒng）基準轉（zhuǎn）換至外圓）→數（shù）控車（精（jīng）車外形）→數控車（精（jīng）加（jiā）工內孔，孔口或者孔（kǒng）底位置）→四軸立式加工（加工外形、外部孔係）→珩磨（精加工（gōng）內孔，按需）→數控車 / 臥式加工（去除附加（jiā））→去毛刺→無損檢測（磁（cí）粉（fěn）、熒光（guāng）、酸腐蝕）→檢驗（檢查尺寸）→表麵特種工藝→檢（jiǎn）驗（最終檢驗）。

上述加工工藝為典型的加工工藝（yì），筒體類零件都可按照此（cǐ）工藝進行（háng）具體（tǐ）的工藝安排。本文重點要（yào）介紹的一個工序是數控車修正基準（將（jiāng）內孔基準轉換至外圓）。我廠經過長（zhǎng）期的分析、實踐和總結，得出幾種合適（shì）的加工（gōng）方法，在此重點（diǎn）講述。

4. 數控車修正（zhèng）基準的方法

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，其基本思路都是利用內孔定位，修正外圓。

（1）小型零件。小型筒體零件可以在數控車工序完成內孔和外圓的同步加工。加工完成後，內孔和外圓的同（tóng）軸度（dù）可達到 0.02mm，可以滿足後續的零件加工。無（wú）論是加工盲孔，還是通孔，其加工方法（fǎ）都是一樣的。這類零（líng）件（jiàn）的基準修正比

較簡單。

（2）中型盲孔零件。中型盲（máng）孔零件轉換基準利用一個直心（xīn）軸定位（wèi），將心軸跳動找正至0.005mm，然後將零件裝（zhuāng）夾在心軸（zhóu）上，修正附（fù）加頂尖孔，再利用（yòng）堵塞和頂尖孔修正（zhèng）外圓。其加工流（liú）程可（kě）參看圖 5。

圖（tú） 5 修正基準工步及使用的（de）工裝

加工之後，內孔和（hé）外圓的同軸可達到0.02mm 之內（nèi）。

（3）中型通孔零件。中型通孔零件也利用此原理進行返修，可以做成整個心軸，端麵壓緊零件。其加（jiā）工圖樣、夾（jiá）具和裝夾示意如圖 6 所示。加工之後（hòu），內孔和外圓的同軸可達到0.04mm之（zhī）內。

圖 6 中型通孔加工

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

圖（tú） 7 大型通孔加工

加工之後，內孔和外圓的同軸可（kě）達到（dào）0.05mm 之內。

（5）大型盲孔零件（jiàn）。大型盲孔零件是最難加工的，起初也采用（yòng）類似與中型盲孔（kǒng）零件的加工方法，但效（xiào）果不理想。後（hòu）續使（shǐ）用一種新的方法，利用四軸和壁厚測量儀進（jìn）行修正。首先利用壁厚測量（liàng）儀測（cè）量零件的壁厚，並在（zài）零（líng）件上進（jìn）行標識，然後根據計算出外圓相對於內孔的偏差，利用四軸裝夾的偏心裝夾進行偏心車削，最終實現外圓內孔同軸的目的。其加工步驟（zhòu）如圖 8 所示（shì）。

加工之後，內孔和外圓的同軸可達到0.02mm之內。

圖 8 加工順序

5. 其他注意事（shì）項

要想工件的加工質（zhì）量穩定，需要保證內孔和堵塞的配合（hé）良好。要（yào）達到好的的配（pèi）合需要注意以下幾點（diǎn）。

（1）控製內孔的的公差和表麵質量。內孔的一致性良好和高的表麵質量會提（tí）升零件的穩定性，最好是在修基準前增加鏜孔或者珩磨。

（2）堵塞的質量需（xū）控製。圖 9 為一種（zhǒng）堵（dǔ）塞的加工圖樣（yàng），需要注（zhù）意幾個地方 : ①配（pèi）合的外圓需要（yào）分組，分組的多少根據要求（qiú）的（de）精度及內孔（kǒng）的精（jīng）度確定。②倒角與外圓需要高的跳動要求，最好控製在 0.01mm 內。外圓和端麵保證垂直。③內（nèi）孔加工螺紋，方便堵塞從零件中取出。

圖 9 堵塞圖樣

（3）合適的配合間隙。隨著零件的加長，心軸和零件的（de）配合間隙要適當（dāng）的增加，根據之前的（de）加工經驗，摸索出了適當的配（pèi）合間隙，能保證（zhèng）心（xīn）軸和零（líng）件可以緊密的配合且方便（biàn）裝夾。心軸與（yǔ）內孔的配（pèi）合間隙可參考表 1，根據此表來設計心軸尺寸，效果比較理想。

表 1 心軸配合間隙（單（dān）位 :mm）

6. 結（jié）語

本（běn）文重點介紹基準轉換的幾種加工方法，相對於其他加工內容，這部（bù）分（fèn）內容較難。還有一些公司推薦（jiàn）使用膨脹（zhàng）心（xīn）軸（zhóu）支撐內孔，然後再加工外圓（yuán），其基本原（yuán）理是相同的。

大型盲孔的（de）基準轉換較難，如果精度較高需要反複加工。但零件的加工質量是最（zuì）重要的，在加工類似的筒體零件時要重點的控製關（guān）鍵工序，安排科學的加工流程（chéng）。

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