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    航空異形薄壁零件數控加工工藝

    2022

    09/19 15:03:26
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      該零件為公司轉包生產的航空用結構件,屬于薄壁異形難加工零件 (見圖1),壁厚最薄處2.5mm,材料為板料7050-T7451 AMS4341,零件最小包容體尺寸180mm×95mm×123mm,要求表面粗糙度值Ra=3.2μm。
     1. 工藝性分析
     1)該零件除兩側面(見圖1A、B面)為平行平面外,其余均為曲面,曲面上的小孔均為法向孔,特別是C處側輪廓與相鄰曲面垂直,因此必須采用五軸聯動加工。
     2)零件壁厚較薄,曲面輪廓度要求0.5mm,圖示C輪廓右端處壁厚只有2.5mm,且該處剛性較差,加工中應避免產生振刀和讓刀。
     3)零件的大部分面均為曲面,給數控加工中定位和裝夾帶來了困難,因此在數銑加工方案中需設置工藝夾頭,提供定位基準和可靠的裝夾平面。
     2. 數銑加工方案
     為解決該零件裝夾定位難題,設計了兩種加工方案。
     1)在零件的A處端面設置工藝夾頭,用虎鉗夾緊夾頭部位,將零件其余部位加工完成,最后使用線切割沿A處端面去除夾頭。夾頭設置如圖2所示。
     該方案的優點是:可以用五軸裝夾,一次完成零件多個面的加工,避免多次裝夾產生較大的定位誤差,便于加工前的生產準備(不需要專用工裝或組合夾具)。使用機床切割去除夾頭,切面較規整、美觀;缺點是:五軸加工的工作量較大,批量生產后成本較高。圖2中D區域加工時剛性差,易振刀。
     2)在零件的兩側端面均設置工藝夾頭,在夾頭上制定位孔,作為多次裝夾的唯一基準,夾頭和零件在聯接處可以做得較薄,最后用普通銑床去除夾頭。夾頭設置如圖3所示。
     該方案的優點是:解決方案一中零件D區域數銑加工中剛性不足的問題。 零件可多次裝夾在三軸機床上完成大部分區域的加工,可數銑降低加工成本;缺點是:去除料頭的工作量較大,且對操作者技能要求較高。
     通過對上述兩個加工方案的比較,可以看出方案二的加工方法較為經濟,可行性高,實施的風險較低。因此,我們選擇方案二進行實施。
     3. 工藝流程和加工過程
     1)下料 該零件的材料狀態為進口鋁合金板料,材料單價約為4.75美元/磅,其材料成本在零件總成本中所占比例較高。為節約材料,并根據零件輪廓形狀,我們采用套料加工,如圖4所示。為預留兩側工藝夾頭,方料尺寸定為280mm×194mm×110mm,使用線切割沿零件輪廓切開(成兩塊‘L’形料),每塊方料可以加工出兩件零件。
     2)三軸加工部分 切割后的毛坯首先在工藝夾頭的區域加工定位基準面和基準孔,以及上螺栓壓緊用的壓槽,如圖5所示。使用虎鉗裝夾零件,上表面用鑲齒盤銑刀銑平,保證平面度0.02mm。定位孔加工到f10H8,兩孔間距(178±0.03)mm。
     該零件在樣件加工過程中,除了加工兩定位孔和壓緊槽,后續零件的粗精加工都在五軸機床上完成。因五軸加工成本較三軸銑削中心高很多,我們將數銑工序內容進行了細化,盡量采用三軸機床加工,較大地降低了該零件的加工成本。具體加工路線如下。
     三軸數銑加工部分:首先,以底面和兩孔定位分別加工圖6~圖9的工序內容。40工序:以兩定位孔和15、20工序加工出的臺階面定位,如圖10所示。零件主體和工藝凸臺聯接處壁厚2mm,并延伸12mm(A、B處),用于后續切斷用。15工序中加工側面的開口腔時,因其在加工方向存在倒扣面,如圖11所示UG拔模分析中的區域。該區域只能留到五軸機床上進行加工。
    航空異形薄壁零件數控加工工藝
    關鍵詞:航空異形薄壁零件數控加工
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