自动进给钻结合液压切削设备实现大部件合用拐点孔的精炼

自动进给钻结合液压切削设备实现大部件合用拐点孔的精炼

在飞机关键部件之间的协调安装中，必须精心培养翼（翼和车身）的对齐孔，以消除安装错误，确保翼的协调。传统大部件交点孔精加工多采用特制铰刀,由操作工人手工完成。这种方式主要存在的问题是:加工效率低下,操作工人劳动强度大,并且受操作工人技能水平限制,质量稳定性差;因此,研究一种基于动力切削的、简单的飞机大部件接合交点孔精加工方案势在必行。1一般连接点的调整1.1平面多孔配合根据飞机用途及布局要求,飞机大部件接合交点孔常见的结构形式主要有叉耳配合和平面多孔配合2种形式。平面多孔配合常用于机翼大部件间对接,其接合交点孔精加工可依靠专用设备解决,效率和质量较高,本文不再叙述;叉耳配合(见图1)常用于翼身对接(如尾翼和机身),因为翼身对接孔精加工施工空间一般较为封闭,难以采用专用精加工设备进行加工操作,所以叉耳配合交点孔精加工是本文研究的重点。1.2装配准确度因为叉耳配合精度高且一般为多组叉耳配合相互协调,所以其装配准确度要求高。从国内外装配经验来看,无论是传统模拟量或是最先进的数字化传递,通常采用实物量规进行协调。某型机后机身部件上与垂尾接合的交点孔装配协调路线如图2所示。1.3叉耳配合孔对接协调和制造精度能够满足对接要求时,叉耳配合孔一般采用单独加工方式,即在组合夹具上完成装配,在精加工夹具上对叉片和耳片分别进行精加工后,直接进行部件对接;协调和制造精度无法满足对接要求时,叉耳配合孔一般采用单独加工并留取一定的加工余量,大部件对接时将叉耳配合孔同时加工至终孔的方法。叉耳配合孔加工流程如图3所示。2交叉耳配合预备孔加工方案2.1叉耳配合孔动力加工设备首先,要替代传统人工方式,应选择动力加工设备;其次,由于叉耳配合孔一般位于空间受限区域,其所选择的动力加工设备应小巧轻便;最后,应考虑所选动力加工设备的固定问题。2.2工艺参数的确定根据所确定的总体思路,查找目前国内适合叉耳配合孔的各类精加工设备,最终确定采用自动进给钻。目前市场上的主流自动进给钻有3种:美国Cooper公司的Quackenbush系列自动进给钻;德国Lubbering公司的BVE系列自动进给钻;瑞典AtlasCopco公司的PFD1500系列自动进给钻。通过分析比较,确定本加工方案选定美国Cooper公司的158QGDBV-S600型自动进给钻,该设备的主要优点如下:1)制孔精度高,稳定性好;2)可以调整工作行程的长度;3)在行程结束后,自动进给钻主轴能够自动返回初始位置;4)制孔过程无突然停止和减压情况,能够延长刀具的使用寿命,减少断裂现象。2.3钻模板的设置在选定加工设备的基础上,应解决设备固定问题。本加工方案选择专用钻模板(见图4)。钻模板上沿圆周方向设置有3个特制紧固螺钉,通过紧固螺钉可将自动进给钻端头固定在钻模板上。除可固定自动进给钻外,钻模板还可以起到找正交点孔中心和在精加工过程中的导向作用。2.4自动进给钻采用本方案进行大部件叉耳配合交点孔精加工的流程如下:1)自动进给钻组装、调整;2)组合安装钻模板;3)根据钻模板厚度和加工孔深度等,调整自动进给钻行程;4)安装固定自动进给钻;5)起动自动进给钻,经常清除切屑,并添加冷却液,以保证刀具的润滑和冷却。3试验证实3.1叉耳配合结构材料根据飞机常用叉耳配合孔结构形式的设计制造试验件,选择飞机常用的叉耳配合结构材料,其中试验件基体材料取铝合金预拉伸板料7050-T7451,试验件衬套材料选取30CrMnSiA。被加工试验件初孔ue78848H8mm,终孔ue78850H7mm。3.2试验步骤1)试验工具选择自动进给钻(型号:158QGDBV-S600-5A)。2)试验刀具材料选取硬质合金,试验刀具规格为镗刀φ48.85mm、镗刀φ49.75mm、铰刀φ49.9mm和铰刀φ50H7mm。3)精加工试验过程中,自动进给钻的加工参数调节为转速135rpm、进给量0.002m/min,并需及时涂润滑油。4)试验第1组孔:镗孔至φ48.85mm→镗孔至φ49.75mm→铰孔至φ49.9mm→铰孔至φ50H7mm;试验第2组孔:镗孔至φ49.75mm→铰孔至φ49.9mm→铰孔至φ50H7mm。3.3大部件接合控制根据表1所示情况可以确定,基于自动进给钻且结合专用精加工钻模的加工方案可以满足飞机大部件接合交点孔的精加工需求,飞机大部件接合交点孔孔径余量建议直径方向≤2mm,加工过程建议选取一镗两铰方式进行。4深加工用钻模固定通过试验验证和某型机后机身尾翼接合交点孔单独的精加工验证表明本方案实用、有效,但对于大部件接合精加工,通常难以设置工装夹具,故精加工用钻模不可能固定在工装夹具上,应固定在