航空复杂模锻件的高速加工技术

1 引言

    数字化加工技术有着与传统加工方法不可比拟的优势，使得飞机结构件之间的协调性较以往有大幅度提升。然而，一些结构复杂、精度要求较高且有协调关系的承力构件在加工时还采用传统的加工方式。虽然该种方式在一定程度上取得了一定效果，但它很难保证复杂零件加工精度及加工周期。采用现代高速加工技术（High－Speed Machining，HSM）在航空复杂模锻件的应用还属于探索阶段，没有可借鉴的经验。对此，探索出一套科学可行的加工方案势在必行。

2 零件工艺分析

    某型飞机悬挂支臂梁是机翼与机身连接的主要承力构件之一，对机体传力规律有重要影响。部件对接时按该零件上的交点孔、耳片端面作为定位基准；零件上待加工面多且尺寸复杂，不规则凹槽较多，配合协调位置精度要求高，加工难度较大（见图1）。该零件外廓尺寸最大为860mm×186mm×150mm，零件缘条厚度尺寸分别为2.5mm、5mm、6mm、8mm，支臂上腹板厚度尺寸分别为6mm、8mm、9mm、10mm，厚度尺寸的加工公差为0－0.5mm（见图1）。

图1 某型飞机复杂模锻件轴侧视图

2.1 零件的材料状态

    该零件毛料为模锻件，材料牌号为7B04 T73，7B04合金是Al－Zn－Mg－Cu系变形铝合金，也是高纯合金（Fe含量为0.05%－0.25%，Si含量不大于0.1%）。它具有较高的塑性何断裂韧性，且抗疲劳裂纹扩展能力较好。7B04合金的半成品只能以T6、T74、T73状态用于飞机结构中。其中，T6状态合金强度最高，T74状态合金具有良好的抗剥落腐蚀性能和较好的耐应力腐蚀性能，强度比T6状态的低约7%－10%。T73状态时合金具有高的耐应力腐蚀性能和抗剥落腐蚀性能，强度比T6状态的低约12%－15%。7B04合金和所有的高强度合金相同，对重复载荷、尖缺口、应力集中和偏心的作用、刚性的突变较为敏感。因此，在加工这些合金的零件和制件时必须仔细考虑其结构现状（选择最小的应力集中，在零件截面变化时选择较大的平滑过渡，降低偏心率）。机加工表面的内过渡半径应根据截面尺寸来选择，但材料厚度应不小于2mm；当该半径小于2mm时，零件的拉伸强度会明显降低。一般半径应大于3－4mm，零件转接部位加工中要求光滑过渡不能出现尖点等现象。

2.2 零件的技术要求

    支臂上耳片厚度公差要求+0.20mm；支臂与拉杆连接耳片孔中心线与襟副翼转动轴线孔中心线的平行度公差0.05mm；分别与耳片的垂直度公差0.05mm；孔的加工精度分别为M7、H7；支臂与拉杆连接耳片孔的同轴度公差为Φ0.025mm；襟副翼转动轴线孔的同轴度公差为Φ0.025mm；襟副翼外侧前、后上挂点转动轴线孔的同轴度公差Φ0.025mm；耳片孔的加工精度为M7；零件共有3处非开敞区的衬套端面距离要求控制公差H11；襟副翼外侧操纵摇臂转动轴线孔的同轴度公差Φ0.025mm；孔的加工精度为M7。