航空工艺技术范文

本文作者：姜不居吕志刚单位：清华大学

一、铸造技术是航空工业的关键技术

制造技术是航空工业发展的基础，航空制造技术又是制造业中的一项高新技术。航空制造技术中有六大关键技术，铸造技术就是其中之一。因此铸造的技术进步对加速航空产品的更新换代，提高新机种的性能，缩短产品的制造周期，大幅度减轻重量，以及减少能源消耗和降低成本上都具有非常重要的意义。特别是在航空发动机制造上，铸造技术更有其重要的意义。

随着航空工业的发展，要求大幅提高发动机性能，如燃气涡轮发动机从第二次世界大战以来其最大推力提高了50倍，推重比已达到10，涡轮叶片的工作温度也提高了几百度，而燃油消耗却降低为原来的一半。为此，涡轮叶片从材质到结构都改变了，要生产出这些性能更好的涡轮叶片就要求铸造技术的进步。

图1是1960年以来涡轮叶片材质及工艺发展情况。由图中可以看到，1960～2000年涡轮叶片的材质（美国牌号）从IN100、B1900到MM200、MM247，再发展到PWA1480、PWA1484、CMSX—11。同时因凝固技术的发展和应用，生产涡轮叶片的工艺，则从传统的普通铸造（等轴晶EQ）到定向凝固铸造（DS），再发展到单晶铸造（SC）叶片，见图2。另外，为降低涡轮叶片工作温度，叶片结构从实心向空心发展。图3是形成叶片空心的型芯。如果没有铸造技术的进步就很难生产出新型的涡轮叶片，也就难于保证发动机性能的提高，因此说铸造技术是航空工业的关键技术之一。铸件在航空飞行器中，尤其是航空发动机中所占的比重也在逐年的增加。例如，美国GE公司制造的航空发动机1985年时铸

二、航空工业中使用的铸造材料及方法

航空工业中使用的发动机零件、结构件、附件有相当数量的铸件。这些铸件材料种类繁多，所用铸造方法也很多。主要材料有高温合金、不锈钢、钛合金和铝合金等有色合金，以及复合材料等。随着航空工业的发展，新材料的研制和使用在不断前进，品种也在不断增加。所使用的铸造方法有熔模铸造、石膏型铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、差压铸造、离心铸造和砂型铸造等。航空用各种材料及铸造方法所生产的典型铸件见附表。如前所述，发动机涡轮叶片越来越复杂和精密，对于空心复杂叶片，熔模铸造已成为其生产的独一无二的工艺技术。另外，为减轻飞机重量、降低油耗、减少制造和维修周期，近年来很多结构件开始用大型复杂薄壁整体件代替组装件，在生产此类铸件上熔模铸造也具有优势。因此，在航空工业中使用的众多铸造技术中，熔模铸造技术是应更加被关注的铸造技术。

三、铸造技术发展趋势

摘要：在电子信息技术的推动下，新兴教育方式MOOC迅速发展，并让在线教育逐渐成为现代教育的一种新方式。针对高职院校的数字化口腔修复工艺技术课程实训教学效率低的现状，探讨在MOOC环境下，应从哪些方面着手优化数字化口腔修复工艺技术课程的实训教学活动，从而达到更好的教学效果。

关键词：数字化口腔修复工艺技术；MOOC；实训教学；高职

1数字化口腔修复工艺技术课程教学现状

目前，为了适应义齿制作行业数字化变革的风潮，各院校逐渐开设数字化口腔修复工艺技术课程。数字化口腔修复工艺技术课程的实践环节主要包括：数字化扫描、数字化设计软件的应用、数字化制作三部分。院校数字化实训课程采取传统的以教师为中心的理论+实践教学法：教师先讲解软件和设备的操作技术要点，然后对实训工作任务进行演示操作，接着让学生被动地模仿操作一遍。然而，该课程的实训教学一直难以达到理想的效果。例如常出现学生课前预习不足，课中操作无序忙乱；部分学生只懂得机械模仿教师扫描设备及设计软件的界面操作，对数字化义齿制作的全部流程理解片面；学生的理解能力不一致，在实训设备数量有限的条件下，理解能力强的学生被迫浪费课上时间等待理解能力差的学生等现象。近年来，随着网络通信技术的迅速普及和多媒体教学手段的广泛应用，基于MOOC的翻转课堂教育手段逐渐在大中专职业院校的教学中出现，它有别于传统以教师为主导的教学方式，能在为学生提供丰富学习资源的同时，激发学生的学习兴趣，调动他们的主观能动性。MOOC主要集中在理论课、通识类课程领域。高职口腔医学技术专业数字化口腔修复工艺技术课程受限于高职院校课程建设起步晚、课程体系构建不完整、实训基地软硬件设备不完善、课程学时有限等，MOOC尚未应用。因此，MOOC是否适用于数字化口腔修复工艺技术实训课程，基于MOOC的实训教学应该往哪些方向进行尝试均是值得探讨的问题。

2MOOC环境下数字化口腔修复工艺技术实训教学的关键性问题

2.1依托校企协同创新中心，开发软硬件结合的MOOC教学平台是MOOC环境下实训教学平台的运行基础目前，数字化口腔修复工艺技术课程建设落后的根本原因是院校资金、技术、师资短缺，行业企业的义齿数字化制作技术发展程度领先于院校的课程教学。为了积极跟上行业发展的步伐，院校应以校企合作协同创新中心为基础，紧密联系企业，引进企业的资金、技术、设备、人才，开发软硬件结合的MOOC环境下的实训教学平台。实训基地MOOC环境建设旨在实现“线上学习、线下操作、实时反馈”的教学模式，可围绕以下3个中心进行建设[1]：MOOC线上学习云平台建设、CAD/CAM实训基地设备建设、线下MOOC学习硬件平台建设。线上学习可通过构建CAD/CAM实训基地云平台、建设MOOC学习网站、创建微信和QQ学习空间等途径实现，让学习不受时空限制；线下操作则需要根据义齿数字化设计与制作的生产工作流程配备口腔修复临床诊疗室与数字化扫描、设计、制作一体化实训设备，为学生的线下操作提供硬件基础。要做好对线上学习的实时反馈，可在每个操作台旁边配备自主网络学习终端，实现线上教学与线下教学无缝对接。

2.2设计模块化实训项目是实现MOOC环境下数字化口腔修复工艺技术实训教学的组织前提数字化口腔修复工艺技术课程实训教学内容多、跨度大，对应义齿数字化设计软件自身的特点，将课程内容结合相关基础学科的专业知识，围绕岗位技能设计MOOC模块，立足解决岗位实际问题，以便根据模块内容的特点进行短视频录制。这样的教学内容组织模式在MOOC环境下进行网络教学有一定可行性。数字化口腔修复工艺技术课程内容可分为以下三大模块：（1）数字化义齿设计相关基础理论，内容包括：与义齿设计相关的口腔解剖生理学、口腔修复学等学科的专业理论知识。（2）数字化设计软件基础知识，内容包括：Exocad或者3Shape的软件操作界面基础知识。（3）模块化实训任务：数字化扫描、数字化设计、数字化制作。其中设计模块根据义齿的种类，分为内冠的数字化设计、全冠的数字化设计、桥体的数字化设计。基础性较强、操作较简单易学或理论性较强的内容，将相应课程内容按照知识点录制成教学视频；而复杂的综合性技能操练及设计能力培养的实训内容，可以采用线下课堂教学模式，通过传统的任务驱动法等开展教学活动，增强学生的职业能力。

2.3线上+线下的混合式教学方式是MOOC环境下数字化口腔修复工艺技术实训的教学手段数字化口腔修复工艺技术课程线上+线下的混合式教学方式可以在一定程度上打破学生学习时间和空间的限制，让学生实现“何时有空何时学，哪里方便哪里学”。这样，一方面可弥补数字化课程师资不足的缺陷，另一方面可以利用MOOC网络资源优势，延伸数字化口腔修复工艺技术课程的基础理论内容，具体教学模式如下。（1）线上学习：课前，教师把数字化义齿设计相关理论、常规设计软件基础知识等理论性强的内容制作成时长为8～15分钟的微视频，每个微视频强调短小精悍，突出教学内容中的重点和难点，并兼顾趣味性。此外，视频中还可专门设计1～3个基础习题或发散型问题。课前将准备好的教学资源通过MOOC教学平台或QQ、E-mail、微信等发给学生，并布置学习任务，划分学习小组，提供自学指导，同时设置好在线答疑、在线讨论、问题反馈等模块，以便掌握学生自主学习情况及效果[2]。（2）线下教学：针对理论学习，课堂上组织学生进行课堂汇报，教师查看作业结果、答疑，组织学生讨论和深化问题，对学生进行共性问题启发和个性化指导，通过测评了解学生的学习情况，并进行总结评价。针对实训操作，教师在课前根据课程三大模块（内冠的数字化设计与制作、全冠的数字化设计与制作、桥体的数字化设计与制作）教学内容的特点，提前准备1~2个案例，其中一个案例用于详细讲解数字化扫描、设计、制作每一个流程的标准、操作技巧、应用，向学生展示整个数字化设计与制作的全部流程，从而让学生对CAD/CAM义齿制作流程有更直观的理解。另一个案例供学生模仿、自行操作。

本文作者：陈跃鹏武永琴单位：哈尔滨哈飞空客复合材料制造中心有限公司

1.复合材料

复合材料不同于传统的工艺材料，是将两种或者两种以上具有不同性能和形态的组分材料经过复合手段的组合而得到的一种新型的多相材料。各种组分材料能够在性能上取长补短，获得良好的协同效应。复合材料自20世纪40年展以来，因其具有的普通传统材料所不具备的高比强度、高硬度、耐疲劳、破损安全性高和可设计性等各项突出的性能，很快获得了广泛的应用。根据结构特点的不同复合材料又能分成纤维增强、细粒等多种复合材料。

2.复合材料在航空工业中的应用

由于复合材料的热稳定性强，又具有高比强度和高比刚度、可设计性等优良的性能，成为航空工业制造中常用的4大材料之一。常用于航空航天这种尖端技术所用的复合材料是经过改良的先进符合材料，用于航空工业设计的是以各种不同的高性能纤维为增强材料的先进复合材料。根据聚合基不同得到的材料性能也有所差异。由于树脂基复合材料其突出的高比强度和高比刚度使其成为最早应用于航空工业并且保持最大应用量。但该材料工作温度受限于400℃，飞机发动机上的大量零部件需要再长期的高温环境中工作，因此常用碳复合以及陶瓷复合而成的耐高温性能优越的金属基材料。使用的复合材料在航空工业制造中所占比重大，所应用的部位有垂直和水平尾翼、机身和机翼蒙皮。复合材料性能和制造技术在不断改进以更好的应用于未来的航空工业中。

3.航空工业复合材料制件成型工艺

传统的复合材料结构的制造过程大多由人力完成,这种手工操作方式致使制件的精度难以保证，而且耗费巨大，生产效率低下。所以降低复合材料制件工艺的成本致使了自动化生产技术的发展。尤其在航空工业中，制备复合材料制件过程需要具有高度的自动化以及较好的质量控制，降低模具成本并且要缩短生产周期。这些要求都需要先进的制件成型工艺来保证达到。用于航空工业的复合材料制件成型的工艺有：编制技术；固化工艺；铺带技术；非热压罐技术等。下面就常用的重要工艺的发展进行简要的阐述。

3.1常用于复合材料预成型的工艺

摘要：随着国内科技的不断发展，机器生产水平也随之得到提升，在我国环保政策的实施背景下，绿色机器生产理念逐渐渗透到机械制造工艺当中。为了促进绿色机器生产技术水平的提高与社会经济的繁荣发展，使生态环境得到有效保护，应积极将绿色制造技术应用到机械制造行业当中，真正实现绿色生产。基于此，本文将对绿色机械制造工艺类型进行分析，并对绿色工艺技术在机械制造中的应用加以阐述。

关键词：绿色制造；机械制造；工艺

1绿色制造理念下机械制造工艺类型

以绿色制造工艺实施目标为依据，可以将该工艺划分为三种类型，即节约资源工艺、节约能源工艺、环保型工艺。

1.1节约资源工艺

此类工艺技术主要是通过简化机械生产流程的方式来节约原材料，从而达到节约资源的目的。例如，通过优化毛坯形状，减少加工余量，进而节省原材料；通过选用新的刀具类型，减少刀具与材料间的消耗，并加入适量的切削液，减少对原材料的浪费。节约资源工艺作用的发挥有两种渠道，一种为设计，另一种为工艺，在设计方面，通过减少零件数量、减轻零件重量、创新设计技术等方式，提高原材料的利用率；在工艺方面，借助干式加工技术、毛坯优化技术、新型特种加工技术等，使原材料得到有效节约。

1.2节约能源工艺

在机械加工过程中势必要消耗较多的能量，这些能量中部分转化为有用的功，另一部分则化为其他形式遭到浪费，不但使能源遭到损失，且流失掉的能源还会有损于机械制造的顺利进行。例如，摩擦损失能量会导致机床精准度受到影响；转为热量的能量会提高工艺系统的温度，缩短系统使用寿命；部分流失能量还会产生振动与噪声，不但影响了系统运行的可靠性，还会产生各类污染，对操作者以及周围环境造成损害。因此，节能工艺的使用十分必要，目前主要的工艺类型为降耗工艺、减磨工艺、低能耗工艺等，并且加强对太阳能、风能、水能等新型能源的开发与使用。

《舰载武器》2011年第11期

摘要:碳密封材料是空间领域中的一种具有良好应用前景的摩擦密封材料。本文主要对应用于航空航天领域的碳密封材料的种类和工业领域相关的制备工艺进行了探究。

关键词:碳密封材料;航空航天;应用

制备工艺航空航天工业是事关我国国防事业的重要工业。在航空航天工业不断发展的背景下，这一领域研究人员开始对应用材料的密封可靠性问题展开了深入的研究。密封材料的性能是密封可靠性的主要影响因素。碳密封材料在这一领域有着优异的特性。

1航空航天领域常用的碳密封材料

1．1柔性石墨密封材料

从石墨自身的性能来看，它可以成为高温环境和低温环境下常用的密封材料。柔性石墨密封材料主要由石墨纸、柔性石墨卷材等材料组成。这种材料是天然鳞片石墨进行特殊加工的产物。它具有着良好的自润滑性能和耐热性。这种材料的化学惰性相对较大，可以抵抗酸碱盐溶液和一些有机溶剂的侵蚀。因此，它可以替代一些应用于航空航天领域的石棉材料和橡胶密封材料。柔性石墨密封材料中的柔性石墨材料可以用于低压静密封。

1．2增强石墨密封材料

本文作者：张旭单位：北京理工大学机械与车辆学院数字化制造研究所

DFMA技术概述

1DFMA技术内涵

面向制造与装配的设计与精益制造、质量工程等一样，是一种设计理念。DFMA强调在产品设计的各个阶段，对产品加工、装配直至后续维护等进行综合设计和优化，提高产品的可制造性、可装配性、可维护性等。产品的可制造性、可装配性在我国的工业界一般称为结构工艺性，包括面向机加、铸造、焊接、压力成型等各种单元加工的制造工艺性以及在产品部装、总装阶段的装配工艺性、装配准确性和装配协调性等。实施DFMA的基本思想是通过减少零件数量、简化产品结构，实现减少单个零件的加工时间和总的装配时间，从而减少整个制造成本的目的。DFMA适用于任何企业和产品，尤其对飞机等大型复杂产品可以起到显著作用。实施DFMA理念的企业强调在设计过程中采用并行工程方式，以保证产品的质量能够由设计师及其他开发人员共同实现和保证。因此DFMA也被认为是并行工程的核心技术之一。

2DFMA技术的分类

DFMA强调在设计的各个阶段，尤其是设计的早期，通过建立并行工程团队，使产品设计人员能够对关于材料选择、制造工艺、装配过程、维护过程等进行同步的设计与优化，以减少制造和装配时间，从而降低生产成本，提高产品质量和可靠性。DFMA根据所达到的目标，可划分为面向制造的设计（DesignforManufacture，DFM）、面向装配的设计（DesignforAssembly，DFA）、面向测试的设计（DesignforTesting，DFT）、面向服务的设计（DesignforService，DFS）、面向环境的设计（DesignforEnvironment，DFE）等。其中DFM是根据企业自身及供应商的工艺水平和制造能力，综合考虑零件的设计对零件制造过程中材料处理、加工成型、质量检验等环节的影响，通过对材料选择、结构设计、尺寸公差等的改进和优化，使零件能够在企业已有设备资源条件下，经济、高效、高质量地制造和生产。采用DFM技术，可以在设计阶段对不同设计方案进行制造时间和成本的快速定量分析，比较与评价各种结构设计与工艺方案。设计人员根据DFM评价的结果，对零件进行及时改进设计，使零件在满足性能指标的同时，具有最好的加工工艺性。DFA是针对产品在制造过程中的装配和检验，以及维护过程中的拆卸和组装等操作，采用规划、评价、仿真等技术手段对装配结构进行分析、评价，并进一步提出改进建议。

3实施DFMA对产品的影响

DFA技术在20世纪70年代初由美国Boothroyd教授提出，其最初的目的是希望通过减少零件的数量以达到减少装配环节的目的。但是，在企业中应用DFA技术后发现，采用DFA技术最大的成果是减少了零件的数量，从而减少了零件的制造时间和成本，并进一步减少了装配时间和成本。因此，实施DFMA必须首先从产品的总体结构出发，通过材料选择、结构优化，尽可能减少零件的数量和种类，并尽可能采用标准化的零件和结构，最终实现降低加工与装配时间的目标。因此，DFMA的实施贯穿了产品设计的全过程，既包括了涉及产品总体的宏观DFM技术，如产品平台的构建、模块化设计、供应链构造等，也包括了与局部的零部件的形状、尺寸、联接方式等有关的微观层面的DFM技术。在总体或概念设计阶段，可以通过对产品总体布局的调整和优化，如采用一体化设计或模块化设计的思想，采用新型材料的功能复合部件的设计，大幅度减少零件的种类。在详细设计阶段，根据制造工艺和设备要求，对零部件的形状、连接方式等进行优化，达到减少制造难度，缩短加工与装配时间的目标。DFMA可以应用于新产品开发阶段和已有产品的改型优化中。在新产品开发中，设计师在概念设计中通过减少零部件数量、简化产品结构的方式，来保证产品的设计指标和性能要求，并使产品方便装配。在产品的改型中，设计师通过重现设计或优化已有的组件，以优化产品的性能，并简化制造和装配环节。为了最大程度地应用DFMA技术，要求设计师必须具有对制造工艺、材料等领域的相关知识，设计与工艺人员必须紧密合作以确定最佳的设计和制造方案。

[摘要]以航空钣金件边缘毛刺、锐边及表面划伤、擦伤等表面缺陷形成的原因为基础，对比分析了传统的后处理工艺技术和模块式磨头组合湿法处理工艺的特点及其加工效果，结果表明，湿法加工处理工艺为航空钣金件表面缺陷修复的最佳方式，其在不影响材料性能及表面防护状态下，使工件处理的匀质性得到了保障，加工的效率大大提升。

[关键词]航空钣金件；表面缺陷；研磨；后处理工艺

引言

随着制造业加工水平的不断提高和数字化技术的迅猛发展，飞机加工制造业对钣金零件表面质量、形状精度、产品合格率等的要求也越来越高。如毛刺、锐边和伤痕等表面缺陷得不到有效修复，不仅影响工件的整体外观质量，还会影响工件后续加工工序的加工质量及检验结果的准确性。同时，由于工件表面缺陷的存在，当飞机在高速、高震动、高温环境中运行时容易引起应力开裂趋势的产生，使其可靠性、稳定性降低。因此，对于这些表面缺陷的后处理就显得至关重要。然而，铝合金材料分为不包铝（沿整个厚度方向具有均匀化学成分的板材）和包铝（在零件板材的一面或两面有一层冶金结合的包覆层，其目的是防止腐蚀，保持表面外观等），其表面缺陷的修复有严格的质量控制要求。而去除毛刺、钝化锐边或修复伤痕的加工属于表面研磨，如操作不当会直接对工件产生破坏，达不到产品设计质量要求。由此，既要更好地修复钣金件的表面缺陷，且又不影响材料性能及破坏表面防护就成为航空钣金后处理加工的难题。

1钣金件表面缺陷的特性分析

飞机钣金制造技术是航空航天制造工程的一个重要组成部分，是实现飞机结构特性的重要制造技术之一。成千上万的钣金零件，制造方法多种多样，在其制造过程中大量的钣金件由于设备、工装、材料问题等不可避免地会形成以下几类常见的表面缺陷问题：毛刺：沿切边或沿孔周边的金属突起物，是由于进行去除金属材料加工留下的。锐边：除有特殊规定的情况外，两个平面或两个设计特征表面的交线形成的包容金属的角度小于120°（A面和B面的夹角）。划伤：因尖锐的物质（如板角、金属或设备上的尖锐物等）与铝合金表面接触，在相对运动时所造成的成条状的伤痕。擦伤：因棱状物与铝合金表面接触或板面（包括曲面）在相对滑动或错动时所造成的呈束状分布的伤痕。钣金零件形状复杂，质量控制严格，有一定的使用寿命要求，对成形后的零件有明确的力学性能和物理性能的要求。而钣金件上的边缘毛刺、锐边等对后期的制造技术精准性以及检测准确性存在不良影响，如日本液压专家认为，影响液压件性能和寿命的原因有70%是毛刺造成的[6]。因此，对钣金件边缘毛刺大小、锐边的角度（见图1）和表面伤痕的深度具有严格的质量控制要求。

2传统的后处理工艺简析

以往，大多是采用人工方法对钣金件进行去毛刺、钝化锐边（或倒圆角）和表面去伤痕处理。人工研磨方法，是劳动者采用锉刀、刮刀、砂布或采用动力装置的砂轮、铣刀为研磨工具，对钣金件切削刃口、内孔及其周边区域直接进行研磨以达到去除毛刺和表面伤痕并钝化外边刃口的目的。随后，伴随航空制造技术的发展和为了提高加工效率及改善作业环境，传统的机械加工处理方式逐步得到应用。但无论是人工研磨方法还是传统的机械处理，其工艺技术缺陷则是共同的：无法完全、均匀、快速、安全地修复钣金件表面缺陷。人工研磨处理方式比较适用于修复精度要求不高、加工量较小的工件。其主要问题在于，环保方面：研磨时产生的大量粉尘直接扩散到劳动场所及其周边，使劳动者共同的工作环境受到破坏;劳保方面：劳动者和研磨工具与工件是近距离接触的，极易引起人体划伤、粉尘吸入等危害劳动者身体健康的事故；加工效果方面：匀质性和美观度极差，具体表现为毛刺去除不完全、圆角大小不均、平面研磨凹凸不平、研磨欠缺和过度研磨而破坏铝涂层等等，如图2所示，甚至，研磨不当使淬火状态的零件产生局部过热而软化；加工不完整性即加工死角问题：内孔直径很小、其外边沿错缝间隙过小，如图2所示，是人工研磨工具难以完成的，从而形成加工盲区或死角；加工效率方面：常见的300mm×150mm、空洞率30%、毛刺率80%、需进行双面去除毛刺、钝化锐边和平面研磨处理的钣金件，在正常情况下，一名操作工每小时不间断工作时，加工这类工件的效率大约是20~30件/小时，如果一个批次下来需要加工2000件，则需要10个人干一整天才能完成。传统的机械处理方式一般采用立式磨头，对物体表面做下压式研磨处理。研磨工具一般是单向研磨砂带和旋转式辊筒磨头或圆盘式多点旋转研磨刷头，对工件上表面进行干式或湿式表面打磨，达到去毛刺和表面研磨处理。这种方式在效率上要优于手工方式，但其问题也是显而易见的，加工温度问题：由于此类机械源自木工研磨技术，不成熟的冷却方式是其短板，而钣金件被研磨处的温度不得超过用手不能触摸的温度（约58℃以上）造成了其加工范围的局限性；防护膜问题：此类机械采用的垂直布控磨头进行下压式研磨，钣金件表面防护膜在研磨过程中常常被磨穿划伤或掀开，如图3所示；送料安全问题：采用真空或电磁吸附式工件传送方式的不适用性是显而易见的，小型或多孔工件飞出击伤机体或造成工伤事故是此类机械的致命伤。

航空液压壳体零件作为航空液压设备中的关键零件,对机载系统的质量和性能起着举足轻重的作用。为了满足零件自身的功能要求,液压壳体类零件的外形设计非常复杂。这类零件通常既有平面又有孔系,各孔系在空间方向交错贯通,组成孔系的各孔本身有形状精度要求,同轴孔系和相邻孔系之间及孔系与安装基准面之间又有位置精度要求。加工的部位多,加工工艺复杂。目前在普通机床上按传统方式加工航空液压壳体零件,一次定位装夹,仅可以加工一个型面或一个孔系,而且重复定位误差大,生产周期长和效率低,很难保证产品质量的一致性。因此,急需一种更为先进的加工方法,满足产品高质量、高精度的要求。该文从航空液压壳体的结构特点、工艺分析和加工难点着手,阐述了通过采用优化后加工工艺技术保证了液压壳体加工质量,数控加工工艺方法的提高了加工效率。并通过工艺试验,验证了新工艺的可行性,实现了该壳体零件的高效率、高质量加工。

1航空液压壳体零件介绍及加工工艺分析

1.1结构特点航空液压壳体是一种形状复杂,多种结构集于一体的产品。每个面的形状都较为复杂,且每个型面都有关联尺寸,是典型的异型多面体。产品上每个形状都有自身特有的作用。此类产品的各个结构相互作用、相互影响,而且由于其工作条件较为恶劣,对产品本身的精度和质量都提出了很高的要求。异型多面体的加工质量直接影响其工作性能,并可能影响整机性能。产品的结构及主要技术要求如图1所示。

1.2工艺分析该航空液压壳体的材料采用2618A(专用牌号铝合金),毛坯为锻件,为小批量生产类型产品。由图1中可知该零件加工精度要求较高的项目有以下几方面。(1)基准孔系:基准孔Bφ37H8表面粗糙度Ra0.4μm,φ18.8H8对孔φ37H8同轴度φ0.020及表面粗糙度Ra0.4μm;端面对φ37H8的垂直度0.010;φ23Js7环槽对φ18.8H8的同轴度φ0.040;(2)耳部孔系:φ12.8H7,φ6H8和φ（8.1±0.03）；3孔中心距分别为15±0.02;25±0.03;φ8.1孔对φ12.8H7孔的平行度0.020;φ6H8孔对两孔的对称度0.050;φ12.8H7孔对基准孔Bφ37H8的垂直度φ0.020;(3)柱塞孔系:φ14H8孔对基准孔Bφ37H8的垂直度φ0.020;表面粗糙度Ra0.8μm的φ8H8孔对φ14H8孔的同轴度φ0.020,表面粗糙度Ra0.8μm的φ18环槽对φ14H8孔的同轴度为φ0.040。

1.3加工难点由图1可以看出该航空液压壳体零件孔系相交关系复杂。经过分析得知该零件在机械加工中存在以下几个加工难点。(1)各个孔之间的形位尺寸公差小,表面粗糙度值小,加工难度大;(2)因加工的孔、槽、台阶型面多、精度高,故工装系数大;(3)基准孔B加工余量大,工艺刚性差,属于薄壁加工,在加工时容易产生切削变形。如上所述,如果在普通机床上按传统方式加工航空液压类壳体零件,一次定位装夹,仅可以加工一个型面或一个孔系,很容易引起定位误差的积累,所以应将部分工作通过高精度的数控设备来完成。

2工艺设计与优化

2.1机床选择为了进一步提高产品的性能、质量及生产效率,结合零件的特点,决定采用五轴加工中心这种新型的数控设备。五轴加工中心的具体机床模型布局形式见下图2。在该布局结构中,主轴箱在立柱上实现Z移动,其上的刀轴可以实现B轴转动,而立柱完成X向移动,工作台完成Y向移动,其上的转台实现C轴转动。该壳体零件以底面为基准、一次定位装夹便可完成三个空间垂直孔系的加工。在图2主轴直立时即可完成基准孔系的全部加工,然后主轴需要绕Y轴旋转180°再加工耳部孔系,最后柱塞孔系的加工只需工作台再绕Z轴旋转90°即可。

2.2优化加工工艺方法(1)基准孔系:φ37H8孔为已铸出的毛坯孔,为了达到IT8级精度和Ra0.4μm表面粗糙度要求,需经过三次镗销,即采用粗镗----半精镗----精镗方案;φ18.8H8孔和φ23Js7环槽虽也为毛坯孔,但由于孔径较小,采用扩孔----铰孔的加工方案;(2)耳部孔系:φ12.8M7孔,φ6H8孔和φ8.1±0.03孔比较小且孔之间由于具有较高的位置精度,需要先安排铣平端面和打中心孔工步,所以采用铣平面----钻中心孔----钻孔----镗孔----铰孔的加工方案;(3)柱塞孔系:φ14H8孔,φ8H8孔和φ18环槽的表面粗糙度为Ra0.8μm且各孔之间有较高的同轴度要求,所以也采用铣平面----钻中心孔----钻孔----扩孔----铰孔的加工方案。