工方法，從而總結(jié)了欽合金鑄件加工的指導(dǎo)性工藝資料。
學(xué)士學(xué)位，研究方向?yàn)閿?shù)控加工。
在數(shù)控加工大發(fā)展的背景下，某機(jī)大型框架式鈦合金鑄件加工，對(duì)于數(shù)控加工來(lái)說(shuō)，是前所未有的。框架式鈦合金鑄件的加工，是提升加工水平的標(biāo)志，對(duì)數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展，具有深遠(yuǎn)的意義。
1零件的用途某機(jī)型后機(jī)身部分由4個(gè)框和2個(gè)大鑄件組成骨架。某機(jī)型平尾和垂尾是合一的，鑄件垂尾孔安裝的是垂尾軸，垂尾軸與機(jī)身垂直面成一定角度，垂尾軸可以繞著垂尾軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。可以看出，垂尾軸上的力主要集中在鑄件上。鑄件內(nèi)側(cè)連接4個(gè)框中的3個(gè)，之間都是用高鎖螺栓連接。這充分證明了鑄件是主要的承力構(gòu)件，也是后機(jī)身中關(guān)鍵的零組件之一。
2零件分析2.1零件的毛料信息毛料為溶模鑄造和砂型鑄造兩種。
凈質(zhì)量：熔模鑄造為110kg砂型鑄造為150kg. 2.2零件典型結(jié)構(gòu)特征及加工難點(diǎn)零件結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，工藝性極差，剛性差，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，加工中極易變形。
協(xié)調(diào)關(guān)系復(fù)雜，配合面多，配合精度要求高。
零件尺寸精度及裝配精度要求高，不易保證。
上下表面為理論外緣，由于鑄造時(shí)保證不了設(shè)計(jì)要求，外形偏差大，機(jī)加工時(shí)位置余量難協(xié)調(diào)。
700mm，壁薄，采用一般加工方法會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng)，造成刀具斷裂，影響加工部位的精度要求。
垂尾孔為臺(tái)階孔，最大直徑少228mm，最小直徑為少190mm，孔長(zhǎng)450mm，孔徑公差+0.01.如果米用數(shù)控鏜孔技術(shù)，能夠保證關(guān)鍵尺寸要求，并且可以與數(shù)控銑一個(gè)裝夾方式利用其擺角加工，但是所需鏜刀總質(zhì)量超出了數(shù)控機(jī)床的最大承拉重力（198N以下）。
150mm，下刀深170mm），開敞性較差。
徑為少22H8mm.鑄造中不易控制孔的位置，故鑄件腹孔是沒有底孔的。下刀空間小，尤其是下腹孔，下刀窗口只有115mmx 160mm，而且還是腹凸臺(tái)的反面（正面下刀空間為59mmx 2.3零件的關(guān)鍵尺寸及精度垂尾助力器支持框架屬于關(guān)鍵零件，數(shù)模中有4處關(guān)鍵尺寸和4處重要尺寸。關(guān)鍵尺寸為安裝軸承區(qū)大孔尺寸少（200+00mm、少（220+00mm，兩軸承端面安裝區(qū)尺寸（411±0.1）mm，垂尾孔與作動(dòng)孔間空間尺寸（225±0.1）mm；重要尺寸為作動(dòng)孔處槽口寬尺寸34.1H11mm（槽深150mm，下刀深170mm），作動(dòng)孔端面到另一側(cè)端面（殼體內(nèi)部）尺寸（60.1 2.4加工方案的論證每個(gè)零件從毛料加工到成品交付，都需要一個(gè)工藝加工過(guò)程，而過(guò)程的合理與否，就決定著產(chǎn)品最終的品質(zhì)。加工前的工藝過(guò)程設(shè)計(jì)，是至關(guān)重要的。
主要從毛料分析、零件分析、加工分析、工裝刀量具的分析逐步入手。
加工方案的論證，主要是考慮加工設(shè)備的選取、工人的技術(shù)水平、工裝的設(shè)定等方面。
3加工的準(zhǔn)備及控制通過(guò)前面的分析可知，影響加工方案的因素很多，如鑄件沒有直接用來(lái)加工的基準(zhǔn)、加工余量的協(xié)調(diào)、零件易顫動(dòng)、垂尾孔長(zhǎng)（長(zhǎng)450mm）、空間尺寸難保證、槽口長(zhǎng)（下刀深170mm）、殼體內(nèi)部的孔沒有下刀的空間等因素。
3.1加工基準(zhǔn)的確定鑄件沒有直接用來(lái)加工的基準(zhǔn)，數(shù)模中①面（如）要求是平面，但鑄造不能保證該面的平面度，也就是說(shuō)不能用來(lái)作為加工的基準(zhǔn)。必須在鑄件外部增加工藝基準(zhǔn)（工藝凸臺(tái)），鑄件鑄造后通過(guò)加工工藝凸臺(tái)來(lái)調(diào)整加工的余量。在設(shè)計(jì)數(shù)模上增加工藝凸臺(tái)，即制作工藝數(shù)模，將此工藝數(shù)模作為鑄造、加工、檢查的原始依據(jù)，達(dá)到制造依據(jù)統(tǒng)一。
余量的協(xié)調(diào)分為鑄造廠劃線和機(jī)加廠協(xié)調(diào)兩個(gè)階段：鑄造廠對(duì)鑄件進(jìn)行加工余量的協(xié)調(diào)，并畫出繼承鑄造的機(jī)加加工基準(zhǔn)線（利用兩點(diǎn)投影交叉法），包括在加工的坐標(biāo)系下X、Y、Z方向的基準(zhǔn)線。劃線不能保證每處機(jī)加面的余量和設(shè)計(jì)要求的壁厚，也不能保證上下表面（弧面）在相對(duì)較均勻的狀態(tài)下。
能否加工出產(chǎn)品，對(duì)于鑄件來(lái)說(shuō)，工藝余量的分配顯得尤為重要。此件是典型的殼體結(jié)構(gòu)，加工面基本上都是單面加工，而且分部在殼體的6個(gè)面上，加工余量的分配十分困難。單面增加工藝余量，只能是去除量的大小，不能保證理論壁厚，要想達(dá)到雙面增加余量，可能加工后會(huì)與非鑄造面產(chǎn)生階差，影響設(shè)計(jì)的流水性和強(qiáng)度的均勻性，這是設(shè)計(jì)不允許的。整體增加余量，會(huì)增加整體凈質(zhì)量。
3.3工藝裝備的需求對(duì)工種的考慮。該機(jī)型為研制階段，應(yīng)盡量減少專用工裝的數(shù)量，從以下幾個(gè)工種來(lái)考慮。
一是數(shù)控銑。采用自制銑夾。
二是垂尾孔加工。垂尾孔徑最大為0 228mm，孔的最長(zhǎng)處為450mm，加工的工具不能保證剛性，利用機(jī)床主軸直徑小的特點(diǎn)加工，加工時(shí)得將孔放置成水平，用固定鏜夾來(lái)加工。
三是垂尾孔擋軸承用襯套的固定孔，一個(gè)在外側(cè)（數(shù)控加工），另一個(gè)在殼體的內(nèi)側(cè)（刀具不能伸入到腔體內(nèi)）。利用鉆模在垂尾孔內(nèi)側(cè)加工。
四是腹鰭孔的檢查夾具，腹鰭孔在殼體內(nèi)部，測(cè)量機(jī)不能測(cè)量此孔，檢查用專用對(duì)專用刀量具的需求。
一是腹鰭孔在殼體的內(nèi)部，正常機(jī)床尺寸不能伸入到內(nèi)部去加工，申請(qǐng)購(gòu)買專用角度頭，最大扭矩二是腹鰭孔下刀空間小，用角度頭加工時(shí)配備專用鉆頭、鉸刀。
三是作動(dòng)槽口34.1H11mm（槽長(zhǎng)150mm）專用檢查塞規(guī)。
四是擋軸承用襯套的固定孔锪平專用劃鉆。
五是鏜床用的數(shù)顯鏜頭2個(gè)，加工范圍為4加工過(guò)程材料檢驗(yàn)按線調(diào)整零件銑基準(zhǔn)鉆小孔測(cè)量機(jī)測(cè)量―分析數(shù)據(jù)出調(diào)整方案擴(kuò)基準(zhǔn)孔反復(fù)校銑基準(zhǔn)臺(tái)―數(shù)控粗精銑―測(cè)量機(jī)檢測(cè)―第二次裝夾數(shù)控粗精銑―測(cè)量機(jī)檢測(cè)―粗鏜孔―按外形測(cè)量點(diǎn)修正外形鉗工接平―全面清洗―測(cè)量機(jī)測(cè)量―熱處理―精鏜孔―測(cè)量機(jī)測(cè)量―數(shù)控鉆擋襯套孔―測(cè)量孔位―數(shù)控鉆鉸腹鰭孔銑掉工藝凸臺(tái)清洗―熒光―排除裂紋―標(biāo)識(shí)―檢驗(yàn)―待裝配。
可以看出，加工方案中關(guān)鍵性的步驟，是基準(zhǔn)的調(diào)整、數(shù)控銑加工、垂尾孔加工（關(guān)鍵特性除Z101外，都在這里形成、腹鰭孔加工這幾個(gè)方面。這幾步也是影響工藝方案最大的地方。下面將通過(guò)這幾方面展開闡述。
4.1加工基準(zhǔn)的調(diào)整借助鑄造廠帶的基準(zhǔn)線銑出粗基準(zhǔn)，即工藝凸臺(tái)（2處）上鉆小盲孔0凸臺(tái)（每面8處）洗平，高于鑄造基準(zhǔn)線5mm.總的原則為：大孔軸線為第一基準(zhǔn)，通過(guò)大孔軸線向工藝孔凸臺(tái)返理論距離77.5mm（左右方向是死基準(zhǔn)，即必須得保證大孔軸線的位置不能動(dòng)），確定第一個(gè)基準(zhǔn)孔，再返孔距確定第二個(gè)孔，見。
下孔下刀窗口內(nèi)部孔利用測(cè)量機(jī)測(cè)量上下表面、機(jī)加套合區(qū)距理論數(shù)據(jù)的偏離程度。利用CATIA出測(cè)量點(diǎn)，分布在上下表面和機(jī)加面上。
測(cè)量點(diǎn)選取總的原則為：加工外形測(cè)量相應(yīng)的內(nèi)形，加工內(nèi)形測(cè)量相應(yīng)的外形。通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的分析，來(lái)調(diào)整工藝孔的位置，采用擴(kuò)孔打平面的方式，重新確立加工的基準(zhǔn)。并通過(guò)上下表面兩端頭的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)。
4.2數(shù)控銑切加工鑄件加工面分布在不同的6個(gè)面上，對(duì)于這類框架式的結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡量減少裝夾的次數(shù)、減少基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換，才是最好的加工方式。根據(jù)工藝凸臺(tái)、工藝孔的位置，保證各面都能加工到，基本確立通過(guò)兩次裝夾、基準(zhǔn)統(tǒng)一在工藝孔和工藝凸臺(tái)面，來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的加工。采用數(shù)控銑加工誤差小，對(duì)大孔的影響也小。
4.3垂尾孔加工垂尾孔為臺(tái)階孔，最大直徑0 228mm，最小直徑為0190mm，孔長(zhǎng)500mm，孔徑公差+0.05.孔的加工為正反鏜加工，加工大致分為兩種，數(shù)控鏜和常規(guī)鏜。
數(shù)控鏜的優(yōu)勢(shì)，是可以與數(shù)控銑一個(gè)裝夾方式利用其擺角加工，但得有專用鏜刀，鏜刀的參數(shù)（加工直徑、長(zhǎng)度、凈質(zhì)量、剛性）顯得尤為重要，要想加工出合格的產(chǎn)品，刀桿必須得有足夠的剛性，相反，整體刀具的凈質(zhì)量在20kg（數(shù)控機(jī)床的最大承受拉重力）以下。
常規(guī)鏜的優(yōu)勢(shì)，是其主軸直徑為0以通過(guò)大孔來(lái)加工。但得有專用工裝將垂尾孔放水平來(lái)加工。
4.4角度頭技術(shù)的應(yīng)用殼體內(nèi)的孔有兩個(gè)，分別靠近上下表面，簡(jiǎn)稱上孔和下孔，見。上孔孔徑為0 18H8mm，下孔孔徑為022H8mm.鑄造中不易控制孔的位置，故鑄件內(nèi)部孔是沒有底孔的。下刀空間非常小，尤其是下孔，下刀窗口只有115mmx 160mm，而且還是凸臺(tái)的反面（正面下刀空間為59mmx82mm）。
殼體內(nèi)大直徑孔的加工，大致有兩種方式：自動(dòng)進(jìn)給鉆和自動(dòng)進(jìn)給工裝（類似設(shè)備）。加工首先應(yīng)考慮的是自動(dòng)進(jìn)給鉆，在標(biāo)準(zhǔn)的自動(dòng)進(jìn)給鉆不能滿足要求的情況下，申請(qǐng)?zhí)刂啤５捎诳臻g太小，無(wú)法特制出自動(dòng)進(jìn)給鉆。研制自動(dòng)進(jìn)給工裝，自動(dòng)進(jìn)給工裝需要電機(jī)、皮帶等輔件，這樣工裝就成了設(shè)備，也是不可取的方法。
數(shù)控加工是現(xiàn)代加工的趨勢(shì)。數(shù)控機(jī)床之所以加工不了，是因?yàn)闄C(jī)床的加工頭直徑大，不能伸到殼體內(nèi)部加工，缺少的是小直徑的轉(zhuǎn)換裝置角度頭。選用小規(guī)格的角度頭，安裝在數(shù)控機(jī)床上，既可以實(shí)現(xiàn)加工，又可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工。
角度頭種類繁多，有固定角度的，也有變角度的。鑄件上使用的角度頭，是固定90.的，是在立式機(jī)床的臥頭上或有C角的五坐標(biāo)機(jī)床上使用的。角度頭夾持尾部，就是標(biāo)準(zhǔn)的刀柄，機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)通過(guò)內(nèi)部傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，輸出90°方向的旋轉(zhuǎn)。角度頭通過(guò)機(jī)床主軸端面的螺栓固定在機(jī)床主軸上，制作符合機(jī)床和角度頭雙向要求的止動(dòng)墊塊。止動(dòng)墊塊的作用，是使角度頭外殼不隨主軸旋轉(zhuǎn)，頂住限制角度頭內(nèi)部旋轉(zhuǎn)的銷，使角度頭隨主軸旋轉(zhuǎn)。角度頭安裝到機(jī)床上后，得先拉直角度頭是否水平，在角度頭夾緊刀處插上標(biāo)準(zhǔn)銷棒，再用百分表拉直銷棒，如果不平，則拔出角度頭上調(diào)整水平角度的限位銷，扭動(dòng)角度頭體（可調(diào)范圍0°360°）使之達(dá)到水平位置。便可以伸到內(nèi)部加工了，見。
角度頭的使用角度頭角度頭還可以應(yīng)用到其他零件的加工上，比如框類零件的鉆導(dǎo)孔加工、用三坐標(biāo)機(jī)床加工壁板類零件緣條上的導(dǎo)孔等等。角度頭的應(yīng)用，既可以減少工裝的使用，又可以減輕大量的勞動(dòng)力，使鉗工從高強(qiáng)度的鉆導(dǎo)孔工作中解脫出來(lái)。
（下轉(zhuǎn)第150頁(yè)）4.2運(yùn)用情況鉚接品質(zhì)。經(jīng)過(guò)試用階段的多次鉚接實(shí)驗(yàn)，采用調(diào)節(jié)行程開關(guān)位置改變沖頭極限位置，保證了鉚釘卷邊品質(zhì)；通過(guò)調(diào)節(jié)壓力調(diào)節(jié)旋鈕4，可調(diào)節(jié)壓縮氣體的壓力大小，從而調(diào)節(jié)沖鉚力的大小，保證鉚接品質(zhì)。
操作安全性。設(shè)計(jì)了手動(dòng)和腳踏兩種開關(guān)形式，當(dāng)本設(shè)備進(jìn)行面料沖孔時(shí)，采用腳踏控制模式，提高加工效率；當(dāng)本設(shè)備進(jìn)行鉚接時(shí)，可改用手動(dòng)控制模式，以避免由于操作者手靠近沖鉚位置，當(dāng)操作不熟練或疲勞操作時(shí)，出現(xiàn)手腳不協(xié)調(diào)而沖到手指的安全事故。
效率。因?yàn)闆]有自動(dòng)送鉚釘裝置，每次鉚接需要人工放置鉚釘、掛鉤、購(gòu)物袋、墊片，鉚接速度不高，效率較低。若配備自動(dòng)送鉚釘機(jī)構(gòu)或是增加工位，則可大幅提高鉚接效率。
5結(jié)束語(yǔ)多功能箱包沖鉚機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊，運(yùn)行平穩(wěn)，可靠性強(qiáng)，具有明顯的實(shí)用價(jià)值與推廣價(jià)值，已于2011年6月試制成功，并已獲專利。
