CN106078102B - 一种飞机空中吊舱前球壳的机加工方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机空中吊舱前球壳的机加工方法，包括选取基准面、钳工划线、加工第二基准面、加工第一基准面和第三基准面、加工红外观测孔、加工第一激光发射孔、加工信号定位孔、加工第二激光发射孔、后续处理九个工序，本发明通过第一基准面、第二基准面和第三基准面的选取并借助V.M.C‑1401加工设备、TSL250型立卧回转工作台、EU‑1000四轴加工设备，较好的解决了前球壳在机加工过程中产生的曲面变形问题，为保证红外观测孔、第一激光发射孔、信号定位孔和第二激光发射孔的精确加工提供了可靠保证。

Description

一种飞机空中吊舱前球壳的机加工方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，尤其是一种飞机空中吊舱前球壳的机加工方法。

技术背景

前球壳是飞机空中吊舱的主要部件之一且位于吊舱前端。根据吊舱的设计需要并结合图1，在前球壳上设置有红外观测孔1、第一激光发射孔2、信号定位孔3和第二激光发射孔4，上述四孔的孔径加工尺寸不相同且各孔的凸出面也是相互不平行的，在上述四孔中分别安装配置不同的测绘装置，以观察和测绘飞机前方的目标情况。

为减轻飞机吊舱的重量，前球壳通常采用ZL205A或是ZL101A铝合金铸造而成，其壁厚仅为2.5mm，在前球壳的凹曲面内侧均匀分布着四根宽3mm、高2mm和两根宽30mm、高2mm的通体加强筋，以提高前球壳的整体强度。

综上，前球壳是一种薄壁凸曲面碗状精铸件，加工上述四孔遇到的最大问题是：

1、如何在前球壳上找到合适的定位面；

2、通过什么加工手段来加工上述四孔，并保证上述四孔的加工精度；

3、加工手段是否能保证前球壳不产生曲面变形；

4、由于前球壳的材质所限，前球壳的工艺加工性能较差且切削加工困难，加工过程中非常容易吸收氢并产生高温及应力变形，此外加工前球壳时其表面还会产生碳化现象，直接影响各项设计参数的加工精度要求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种飞机空中吊舱前球壳的机加工方法，该机加工方法首先解决了复杂薄壁凸曲面碗状精铸件的基准面定位问题，通过基准面的加工来制定前球壳上各孔的加工步骤，再通过EU-1000四轴加工设备精铣出各孔的孔径，加工过程中前球壳没有产生曲面变形现象，机加工方法简单实用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种飞机空中吊舱前球壳的机加工方法，前球壳采用ZL205A或是ZL101A铝合金精铸而成且其呈薄壁凸曲面碗状结构，在所述凸曲面上分别配置有红外观测孔、第一激光发射孔、信号定位孔和第二激光发射孔，信号定位孔和第二激光发射孔分别位于前球壳下端的左右两端，第一激光发射孔位于信号定位孔和第二激光发射孔之上，红外观测孔位于信号定位孔之上，要求红外观测孔的孔径尺寸是要求第一激光发射孔的孔径尺寸是要求信号定位孔的孔径尺寸是要求第二激光发射孔的孔径尺寸是 与所述凸曲面相反的凹面最外沿一周是封闭结合平面，所述封闭结合平面用于和其它飞机吊舱部件实施对接，该机加工方法包括选取基准面、钳工划线、加工第二基准面、加工第一基准面和第三基准面、加工红外观测孔、加工第一激光发射孔、加工信号定位孔、加工第二激光发射孔、后续处理，在该机加工方法中使用到V.M.C-1401加工设备、TSL250型立卧回转工作台、EU-1000四轴加工设备，其特征分述如下：

①选取基准面：

选取所述封闭结合平面为第二基准面，选取所述凸曲面的上端平面为第三基准面，选取所述凸曲面的下端平面为第一基准面；

②钳工划线：

将所述凸曲面面对平台，通过垫块调整使所述封闭结合平面平行于所述平台，注意此时所述封闭结合平面是精铸平面，然后找出所述封闭结合平面的对称中心线，根据所述封闭结合平面的上下高度以及左右宽度设计要求并依据所述对称中心线划出所述封闭结合平面待加工的内圈轮廓线和外圈轮廓线；

③加工第二基准面：

将所述凸曲面面对V.M.C-1401加工设备的桥板并通过数个夹具夹紧前球壳，要求所述封闭结合平面平行于所述桥板，先通过粗铣加工所述封闭结合平面、然后再通过精铣加工使其成为第二基准面，精铣加工后要求第二基准面至所述桥板的垂直高度控制在155±0.05mm；

④加工第一基准面和第三基准面：

将第二基准面平放在V.M.C-1401加工设备的桥板上并通过数个夹具夹紧前球壳，然后依据所述外圈轮廓线分别粗铣出第一基准面及第三基准面，要求粗铣后第一基准面的上端所述外圈轮廓线和第三基准面的下端所述外圈轮廓线距所述对称中心线的距离分别控制在177±0.2mm；然后通过精铣分别加工出第一基准面和第三基准面，要求精铣后第一基准面的上端所述外圈轮廓线和第三基准面的下端所述外圈轮廓线距所述对称中心线的距离分别控制在176±0.2mm，所述外圈轮廓线的左端和右端粗铣或精铣过程与上述加工过程同步进行，精铣所述外圈轮廓线的左端和右端以压线为准；

所述外圈轮廓线精铣完后再依据所述内圈轮廓线对其进行粗铣、精铣，精铣所述内圈轮廓线均以压线为准；

⑤加工红外观测孔：

根据红外观测孔的位置设计要求，将EU-1000四轴加工设备的桥板按逆时针旋转至28°±10′，将TSL250型立卧回转工作台装夹在所述桥板上，再将第二基准面平放在TSL250型立卧回转工作台上并通过数个夹具夹紧前球壳，此时保证了红外观测孔的精铸凸面与所述桥板呈62°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出红外观测孔的孔径至

⑥加工第一激光发射孔：

根据第一激光发射孔的位置设计要求和上述⑤的定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至17°±10′，此时保证了第一激光发射孔的精铸凸面与所述桥板呈73°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出第一激光发射孔的孔径至

⑦加工信号定位孔：

根据信号定位孔的位置设计要求和上述⑤的定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至26°±10′，此时保证了信号定位孔的精铸凸面与所述桥板呈64°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出信号定位孔的孔径至

⑧加工第二激光发射孔：

根据第二激光发射孔的位置设计要求和上述⑤的定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至14°±10′，此时保证了第二激光发射孔的精铸凸面与所述桥板呈66°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出第二激光发射孔的孔径至

⑨后续处理：

前球壳的其它部位加工精度要求不高并按常规机加工方式进行加工，最后对精铣出的红外观测孔、第一激光发射孔、信号定位孔和第二激光发射孔的锐边去除毛刺即可，经三坐标检验各孔加工尺寸符合设计要求后入库；

上述③～⑧粗铣或是精铣时的刀具进给量均控制在1000～1200mm/min。

由于采用如上所述技术方案，本发明产生如下积极效果：

1、本发明选取的第一基准面、第二基准面和第三基准面，为保证红外观测孔、第一激光发射孔、信号定位孔和第二激光发射孔的精确加工提供了可靠保证。

2、高强度铝合金飞机吊舱前球壳的工艺性能差，切削加工困难，在加工中非常容易吸收氢——属不易加工材料，因此对加工方式、加工路径及加工参数的匹配不当就会加剧刀具磨损，产生高温及应力变形，还会产生碳化现象，直接影响前球壳的加工和各项参数要求，而采用EU-1000四轴加工设备及配套的编程技术，成功解决了上述难题。

3、本发明较好的解决了前球壳在机加工过程中产生的曲面变形。

附图说明

图1是吊舱前球壳的结构示意简图。

图1中：1-红外观测孔；2-第一激光发射孔；3-信号定位孔；4-第二激光发射孔；5-第一基准面；6-第二基准面；7-第三基准面。

具体实施方式

本发明是一种飞机空中吊舱前球壳的机加工方法，本发明的机加工方法可以较好地解决背景技术所举问题。

多数情况下，前球壳采用ZL205A或是ZL101A铝合金精铸而成且其呈薄壁凸曲面碗状结构。结合图1，在前球壳所述凸曲面上分别配置有红外观测孔1、第一激光发射孔2、信号定位孔3和第二激光发射孔4，信号定位孔3和第二激光发射孔4分别位于前球壳下端的左右两端，第一激光发射孔2位于信号定位孔3和第二激光发射孔4之上，红外观测孔1位于信号定位孔3之上，要求红外观测孔1的孔径尺寸是要求第一激光发射孔2的孔径尺寸是 要求信号定位孔3的孔径尺寸是要求第二激光发射孔4的孔径尺寸是上述各孔之间的相互位置给定。与所述凸曲面相反的凹面最外沿一周是封闭结合平面，所述封闭结合平面用于和其它飞机吊舱部件实施对接。

本发明在机加工方法中使用到V.M.C-1401加工设备、TSL250型立卧回转工作台、EU-1000四轴加工设备，EU-1000四轴加工设备是联动数控加工铣床。

本发明的机加工方法包括选取基准面、钳工划线、加工第二基准面、加工第一基准面和第三基准面、加工红外观测孔、加工第一激光发射孔、加工信号定位孔、加工第二激光发射孔、后续处理九个工序。

在上述条件下，本发明的机加工方法简述如下：

选取基准面：所述封闭结合平面实际上是一个碗环面，由于所述封闭结合平面是对接面，因此选取所述封闭结合平面为第二基准面。选取所述凸曲面的上端平面为第三基准面，第三基准面位于红外观测孔和第一激光发射孔的上端，选取所述凸曲面的下端平面为第一基准面，第一基准面位于信号定位孔和第二激光发射孔的下端，第三基准面和第一基准面是相互平行的，选取的第一基准面、第二基准面和第三基准面，为保证红外观测孔、第一激光发射孔、信号定位孔和第二激光发射孔的精确加工提供了可靠保证。

钳工划线：将所述凸曲面面对平台，通过垫块调整使所述封闭结合平面平行于所述平台，注意此时所述封闭结合平面是精铸平面，然后找出所述封闭结合平面的对称中心线，根据所述封闭结合平面的上下高度以及左右宽度设计要求并依据所述对称中心线划出所述封闭结合平面待加工的内圈轮廓线和外圈轮廓线。根据钳工划线，能精准的确定出所述对称中心线，避免在后续加工过程中浪费不必要的时间，并能及时确定出前球壳精铸件是否符合设计要求。

加工第二基准面：将所述凸曲面面对V.M.C-1401加工设备的桥板并通过数个夹具夹紧前球壳，要求所述封闭结合平面平行于所述桥板，先通过粗铣加工所述封闭结合平面、然后再通过精铣加工使其成为第二基准面，精铣加工后要求第二基准面至所述桥板的垂直高度控制在155±0.05mm，这个垂直高度尺寸是根据前球壳的设计要求换算出来的，粗铣是为了加工掉较多余量，精铣是为了保证第二基准面的平面度要求，如果一次精铣掉较多余量尺寸，则无法保证第二基准面的平面度。

加工第一基准面和第三基准面：将第二基准面平放在V.M.C-1401加工设备的桥板上并通过数个夹具夹紧前球壳，然后依据所述外圈轮廓线分别粗铣出第一基准面及第三基准面，要求粗铣后第一基准面的上端所述外圈轮廓线和第三基准面的下端所述外圈轮廓线距所述对称中心线的距离分别控制在177±0.2mm；然后通过精铣分别加工出第一基准面和第三基准面，要求精铣后第一基准面的上端所述外圈轮廓线和第三基准面的下端所述外圈轮廓线距所述对称中心线的距离分别控制在176±0.2mm，所述外圈轮廓线的左端和右端粗铣或精铣过程与上述加工过程同步进行，精铣所述外圈轮廓线的左端和右端以压线为准，不做强制要求。所述外圈轮廓线精铣完后再依据所述内圈轮廓线对其进行粗铣、精铣，精铣所述内圈轮廓线均以压线为准，也不做强制要求。此工序中粗铣和精铣的目的是：由于前球壳为薄壁凸曲面碗状，如果一次加工到尺寸，会造成前球壳的第一基准面和第三基准面不平行且平面度达不到设计要求。因此，在加工时分为粗铣和精铣两个工步，有效地避免了上述问题的产生。

加工红外观测孔、第一激光发射孔、信号定位孔、第二激光发射孔：

根据红外观测孔的位置设计要求，将EU-1000四轴加工设备的桥板按逆时针旋转至28°±10′，将TSL250型立卧回转工作台装夹在所述桥板上，再将第二基准面平放在TSL250型立卧回转工作台上并通过数个夹具夹紧前球壳，此时保证了红外观测孔的精铸凸面与所述桥板呈62°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出红外观测孔的孔径至

同理，根据第一激光发射孔的位置设计要求和上述定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至17°±10′，此时保证了第一激光发射孔的精铸凸面与所述桥板呈73°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出第一激光发射孔的孔径至

同理，根据信号定位孔的位置设计要求和上述定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至26°±10′，此时保证了信号定位孔的精铸凸面与所述桥板呈64°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出信号定位孔的孔径至

同理，根据第二激光发射孔的位置设计要求和上述定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至14°±10′，此时保证了第二激光发射孔的精铸凸面与所述桥板呈66°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出第二激光发射孔的孔径至

由于在前球壳所述凸曲面上分别配置有红外观测孔1、第一激光发射孔2、信号定位孔3和第二激光发射孔4，并且这四个孔在空间中的位置关系均由两个角度来定位，因此在加工过程中仅仅依靠EU-1000四轴加工设备并不能加工成设计所要求的尺寸，但通过TSL250型立卧回转工作台的辅助则可以加工成设计要求。

此外各孔的公差要求较严而导致加工难度加大，加工过程中为避免吸收氢、产生高温及应力变形而导致所述凸曲面破损，加工过程中要严格控制刀具的进给量，刀具的进给量控制在1000～1200mm/min。

前球壳的其它部位加工精度要求不高并按常规机加工方式进行加工，最后对精铣出的红外观测孔、第一激光发射孔、信号定位孔和第二激光发射孔的锐边去除毛刺即可，经三坐标检验各孔加工尺寸符合设计要求后入库。

Claims (1)

1.一种飞机空中吊舱前球壳的机加工方法，前球壳采用ZL205A或是ZL101A铝合金精铸而成且其呈薄壁凸曲面碗状结构，在所述凸曲面上分别配置有红外观测孔(1)、第一激光发射孔(2)、信号定位孔(3)和第二激光发射孔(4)，信号定位孔(3)和第二激光发射孔(4)分别位于前球壳下端的左右两端，第一激光发射孔(2)位于信号定位孔(3)和第二激光发射孔(4)之上，红外观测孔(1)位于信号定位孔(3)之上，要求红外观测孔(1)的孔径尺寸是要求第一激光发射孔(2)的孔径尺寸是要求信号定位孔(3)的孔径尺寸是 要求第二激光发射孔(4)的孔径尺寸是与所述凸曲面相反的凹面最外沿一周是封闭结合平面，所述封闭结合平面用于和其它飞机吊舱部件实施对接，该机加工方法包括选取基准面、钳工划线、加工第二基准面、加工第一基准面和第三基准面、加工红外观测孔、加工第一激光发射孔、加工信号定位孔、加工第二激光发射孔、后续处理，在该机加工方法中使用到V.M.C-1401加工设备、TSL250型立卧回转工作台、EU-1000四轴加工设备，其特征是：

①选取基准面：

选取所述封闭结合平面为第二基准面(6)，选取所述凸曲面的上端平面为第三基准面(7)，选取所述凸曲面的下端平面为第一基准面(5)；

②钳工划线：

将所述凸曲面面对平台，通过垫块调整使所述封闭结合平面平行于所述平台，注意此时所述封闭结合平面是精铸平面，然后找出所述封闭结合平面的对称中心线，根据所述封闭结合平面的上下高度以及左右宽度设计要求并依据所述对称中心线划出所述封闭结合平面待加工的内圈轮廓线和外圈轮廓线；

③加工第二基准面：

将所述凸曲面面对V.M.C-1401加工设备的桥板并通过数个夹具夹紧前球壳，要求所述封闭结合平面平行于所述桥板，先通过粗铣加工所述封闭结合平面、然后再通过精铣加工使其成为第二基准面(6)，精铣加工后要求第二基准面(6)至所述桥板的垂直高度控制在155±0.05mm；

④加工第一基准面和第三基准面：

将第二基准面(6)平放在V.M.C-1401加工设备的桥板上并通过数个夹具夹紧前球壳，然后依据所述外圈轮廓线分别粗铣出第一基准面(5)及第三基准面(7)，要求粗铣后第一基准面(5)的上端所述外圈轮廓线和第三基准面(7)的下端所述外圈轮廓线距所述对称中心线的距离分别控制在177±0.2mm；然后通过精铣分别加工出第一基准面(5)和第三基准面(7)，要求精铣后第一基准面(5)的上端所述外圈轮廓线和第三基准面(7)的下端所述外圈轮廓线距所述对称中心线的距离分别控制在176±0.2mm，所述外圈轮廓线的左端和右端粗铣或精铣过程与上述加工过程同步进行，精铣所述外圈轮廓线的左端和右端以压线为准；

所述外圈轮廓线精铣完后再依据所述内圈轮廓线对其进行粗铣、精铣，精铣所述内圈轮廓线均以压线为准；

⑤加工红外观测孔：

根据红外观测孔(1)的位置设计要求，将EU-1000四轴加工设备的桥板按逆时针旋转至28°±10′，将TSL250型立卧回转工作台装夹在所述桥板上，再将第二基准面(6)平放在TSL250型立卧回转工作台上并通过数个夹具夹紧前球壳，此时保证了红外观测孔(1)的精铸凸面与所述桥板呈62°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出红外观测孔(1)的孔径至

⑥加工第一激光发射孔：

根据第一激光发射孔(2)的位置设计要求和上述⑤的定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至17°±10′，此时保证了第一激光发射孔(2)的精铸凸面与所述桥板呈73°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出第一激光发射孔(2)的孔径至

⑦加工信号定位孔：

根据信号定位孔(3)的位置设计要求和上述⑤的定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至26°±10′，此时保证了信号定位孔(3)的精铸凸面与所述桥板呈64°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出信号定位孔(3)的孔径至

⑧加工第二激光发射孔：

根据第二激光发射孔(4)的位置设计要求和上述⑤的定位方式，将所述桥板按逆时针旋转至14°±10′，此时保证了第二激光发射孔(4)的精铸凸面与所述桥板呈66°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出第二激光发射孔(4)的孔径至

⑨后续处理：

前球壳的其它部位加工精度要求不高并按常规机加工方式进行加工，最后对精铣出的红外观测孔(1)、第一激光发射孔(2)、信号定位孔(3)和第二激光发射孔(4)的锐边去除毛刺即可，经三坐标检验各孔加工尺寸符合设计要求后入库；

上述③～⑧粗铣或是精铣时的刀具进给量均控制在1000～1200mm/min。