CN106078103B - 一种飞机空中吊舱后球壳的机加工方法 - Google Patents

Abstract

一种飞机空中吊舱后球壳的机加工方法，后球壳呈凸曲面薄壁半球壳状，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、加工所述凸曲面、加工观测孔、后续处理，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、EU‑1000四轴加工设备、数控车床及TSL250型立卧回转工作台，较好的解决了后球壳在机加工过程中产生的曲面变形问题，为保证观测孔等精确加工提供了可靠保证。

Description

一种飞机空中吊舱后球壳的机加工方法

技术领域

本发明属于机加工技术领域，尤其是一种飞机空中吊舱后球壳的机加工方法。

技术背景

后球壳是飞机空中吊舱的主要部件之一且位于飞机空中吊舱的后端，为使飞机空中吊舱具有重量轻，后球壳通常采用ZL205A或是ZL101A铝合金精铸而成，后球壳的壁厚仅为2.5mm，后球壳呈凸曲面薄壁半球壳状，后球壳的内表面也就是凹曲面内均匀分布着八个宽3mm、高2mm和两根宽30mm、高2mm的通体加强筋，以提高后球壳的整体强度。

结合图1，在后球壳上设置有观测孔4和中心孔5，观测孔4用于安装配置监测后方目标情况的测绘装置，中心孔5用于安装配置其它测绘装置，后球壳凸曲面的左右两端分别是相互平行的左耳面和右耳面，所述左耳面和所述右耳面上均具有孔径相等的左耳通孔和右耳通孔，所述左耳通孔和所述右耳通孔以精铸精度为准不要求加工，但所述左耳面和所述右耳面距后球壳最外边沿一周的封闭结合面的对称中心线是有距离要求的，与所述左耳面背对的右侧面凸台简称为右凸台，与所述右耳面背对的左侧面凸台简称为左凸台，所述右凸台平行于所述左凸台，观测孔4的内径符合设计加工要求，中心孔5以所述对称中心线为准进行找正并机加工见光即可，后球壳凸曲面需根据设计曲线进行机加工见光即可。

综上，在机加工后球壳遇到的最大问题是：

1、如何在后球壳上找到合适的定位面并设定几个定位面？

2、通过怎样的加工方式来加工观测孔4和中心孔5？如何保证所述左耳面和所述右耳面距所述对称中心线的距离？

3、加工方式能否保证后球壳不产生凸曲面变形和球面破裂现象？

4、由于后球壳材质所限，后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，此外加工后球壳时其表面还会产生碳化现象，直接影响各项加工精度。

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后球壳的机加工方法，该机加工方法首先解决了凸曲面薄壁半球壳状铝合金精铸件的基准面定位问题，通过基准面的加工来制定相应的加工步骤，再通过EU-1000四轴加工设备精铣出观测孔、中心孔、后球壳凸曲面以及后球壳凸曲面左右两端的左耳面和右耳面之间距，机加工后球壳过程中不产生凸曲面变形和球面破裂现象，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：

一种飞机空中吊舱后球壳的机加工方法，后球壳采用ZL205A或是ZL101A铝合金精铸而成且其呈凸曲面薄壁半球壳状，后球壳上设置有观测孔和中心孔，后球壳凸曲面的左右两端分别是相互平行的左耳面和右耳面，所述左耳面和所述右耳面上均具有孔径相等的左耳通孔和右耳通孔，所述左耳通孔和所述右耳通孔以精铸精度为准不要求加工，但所述左耳面和所述右耳面距后球壳最外边沿一周的封闭结合面垂直中心线距离均是176±0.1mm，与所述左耳面背对的右侧面凸台简称为右凸台，与所述右耳面背对的左侧面凸台简称为左凸台，所述右凸台平行于所述左凸台且所述右凸台与所述左凸台的间距已设计给定，观测孔的内径尺寸要求是所述封闭结合面距所述凸曲面的高度要求是155±0.05mm，中心孔5以所述对称中心线为准进行找正并机加工见光即可，所述凸曲面需根据后球壳设计曲线进行机加工见光即可；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、加工所述凸曲面、加工观测孔、后续处理，其中在后续处理过程中使用到常规机加工方式；该机加工方法中使用到V.M.C-1401加工设备、EU-1000四轴加工设备、数控车床及TSL250型立卧回转工作台，其特征分述如下：

①选取基准面：

将后球壳最外边沿一周的封闭结合面选取为第二基准面，将所述左耳面选取为第一基准面，将所述右耳面选取为第三基准面；

②钳工划线：

将中心孔所在的凸曲面放置在平台上，通过垫块的微调使所述封闭结合面平行于所述平台，注意此时所述封闭结合面是精铸平面，然后根据中心孔的中心线找出所述封闭结合面的对称中心线，依据所述对称中心线和设计给定分别划出所述封闭结合面待加工的内圈轮廓线和外圈轮廓线以及所述右凸台与所述左凸台待加工的右轮廓线和左轮廓线；

③加工第二基准面：

将中心孔所在的凸曲面放置在V.M.C-1401加工设备的桥板上并通过数个夹具夹紧后球壳，要求所述封闭结合面平行于所述桥板；先通过粗铣加工所述封闭结合面，粗铣加工后要求所述封闭结合面至所述桥板的垂直高度控制在156±0.10mm，然后再通过精铣加工使所述封闭结合面变成第二基准面，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±0.10mm，最后采用V.M.C-1401加工设备的铣刀使中心孔见光并达到设计要求，上述粗铣、精铣以及中心孔的见光加工过程中其铣刀的进给量均控制在1000～1200mm/min；

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后球壳，然后依据所述外圈轮廓线分别粗铣出所述左耳面和所述右耳面，要求粗铣后所述左耳面和所述右耳面距所述对称中心线的距离分别控制在177±0.1mm；然后通过精铣分别将所述左耳面加工为第一基准面以及将所述右耳面加工为第三基准面，精铣后要求第一基准面和第三基准面距所述对称中心线的距离分别控制在176±0.1mm；

当第一基准面和第三基准面精铣后再依据所述内圈轮廓线对其进行粗铣和精铣，粗铣所述内圈轮廓线均以不压划线为准，精铣所述内圈轮廓线均以划线为准；

同理依据所述右轮廓线和所述左轮廓线分别对所述右凸台和所述左凸台进行粗铣和精铣，粗铣所述右轮廓线和所述左轮廓线均以不压划线为准，精铣所述右轮廓线和所述左轮廓线均以划线为准；

上述粗铣、精铣过程中其铣刀的进给量均控制在1000～1200mm/min；

⑤加工所述凸曲面：

将所述凸曲面的设计曲线参数输入数控车床，将第二基准面平放在数控车床的平台上并通过数个夹具夹紧后球壳，启动数控车床的铣刀即可铣出所述凸曲面，数控车床在铣制过程中其铣刀的进给量控制在1000～1200mm/min；

⑥加工观测孔：

根据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40°±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后球壳，此时观测孔相对所述桥板呈25°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出观测孔并将其孔径加工至

上述精铣时铣刀的进给量控制在1000～1200mm/min；

⑦后续处理：

后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即可，最后对精铣出的观测孔锐边去除毛刺即可，经三坐标检验该孔加工尺寸符合设计要求后入库。

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，可以保证观测孔、中心孔以及后球壳凸曲面的精确加工。

2、高强度铝合金飞机空中吊舱的后球壳其工艺性较差，铣削加工困难，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铣刀的磨损，并产生高温及应力变形，还会产生碳化现象，直接影响后球壳的加工和各项参数要求，而采用EU-1000四轴加工设备和数控车床及配套的编程技术，成功解决了上述难题。

3、本发明通过加工第二基准面、加工第一基准面和第三基准面、加工后球壳凸曲面、加工观测孔、后续处理等措施，较好的解决了后球壳在机加工过程中产生的凸曲面变形和球面破裂现象。

附图说明

图1是吊舱后球壳的结构示意简图。

图1中：1-第一基准面；2-第二基准面；3-第三基准面；4-观测孔；5-中心孔。

具体实施方式

本发明是一种飞机空中吊舱后球壳的机加工方法，通过本发明的机加工方法可以较好地解决背景技术所列问题。

结合图1，多数情况下后球壳采用ZL205A或是ZL101A铝合金精铸而成且其呈凸曲面薄壁半球壳状，后球壳上设置有观测孔4和中心孔5，后球壳凸曲面的左右两端分别是相互平行的左耳面和右耳面，所述左耳面和所述右耳面上均具有孔径相等的左耳通孔和右耳通孔，所述左耳通孔和所述右耳通孔以精铸精度为准不要求加工，但所述左耳面和所述右耳面距后球壳最外边沿一周的封闭结合面垂直中心线距离均是176±0.1mm，与所述左耳面背对的右侧面凸台简称为右凸台，与所述右耳面背对的左侧面凸台简称为左凸台，所述右凸台平行于所述左凸台且所述右凸台与所述左凸台的间距已设计给定，观测孔4的内径尺寸要求是 所述封闭结合面距所述凸曲面的高度要求是155±0.05mm，所述封闭结合面用于和其它飞机吊舱部件实施对接，中心孔5以所述对称中心线为准进行找正并机加工见光即可，所述凸曲面需根据后球壳设计曲线进行机加工见光即可。

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、加工所述凸曲面、加工观测孔、后续处理，其中在后续处理过程中使用到常规机加工方式。

在本发明的机加工方法中使用到V.M.C-1401加工设备、EU-1000四轴加工设备、数控车床及TSL250型立卧回转工作台。

在上述条件下，本发明的机加工方法简述如下：

选取基准面：将后球壳最外边沿一周的封闭结合面选取为第二基准面2，将所述左耳面选取为第一基准面1，将所述右耳面选取为第三基准面3，所述封闭结合面实际上是一个圆环面，由于所述封闭结合面是对接面，因此选取所述封闭结合面为第二基准面2是非常正确地，第一基准面、第二基准面和第三基准面为保证观测孔4、中心孔5和后球壳凸曲面的精确加工提供了可靠保证。

钳工划线：将中心孔所在的凸曲面放置在平台上，通过垫块的微调使所述封闭结合面平行于所述平台，注意此时所述封闭结合面是精铸平面，然后根据中心孔的中心线找出所述封闭结合面的对称中心线，依据所述对称中心线和设计给定分别划出所述封闭结合面待加工的内圈轮廓线和外圈轮廓线以及所述右凸台与所述左凸台待加工的右轮廓线和左轮廓线。根据钳工划线，能精准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，并能及时确定出后球壳铝合金精铸件是否符合设计要求。

加工第二基准面：将中心孔所在的凸曲面放置在V.M.C-1401加工设备的桥板上并通过数个夹具夹紧后球壳，要求所述封闭结合面平行于所述桥板；先通过粗铣加工所述封闭结合面，粗铣加工后要求所述封闭结合面至所述桥板的垂直高度控制在156±0.10mm，然后再通过精铣加工使所述封闭结合面变成第二基准面，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±0.10mm，这个垂直高度尺寸是根据后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。最后采用V.M.C-1401加工设备的铣刀使中心孔见光并达到设计要求。

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后球壳，然后依据所述外圈轮廓线分别粗铣出所述左耳面和所述右耳面，要求粗铣后所述左耳面和所述右耳面距所述对称中心线的距离分别控制在177±0.1mm；然后通过精铣分别将所述左耳面加工为第一基准面以及将所述右耳面加工为第三基准面，精铣后要求第一基准面和第三基准面距所述对称中心线的距离分别控制在176±0.1mm。当第一基准面和第三基准面精铣后再依据所述内圈轮廓线对其进行粗铣和精铣，粗铣所述内圈轮廓线均以不压划线为准，精铣所述内圈轮廓线均以划线为准；同理依据所述右轮廓线和所述左轮廓线分别对所述右凸台和所述左凸台进行粗铣和精铣，粗铣所述右轮廓线和所述左轮廓线均以不压划线为准，精铣所述右轮廓线和所述左轮廓线均以划线为准。所述内圈轮廓线的粗铣和精铣以及所述右轮廓线和所述左轮廓线的粗铣和精铣可以同步进行，这对V.M.C-1401加工设备而言不存在技术难度。

上述过程中粗铣和精铣的目的是：由于后球壳呈凸曲面薄壁半球壳状，如果一次加工到尺寸，会造成后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，因此分为粗铣和精铣两个工步，可有效地避免了上述问题的产生。

如果所述左耳通孔和所述右耳通孔有精度加工要求，在上述过程中也可以通过粗铣和精铣来加工。

加工所述凸曲面：将所述凸曲面的设计曲线参数输入数控车床，将第二基准面平放在数控车床的平台上并通过数个夹具夹紧后球壳，启动数控车床的铣刀即可铣出所述凸曲面。

在上述过程中，由于在先实施了第二基准面加工以及第一基准面和第三基准面加工，可以大大省去后球壳凸曲面的加工量，虽然后球壳的壁厚较薄，但也能有效避免在加工后球壳凸曲面时产生的凸曲面变形、产生振刀纹和球面破裂现象。

加工观测孔：根据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40°±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后球壳，此时观测孔相对所述桥板呈25°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出观测孔并将其孔径加工至观测孔在空间由两个角度来定位并且是给定的，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到设计所要求的尺寸，但通过TSL250型立卧回转工作台的辅助则可以加工到设计所要求的尺寸。

后续处理：后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即可，最后对精铣出的观测孔锐边去除毛刺即可，经三坐标检验该孔加工尺寸符合设计要求后入库。

上述各过程中铣刀的进给量均控制在1000～1200mm/min，这个进给量可以避免加工过程中的吸收氢、产生高温及应力变形而导致后球壳凸曲面破裂问题。

Claims (1)

1.一种飞机空中吊舱后球壳的机加工方法，后球壳采用ZL205A或是ZL101A铝合金精铸而成且其呈凸曲面薄壁半球壳状，后球壳上设置有观测孔(4)和中心孔(5)，后球壳的左右两端分别是相互平行的左耳面和右耳面，所述左耳面和所述右耳面上均具有孔径相等的左耳通孔和右耳通孔，所述左耳通孔和所述右耳通孔以精铸精度为准不要求加工，但所述左耳面和所述右耳面距后球壳最外边沿一周的封闭结合面垂直中心线的距离均是176±0.1mm，与所述左耳面背对的右侧面凸台简称为右凸台，与所述右耳面背对的左侧面凸台简称为左凸台，所述右凸台平行于所述左凸台且所述右凸台与所述左凸台的间距已设计给定，观测孔(4)的内径尺寸要求是所述封闭结合面距所述凸曲面的高度要求是155±0.05mm，中心孔(5)以对称中心线为准进行找正并机加工见光即可，所述凸曲面需根据后球壳设计曲线进行机加工见光即可；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、加工所述凸曲面、加工观测孔、后续处理，其中在后续处理过程中使用到常规机加工方式；该机加工方法中使用到V.M.C-1401加工设备、EU-1000四轴加工设备、数控车床及TSL250型立卧回转工作台，其特征是：

①选取基准面：

将后球壳最外边沿一周的封闭结合面选取为第二基准面(2)，将所述左耳面选取为第一基准面(1)，将所述右耳面选取为第三基准面(3)；

②钳工划线：

将中心孔(5)所在的凸曲面放置在平台上，通过垫块的微调使所述封闭结合面平行于所述平台，注意此时所述封闭结合面是精铸平面，然后根据中心孔(5)的中心线找出所述封闭结合面的对称中心线，依据所述对称中心线和设计给定分别划出所述封闭结合面待加工的内圈轮廓线和外圈轮廓线以及所述右凸台与所述左凸台待加工的右轮廓线和左轮廓线；

③加工第二基准面：

将中心孔(5)所在的凸曲面放置在V.M.C-1401加工设备的桥板上并通过数个夹具夹紧后球壳，要求所述封闭结合面平行于所述桥板；先通过粗铣加工所述封闭结合面，粗铣加工后要求所述封闭结合面至所述桥板的垂直高度控制在156±0.10mm，然后再通过精铣加工使所述封闭结合面变成第二基准面(2)，精铣加工后要求第二基准面(2)至所述桥板的垂直高度控制在155±0.10mm，最后采用V.M.C-1401加工设备的铣刀使中心孔(5)见光并达到设计要求，上述粗铣、精铣以及中心孔(5)的见光加工过程中其铣刀的进给量均控制在1000～1200mm/min；

④加工第一基准面和第三基准面：

将第二基准面(2)平放在V.M.C-1401加工设备的桥板上并通过数个夹具夹紧后球壳，然后依据所述外圈轮廓线分别粗铣出所述左耳面和所述右耳面，要求粗铣后所述左耳面和所述右耳面距所述对称中心线的距离分别控制在177±0.1mm；然后通过精铣分别将所述左耳面加工为第一基准面(1)以及将所述右耳面加工为第三基准面(3)，精铣后要求第一基准面(1)和第三基准面(3)距所述对称中心线的距离分别控制在176±0.1mm；

当第一基准面(1)和第三基准面(3)精铣后再依据所述内圈轮廓线对其进行粗铣和精铣，粗铣所述内圈轮廓线均以不压划线为准，精铣所述内圈轮廓线均以划线为准；

同理依据所述右轮廓线和所述左轮廓线分别对所述右凸台和所述左凸台进行粗铣和精铣，粗铣所述右轮廓线和所述左轮廓线均以不压划线为准，精铣所述右轮廓线和所述左轮廓线均以划线为准；

上述粗铣、精铣过程中其铣刀的进给量均控制在1000～1200mm/min；

⑤加工所述凸曲面：

将所述凸曲面的设计曲线参数输入数控车床，将第二基准面(2)平放在数控车床的平台上并通过数个夹具夹紧后球壳，启动数控车床的铣刀即可铣出所述凸曲面，数控车床在铣制过程中其铣刀的进给量控制在1000～1200mm/min；

⑥加工观测孔：

根据观测孔(4)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40°±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(2)平放在TSL250型立卧回转工作台上并通过数个夹具夹紧后球壳，此时观测孔(4)相对所述桥板呈25°±10′，最后通过EU-1000四轴加工设备精铣出观测孔(4)并将其孔径加工至

上述精铣时铣刀的进给量控制在1000～1200mm/min；

⑦后续处理：

后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即可，最后对精铣出的观测孔(4)锐边去除毛刺即可，经三坐标检验该孔加工尺寸符合设计要求后入库。