X主桨毂中央件的工艺研究

    本文介绍的是中、法合作项目X机型的升力系统主桨毂部件中的中央件，该产品是升力系统中的关键零件，结构复杂、尺寸与形位公差要求严格并且所用材料为Ti.10.2.3（钛合金），此零件机械加工部分全部采用数控复合加工和德国高端hyperMILL软件进行零件编程，通过对该零件的工艺方案设计使我对数控加工有一个较深的认识。为今后工作积累了一定的经验。

第一章 零件的结构分析

    此零件为X机型的升力系统中主桨毂部件上的关键件，是结构最复杂的零件之一，下面是该零件的三维直观图：

    从以上的效果图我们不难看出该零件具有复杂的结构形状，并且零件图纸的技术要求看，具有较高的尺寸公差要求和形位公差要求，这给加工方案的制定增加了难度。

第二章 零件的工艺性能分析

    本章节主要介绍零件的切削材料的工艺性、切削参数的选择、切削刀具的选择以及专用工装的设计。

切削材料的工艺性

    该零件选用的材料为钛合金（Ti.10.2.3），毛坯形式为模锻件。钛和钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀、线胀系数小、生物相容性好等优异性能，在航空、航天、海洋运输、化工、冶金、医疗卫生等行业中都是不可缺少的结构材料。

    切削加工性：钛合金可以满意地进行切削加工。钛合金的加工特点与它的物理化学性质有关：化学活性高、导热性低、对加工工具表面有较高的粘结倾向、能够形成不卷曲的切屑、在热态变形的毛坯表面上产生α硬化层。切削加工时，只在表面上出现加工硬化，而且比耐蚀钢和热强钢轻得多。钛的导热系数λ=15.24W/（m.K）约为镍的1/4，铁的1/5，铝的1/14，而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50％。钛合金的弹性模量约为钢的1/2，故其刚性差、易变形，不宜制作细长杆和薄壁件，切削时加工表面的回弹量很大，约为不锈钢的2～3倍，造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。

    切削特点：钛合金的硬度大于HB350时切削加工特别困难，小于HB300时则容易出现粘刀现象，也难于切削。但钛合金的硬度只是难于切削加工的一个方面，关键在于钛合金本身化学、物理、力学性能间的综合对其切削加工性的影响。钛合金有如下切削特点：

(1)变形系数小
(2)切削温度高
(3)单位面积上的切削力大
(4)冷硬现象严重
(5)刀具易磨损

    切削加工性:是指材料能接受切削加工的难易程度。要想合理地选用切削参数，首先应知道零件材料的切削加工性如何？一些常用的或特殊的衡量标准如下：

常用的衡量标准
（1）刀具耐用度；
（2）加工表面粗糙度；
（3）切屑控制（卷屑、断屑）特性；
（4）切削力的大小；
（5）切削所需要的能量或功率。

    一般多是由前三项来综合衡量的。而用得最多的还是刀具耐用度，特别是对钛合金等难切削材料更是如此。一方面是因为耐用度可用数量表示，比较客观；另一方面刀具耐用度高低是与切削加工效率及其加工质量直接有关。实践表明：钛合金的切削加工性介于不锈钢和高温合金之间，加工性比不锈钢要差，但比高温合金要好些。

 第三章 零件的工艺方案设计 

一、首先以数控立车对模锻件进行粗加工：
 

二、用三坐标加工中心（LP4021）加工内、外形：
 

三、用五坐标加工中心加工小耳片：
 
 

四、用数控立车精加工内孔：
 
 

五、用五坐标镗铣中心（SIP5000）孔及螺纹：
 
 

六、用数控插齿机加工内花键：
 

    最后，要以钳工对零件的未加工到的部位进行修整（如倒角、倒圆、去毛刺和抛光等），钛合金对钳工有严格的要求，在文件《EZ503SC0001A》中有详尽的规定。

    至此，该零件的机械加工全部完成。

    在X机型的升力系统中主桨毂部件上的关键件和其它零件加工过程中,德国OPEN MIND公司的高端编程软件hyperMILL,以强大的编程功能和与数控加工中心良好的配合,保证了零件在加工过程中品质和效率的提升。hyperMILL软件提供的模拟仿真功能,将真实的机床,刀具,夹具和零件完全集成一体,进行仿真校验,保证了加工程序的安全可靠,同时也保护了加工设备的绝对安全。

作者:哈尔滨飞机制造公司尤玉飞

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