典型起落架零件车铣加工优化设计及应用研究
2021-1-22 来源： 郑州科技学院 作者：李海滨
摘要：起落架所处特殊运用环境，使得其设计、加工及应用需要进行特别的优化处理，并选择最优的设计方案实施制造。因此，阐述并分析 60 主起外筒、131 前起外筒、141 主起活塞杆 3 个典型起落架零件设计和加工工艺优化过程，以提高典型件车铣加工效率和质量。
关键词：起落架 典型件 普通数控设备
机械加工工艺的优化设计可以有效提高工作效率，切实提高零件的质量。下面结合 60 主起外筒、131 前起外筒、141 主起活塞杆 3 个典型起落架零件，在普通加工和车铣复合加工两种工艺环境下对比分析其加工过程，旨在探寻效率高、质量好、成本低的加工工艺。
1、加工方案的总体设计
由于 3 个典型零件的内孔、型腔、沟槽以及变截面转接 R 等相关结构都较为复杂，同时它们外型都有耳片、突台、轴颈和大小型腔，此种型号零件是典型起落架中外形和结构最复杂的零件。设计环节需特别注重留出足够的毛坯余量，为这种复杂零件的最后成型留足加工的空间。
1.1 运用普通数控设备实施加工的方案
普通数控设备加工这 3 种非回转体结构的复杂零件需按照一定的程序进行，充分考虑形位公差、位置公差以及表面的质量要求，必须先运用数控加工中心的面铣刀对正面实施 z 轴方向的分层粗铣，然后再铣反面，最后运用球刀来精细加工。数控加工中心程序完成后回到普通车床上进行精细加工时，要先更换新的机床和刀具，调试装夹、定位等，再进行普通加工。
1.2 运用车铣复合设备实施加工的方案
车铣复合加工中心实施典型件加工时，要按照“先运用软件来编程，然后以仿真技术手段进行优化，优化设计后对试验件进行操作试验，最后对典型件的质量进行验证”的程序进行。具体加工时要确保一次成功，避免移位造成失败，即以“一夹、一架、一顶”的方式，力争一次装夹、定位，实现运用环切加工的方式同时加工多个工位。在粗加工环节要采用较大直径的面铣刀进行大进给量，从而提升加工效率；在精加工环节，要采用直径较小的面铣刀来小进给量，以有效提高零件的表面质量，从而达到所需的精度[1]。
2、典型件加工工艺
2.1 普通数控设备的加工工艺
2.1.1 加工工艺路线以及所用的设备
明确外筒孔口外形、外筒花盘、活塞杆尾部外形这 3个零件的典型结构后，要对铣削用数控加工中心的机床具有的基本信息进行深度把握。结合机床基本信息对 3 个典型零件的加工，要针对其结构选择轴向分层切削，运用大直径为 KMC-3000SV 的面铣刀在立式车床上实施加工[2]。
在精加工环节，要采用球头铣刀去掉残留的余量。对旋转体的精加工，可以在普通车床上运用车刀实施，进而提高表面的质量。需要指出的是，对于固定不动典型件的加工，必须实施分工合作的方式。对于正反两面余量的去除，要经过多次的装夹定位。
2.1.2 编制程序和仿真验证
由于典型件的结构复杂，各个工序所用的刀具皆不相同，如表 1 所示。
表 1 优化前典型结构加工用刀具
为提高典型件的加工效率，在粗加工环节要运用面铣刀进行。同时，为了确保刀具的刚性和获得较大的直径，要运用较小面铣刀实施半精加工，之后再用球头铣刀实施精细加工。这一工序工作效率低，用时长，质量差，还需要打磨来使零件的表面符合图纸设计的要求。
2.2 车铣复合设备加工工艺
2.2.1 加工工艺路线以及所用的设备
结构复杂的典型件实施切削加工，在车、铣、镗多功能的 M120 车铣复合加工中心上进行，使得结构十分复杂的典型件加工变得稍容易些。由于这一机床运用的是面铣刀多工位同时粗加工，较好地实现了旋转式的多轴精加工，为最大限度地悬伸刀具提供了条件，进而达成了高刚性、一次装夹、多工位加工的理想加工效果，同时省去了多次装夹定位、转换机床等繁杂工序，极大地提高了加工效率。
2.2.2 编制程序和仿真验证
典型件在 M120 数控加工中心上加工，所实施的工序和使用的刀具，如表 2 所示。
表 2 优化后典型结构加工用刀具
在 M120 数控加工中心上加工，精加工环节都用面铣刀，比球头铣刀的使用效果要好，较好地提高了加工效率。从典型件结构加工的路线、仿真、结果来看，这一方案获得的零件表面的质量要好于优化前。
3、两种工艺加工质量对比分析
典型件结构复杂，在工艺改进前以“粗铣—精铣—打磨”程序加工，能够达到图纸要求。改进工艺后，同样的程序，最后打磨量较少，尺寸与图纸的要求更接近。而在典型件的表面感观上，优化前因切削方式和刀具刚性，成件需要进行打磨和抛光。优化后，粗、精加工皆采用圆刀片面铣刀，刀具刚性好，有效避免了颤振，极大地提高了切削效率，成件表面质量更好，只需少量打磨和抛光就能够符合图纸的要求。
4、结语
典型起落架零件通过精心设计和优化制造工艺，运用立式数控加工中心融合普通车床多工位加工，较好地节省了准备所需要的时间。同时，以车铣复合加工中心上加工，在系统刚性方面取得了实质进步，切实提高了加工效率，确保了零件表面质量。实践工作中，应深挖车铣复合加工中心所具有的潜能，进而全面提高典型件的加工质量和效率。
投稿箱：
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有机床行业、企业相关新闻稿件发表，或进行资讯合作，欢迎联系本网编辑部， 邮箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相关信息
