航天服薄壁零件加工工藝

首都航天機械有限公司 北京 100076

1 序言

空間站艙外航天服是提供給航天員出艙的生命保障系統，考慮航天員空間穿著舒適性與活動輕便性，其主要構件為鋁合金薄殼零件。對于結構強度要求較高的部件，采用薄壁鋼結構，例如拉簧安裝座，最薄處厚度僅為0.5mm，使得該零件的加工異常困難。

2 零件結構特點分析

艙外航天服某部位零件拉簧安裝座如圖1所示，為不等厚異形薄壁結構，其材料為06Cr18Ni11Ti不銹鋼。

圖1 拉簧安裝座示意

3 工藝方案的比較及確定

（1）鈑金成形 如圖2所示，拉簧安裝座零件的正面與背面都存在下陷，下陷部位壁厚為0.5mm，其余部位為1.0mm，不同部位壁厚不一致，無法通過常規鈑金加工方法直接成形。

圖2 拉簧安裝座的正面與背面示意

（2）數控銑加工 數控銑加工尤其是多軸高速銑加工技術發展迅猛，加工效率高，能加工空間復雜型面，但加工中產生較大的切削應力，加工厚度為0.5mm的薄壁零件變形非常大，易導致零件局部薄壁銑透，在薄壁上打孔易出現擴孔或鼓包現象，如圖3所示，無法滿足零件圖樣要求。

圖3 拉簧安裝座加工中出現擴孔現象

（3）電火花加工 電火花加工是基于電火花腐蝕原理，在工具電極與工件電極相互靠近時，極間形成脈沖性火花放電，在電火花通道中產生瞬時高溫，使金屬局部熔化甚至氣化，從而將金屬蝕除下來，以達到對零件尺寸、形狀及表面質量預定的加工要求。電火花加工適用于那些普通機械加工方法難以加工或無法加工的特殊材料和復雜形狀的工件，具有無宏觀應力、熱影響范圍小等特點，因而加工過程中零件變形小。該拉簧安裝座零件可以采用電火花加工，但是加工效率低，加工成本高。

針對該零件薄壁易變形、幾何公差要求高以及加工去除量大的特點，采用數控銑與電火花組合加工是一種既可行、又經濟的方案。

4 工藝流程

拉簧安裝座加工工藝方案：首先使用數控銑加工零件背面至圖樣尺寸，然后粗銑正面下陷部位（見圖2），再用電火花成形方法加工零件正面至圖樣尺寸，同時加工出3個通孔的穿絲孔，最后電火花線切割加工3個通孔與外形。

該工藝方案可減小零件應力釋放變形，提高薄壁加工質量和效率。加工工藝流程如圖4所示。

（1）數控銑加工 將零件毛坯銑為長方體（見圖5），以此長方體對稱中心為程序原點，先數控銑加工背面至圖樣尺寸，然后數控粗銑正面下陷部位并為各面留2.5mm余量。所用刀具不宜過大，以防止銑傷外形（裝夾基準）。加工中采用小進給多次走刀方式，并保持刀具鋒利狀態，以防止產生較大的切削應力變形。

（2）電火花成形加工 按零件正面形狀仿形設計電火花成形加工用電極，如圖6所示，同時考慮電極裝夾固定方式，電極找正方便。

圖4 拉簧安裝座加工工藝流程

圖5 零件毛坯示意

圖6 電火花成形加工電極示意

（3）電火花線切割加工 為了防止薄壁上打孔時出現擴孔或鼓包現象，采用電火花線切割方法加工。先加工出3個通孔的穿絲孔，再用電火花線切割加工3個通孔與外形（見圖7），從而減小零件應力釋放變形，提高薄壁加工質量和效率。

圖7 外形線切割示意

5 結束語

采用數控銑與電火花組合加工方法加工出的零件符合圖樣要求，加工后未出現擴孔或鼓包等變形現象，零件的尺寸精度和幾何公差均滿足設計要求。隨著載人航天工程的快速發展，薄壁精密零部件不斷增多，數控銑與電火花組合加工技術的應用也越來越廣，在精密加工領域發揮著其獨特的優勢。