異形管小孔鉆制工藝與工裝設(shè)計

束飛

江西洪都航空工業(yè)集團有限公司 江西 南昌 330000

引言

隨著飛機性能的不斷提高，如何提高鈑金件的制造精度成為一個突出問題。某型飛機異形管是一種功能性產(chǎn)品，具有外形復(fù)雜、孔徑小、孔精度要求高的特點，制孔質(zhì)量直接影響到該產(chǎn)品的使用性能[1]。

1 異形管結(jié)構(gòu)及工藝分析

某型飛機異形管為雙曲面扁管，材料為LF2M，一端有32個通孔，孔徑為φ0.5mm，產(chǎn)品設(shè)計要求為用0.3Mpa水壓試射，保證液流平行，在300mm范圍內(nèi)不交叉。該產(chǎn)品制造存在的主要難點為：①孔間距為13mm，在300mm范圍內(nèi)液流互相不交叉。通過計算可知，噴水試驗中水柱的角度公差為±1°，考慮到導(dǎo)管外形制造公差、導(dǎo)管結(jié)構(gòu)（剛性差、易變形），鉆孔難度較大。②使用φ0.5mm鉆頭鉆孔，鉆頭剛性差，易造成制成的孔偏斜、鉆頭易折斷，影響鉆孔的質(zhì)量。③異形管鉆孔的端面為圓弧，鉆孔時易滑動，造成鉆孔偏斜且孔不在噴管的中心，影響孔的平行度。④異形管厚度?。?mm），孔的引導(dǎo)區(qū)短，孔對水柱的引導(dǎo)性差，噴水時穩(wěn)定性差，易偏斜。⑤異形管型面為鈑金成形，公差較大，無法采用數(shù)控加工方法進行制孔。

2 鉆孔工藝方案

針對異形管圓弧端面和孔引導(dǎo)區(qū)短的問題，提出在噴管端面堆焊，以達到使異形管端面改為平面并增加引導(dǎo)區(qū)長度的目的；改進異形管鉆孔夾具工裝，保證異形管定位準確、固定平穩(wěn)；使用精密鉆床保證孔平行度[2]。

3 鉆孔設(shè)備選擇及工裝設(shè)計

3.1 鉆孔設(shè)備選擇

鉆床主軸同軸度高，振動小、穩(wěn)定性好，主軸跳動應(yīng)小于0.005mm，綜合考慮選取小型、高速鉆床。

3.2 鉆孔工裝設(shè)計

圖1 鉆孔工裝圖

工裝結(jié)構(gòu)采用分體式，分為半模A和半模B，采用銷釘定位，螺釘連接作為夾緊裝置。異形管在模具中定位凸出模具約5mm，以保證焊疤以及鉆孔時鉆頭不與模具干涉。

模具工作型面按異形管標準樣件協(xié)調(diào)，保證與異形管產(chǎn)品型面的協(xié)調(diào)、一致性，使定位時異形管不產(chǎn)生變形。模具工作型面A往內(nèi)縮進0.5mm，以起到工裝的夾緊作用。

模具工作型面敷設(shè)環(huán)氧樹脂，型面光滑，防止在夾傷產(chǎn)品。

模具底面進行銑切加工，保證平面度。

4 鉆孔工藝流程

異形管成形→端面堆焊并打磨→工裝中定位夾緊→鉆孔。

5 鉆孔工藝工藝參數(shù)確定

影響異形管鉆孔質(zhì)量的主要有堆焊高度和鉆孔工藝參數(shù)的選擇：堆焊主要起到對水柱的引導(dǎo)作用，高度太低則無法起到引導(dǎo)作用，高度太高則增加了鉆孔的難度和鉆孔時間；鉆孔工藝參數(shù)主要為鉆頭長度、鉆床轉(zhuǎn)速以及切削液的選擇。

在進行小孔試鉆基礎(chǔ)上，初步確定了較合適的堆焊高度和鉆孔工藝參數(shù)范圍，從中選取不同堆焊高度和工藝參數(shù)設(shè)計試驗方案并分別進行工藝試驗。鉆孔工藝試驗各項參數(shù)選擇、鉆孔概況及噴水試驗結(jié)果為：

工藝試驗方案一：堆焊高度為1.5mm，鉆頭長度為6.5mm，鉆床轉(zhuǎn)速分別選擇1500、3000r/min兩種，鉆孔切削液選擇為水。試驗結(jié)果為：鉆孔過程中折斷鉆頭3根，噴水試驗結(jié)果為11個孔不合格。

工藝試驗方案二：堆焊高度為1.5mm，鉆頭長度為6.0mm，鉆床轉(zhuǎn)速分別選擇3000、6000r/min兩種，鉆孔切削液選擇為水。試驗結(jié)果為：鉆孔過程中折斷鉆頭2根，噴水試驗結(jié)果為4個孔不合格。

工藝試驗方案三：堆焊高度為2.5mm，鉆頭長度為7.0mm，鉆床轉(zhuǎn)速選擇6000r/min，鉆孔切削液選擇為水和油兩種。試驗結(jié)果為：鉆孔過程中折斷鉆頭9根，噴水試驗結(jié)果為孔全部合格。

工藝試驗方案四：不進行堆焊，鉆頭長度為5.0mm，鉆床轉(zhuǎn)速選擇6000r/min，鉆孔切削液選擇為油。試驗結(jié)果為：鉆孔過程中未折斷鉆頭，噴水試驗結(jié)果為3個孔不合格。

工藝試驗方案五：堆焊高度為1.5mm，鉆頭長度為5.5mm，鉆床轉(zhuǎn)速為6000r/min兩種，鉆孔切削液選擇為油。試驗結(jié)果為：鉆孔過程中折斷鉆頭1根，噴水試驗結(jié)果為孔全部合格。

對以上五個試驗方案所選取的工藝參數(shù)和對應(yīng)試驗結(jié)果進行對比分析如下：

5.1 噴管堆焊高度

4號管水流引導(dǎo)區(qū)過短，平行度無法滿足產(chǎn)品技術(shù)要求；3號管消耗鉆頭數(shù)量多、耗時長，無法滿足批量生產(chǎn)要求，故最佳堆焊高度為1.5mm。

5.2 鉆頭長度

5號管鉆頭露出長度適中，建議鉆頭露出鉆帽長度為5.5～6.0mm。

5.3 機床轉(zhuǎn)速

異形管選用材料軟、黏性大，提高轉(zhuǎn)速可減小材料對鉆頭的不利影響，并增加排屑效率。使用不同轉(zhuǎn)速對同種材料進行多次鉆孔發(fā)現(xiàn)6000 r/min的轉(zhuǎn)速最為合適。

5.4 切削液

鉆制小孔時排屑槽狹窄、排屑不流暢，鉆孔升溫較快，必須進行充分的冷卻和潤滑，故選用黏度低的油質(zhì)切削液較為合適。

5.5 小孔鉆制方法

鉆制小孔時進給力和進給量要小，及時退出鉆頭并清理切屑。同時由于排屑困難和溫度較高，鉆頭損耗大，應(yīng)及時地更換磨損的鉆頭，通過工藝試驗確定每鉆10個孔更換鉆頭。

6 結(jié)束語

異形管鉆孔工藝方案及工藝參數(shù)在某型飛機批生產(chǎn)中進行了應(yīng)用，具備可操作性，制造的異形管能完全達到新的產(chǎn)品設(shè)計要求，對今后類似小孔鉆制提供了借鑒。