一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法

技术领域

本发明属于航空飞机钣金零件加工技术领域，涉及一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法。

背景技术

飞机科研型号项目中，存在一种特殊结构的支架，如图1所示，该类零件采用2B06Oδ2.0制造，整体呈“弓”形，外廓尺寸约700mmX400mm，宽度不等宽，最大宽度尺寸18mm,零件上分布6个φ4.2mm孔。此类零件在装配时“弓”形型面需与成品件贴合并保证φ4.2mm与成品件上的螺栓孔协调，故零件外形以及孔精度要求较高。零件通常采用的加工流程为“直线下料―闸压成形―切割外形-钻孔”。此类加工方法弊端在于，由于零件存在多处弯边，在闸压成形的过程中，各道弯边无法精确成形，故零件无法先按展开尺寸铣切出外形以及孔后成形，而是毛料状态下成形出型面后切割外形，最后进行制孔。生产过程中，闸压成形出的弯边可能存在尺寸误差，导致“弓”形型面无法与成品件完全贴合。而制孔采用样板确定孔位，一定程度上存在较大误差。此外，由于零件呈狭长结构，热处理后变形较大，修整工作量大且型面难以保证。上述问题造成此类“弓”形铝合金零件加工存在较大难度。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法，该方法通过全新设计一套工艺流程，将“直线下料―闸压成形―切割外形―钻孔”的加工方式更改为“数铣下料―手工成形―钻孔”的组合方式，并设计一套型胎用于成形和钻孔，此型胎可实现零件的型面加工和钻孔，并能保证零件边缘准确和孔位置精度要求。

本发明的技术方案为：

一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法，所述的制造方法基于型胎实现，其中型胎包括胎体1、定位销2、定位板3、盖板4、钻套5、对模销6、专用工具销7和吊环螺钉8。

所述的胎体1工作型面按零件内型面设计，在对应零件上φ4.2mm孔的位置设有同样数量的φ4.2mm孔，其侧面铣出通孔，便于结构减重，其上表面划出零件边缘线，用于成形过程中检查零件位置是否产生偏移，零件边缘线两侧位置对称设置四个定位板3用于辅助定位，防止零件成形过程中窜动；所述的胎体1上对称设有两个定位销2，其位于胎体1上表面最高处的零件边缘线两侧，用于坯料在工装上的定位。

所述的盖板4位于胎体1上方，其工作型面按零件外型面设计，其与胎体1贴合决定零件成形后的型面，盖板4上对应胎体1上φ4.2mm孔的位置设有通孔，钻套5安装于通孔内，用于φ4.2mm孔的钻制，盖板4与胎体1通过设于盖板4上的对模销6对正连接，防止成形过程中胎体1和盖板4发生位移而导致成形型面产生偏差，同时，对模销6承受剪切力，防止定位销2变形甚至折断。

所述的专用工具销7设于盖板4两端，同时胎体1上对应位置设有定位孔，因考虑零件尺寸较大，仅靠对模销6无法完全固定胎体1和盖板4的位置，因此增加专用工具销7用于辅助定位。

所述的吊环螺钉8安装于胎体1侧面，用于工装搬运吊装。

进一步的，所述型胎的型面制造公差为±0.1mm，零件型面对应区域加工表面粗糙度不高于Ra1.6。

一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法，包括如下步骤：

步骤1，数铣下料；

因零件为多次弯边成形零件，中间段宽度与其他位置不等宽，因此将中间段作为成形后型面不变的“腹板”，并在其侧面增加两个φ5.2mm销钉孔作为定位孔耳片，其中，φ5.2mm销钉孔的位置与定位销2对应，用于成形时定位，考虑到零件成形以及热处理变形，零件上的φ4.2mm孔数铣时不制，成形后钻制；按上述原则将零件按钣金成形特征进行展开，去除φ4.2mm孔，并增加φ5.2mm销钉孔，作为数铣下料使用的二维数据集，采用数控铣切的方式按二维数据集铣切出零件的展开坯料并钻两个φ5.2mm销钉孔，加工精度应保证展开外缘极限偏差不大于0.5mm，销钉孔孔径极限偏差±0.12mm，并进行锉修、去毛刺处理，得到坯料。

步骤2，手工成形；

将型胎的对模销6和专用工具销7拔出，分离胎体1和盖板4，将数铣完的坯料放入胎体1，坯料上的φ5.2mm销钉孔插入到定位销2中，并保证坯料处于定位板3之间；合上盖板4，插上对模销6和专用工具销7；采用榔头、铝锤、垫板等工具对未紧密夹装在胎体1于盖板4之间的零件自由边成形，迫使坯料受力与胎体1完全紧密贴合，从而完成零件型面的全部成形；成形完成后取下对模销6和专用工具销7，分离胎体1和盖板4，检查零件与胎体1贴合间隙是否符合设计图样要求，如间隙不符合要求则重复步骤2进行修整，得到半成品零件。

步骤3，淬火；

将半成品零件进行淬火处理，提高半成品零件强度和硬度。

步骤4，修整；

将淬火后的半成品零件通过型胎进行手工修整，保证半成品零件与型胎贴合间隙不大于0.5mm。

步骤5，钻孔；

将型胎的对模销6和专用工具销7拔出，分离胎体1和盖板4，将半成品零件放入胎体，φ5.2mm销钉孔插入到定位销2中，并保证半成品零件处于定位板3之间，合上盖板4，插上对模销6和专用工具销7；使用风钻对半成品零件进行钻孔，将风钻手柄位置与风管连接，扣动风钻开关，检查是否运作正常；确定正常后松开风钻开关，手持风钻，使钻头横刃进入钻套5内，但不与半成品零件表面接触；扣动风钻开关，使钻头开始旋转；钻头导正后，通过手动加力来实现钻头的垂直进给，使半成品零件被钻通；在钻头旋转状态下，将钻头从半成品零件孔中或钻套5内退出，按相同的操作继续钻孔，直至所有的孔全部钻通；完成钻孔后松开风钻的开关，直至钻头停止旋转；将风钻柄部与风管断开，风管缠回原处；利用夹头钥匙，将风钻上夹持钻头的夹头松开，将钻头从钻夹头内取出。

步骤6，锉修；

所有半成品零件都完成钻孔后，剪切去掉定位孔耳片并利用刮刀、比已加工孔规格大的钻头或自制刀具对步骤5中钻制的孔进行锉修，只需要对钻头出口一面进行锉修并去毛刺，去毛刺时，应注意避免划伤临近表面或过多的去除材料；所有边缘不允许有裂纹，需在规定的公差范围内打磨到Ra6.3以上，得到零件。

步骤7，检验；

零件钻孔边缘附近应平整，不应有裂纹、毛刺、压伤、凸起等缺陷；孔位置偏移极限偏差为±0.3mm。

步骤8，零件表面处理；

将零件进行阳极化和喷漆，目的是提高零件抗腐蚀能力；表面处理完成后，得到最终状态“弓”形铝合金零件。

本发明的有益效果是：通过全新设计一套工艺方法，使用“数铣下料―手工成形―钻孔”的工艺流程替代“直线下料―闸压成形―切割外形―钻孔”的工艺流程，配合使用全新设计的一套工装用于零件成形和钻孔，解决了“弓”形铝合金零件成形过程中型面不准确、孔位置偏移等问题。生产中零件外边缘加工采用数控铣切，工人劳动强度显著降低，制孔采用钻套保证尺寸，提高了孔精度。

附图说明

图1为零件外形图。

图2(a)为型胎结构侧视图。

图2(b)为型胎结构A-A剖视图。

图2(c)为型胎结构俯视图。

图2(d)为型胎结构B-B剖视图。

图中：1胎体；2定位销；3定位板；4盖板；5钻套；6对模销；7专用工具销；8吊环螺钉。

具体实施方式

以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。

实施例1

图2(a)、图2(b)、图2(c)和图2(d)所示，一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法，所述的制造方法基于型胎实现，其中型胎包括胎体1、定位销2、定位板3、盖板4、钻套5、对模销6、专用工具销7和吊环螺钉8。

所述的胎体1工作型面按零件内型面设计，在对应零件上φ4.2mm孔的位置设有φ4.2mm孔，其侧面铣出通孔，便于结构减重，其上表面划出零件边缘线，用于成形过程中检查零件位置是否产生偏移，零件边缘线两侧位置对称设置四个定位板3用于辅助定位，防止零件成形过程中窜动；所述的胎体1上对称设有两个定位销2，其位于胎体1上表面最高处的零件边缘线两侧，用于坯料在工装上的定位。

所述的盖板4位于胎体1上方，其工作型面按零件外型面设计，其与胎体1贴合决定零件成形后的型面，盖板4上对应胎体1上φ4.2mm孔的位置设有通孔，钻套5安装于通孔内，用于φ4.2mm孔的钻制，盖板4与胎体1通过设于盖板4上的对模销6对正连接，防止成形过程中胎体1和盖板4发生位移而导致成形型面产生偏差，同时，对模销6承受剪切力，防止定位销2变形甚至折断；所述的专用工具销7设于盖板4两端，同时胎体1上对应位置设有定位孔，用于辅助定位。

所述的吊环螺钉8安装于胎体1侧面，用于工装搬运吊装。

进一步的，所述上述结构型胎型面制造公差±0.1mm，零件型面对应区域加工表面粗糙度不高于Ra1.6。

一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法，包括如下步骤：

步骤1，数铣下料；

将零件中间段作为成形后型面不变的“腹板”，并在其侧面增加两个φ5.2mm销钉孔作为定位孔耳片，其中，φ5.2mm销钉孔的位置与定位销2对应，将零件按钣金成形特征进行展开，去除φ4.2mm孔，并增加φ5.2mm销钉孔，作为数铣下料使用的二维数据集，采用数控铣切的方式按二维数据集铣切出零件的展开坯料并钻两个φ5.2mm销钉孔，加工精度应保证展开外缘极限偏差不大于0.5mm，销钉孔孔径极限偏差±0.12mm，并进行锉修、去毛刺处理，得到坯料。

步骤2，手工成形；

将型胎的对模销6和专用工具销7拔出，分离胎体1和盖板4，将数铣完的坯料放入胎体1，坯料上的φ5.2mm销钉孔插入到定位销2中，并保证坯料处于定位板3之间；合上盖板4，插上对模销6和专用工具销7；采用榔头、铝锤、垫板等工具对未紧密夹装在胎体1于盖板4之间的零件自由边成形，迫使坯料受力与胎体1完全紧密贴合，从而完成零件型面的全部成形；成形完成后取下对模销6和专用工具销7，分离胎体1和盖板4，检查零件与胎体1贴合间隙是否符合设计图样要求，如间隙不符合要求则重复步骤2进行修整，得到半成品零件。

步骤3，淬火；

将半成品零件进行淬火处理，提高半成品零件强度和硬度。

步骤4，修整；

将淬火后的半成品零件通过型胎进行手工修整，保证半成品零件与型胎贴合间隙不大于0.5mm。

步骤5，钻孔；

将型胎的对模销6和专用工具销7拔出，分离胎体1和盖板4，将半成品零件放入胎体，φ5.2mm销钉孔插入到定位销2中，并保证半成品零件处于定位板3之间，合上盖板4，插上对模销6和专用工具销7；使用风钻对半成品零件进行钻孔，将风钻手柄位置与风管连接，扣动风钻开关，检查是否运作正常；确定正常后松开风钻开关，手持风钻，使钻头横刃进入钻套5内，但不与半成品零件表面接触；扣动风钻开关，使钻头开始旋转；钻头导正后，通过手动加力来实现钻头的垂直进给，使半成品零件被钻通；在钻头旋转状态下，将钻头从半成品零件孔中或钻套5内退出，按相同的操作继续钻孔，直至所有的孔全部钻通；完成钻孔后松开风钻的开关，直至钻头停止旋转；将风钻柄部与风管断开，风管缠回原处；利用夹头钥匙，将风钻上夹持钻头的夹头松开，将钻头从钻夹头内取出。

步骤6，锉修；

所有半成品零件都完成钻孔后，剪切去掉定位孔耳片并利用刮刀对步骤5中钻制的孔进行锉修，只需要对钻头出口一面进行锉修并去毛刺，去毛刺时，应注意避免划伤临近表面或过多的去除材料；所有边缘不允许有裂纹，需在规定的公差范围内打磨到Ra6.3以上，得到零件。

步骤7，检验；

零件钻孔边缘附近应平整，不应有裂纹、毛刺、压伤、凸起等缺陷；孔位置偏移极限偏差为±0.3mm。

步骤8，零件表面处理；

将零件进行阳极化和喷漆，目的是提高零件抗腐蚀能力；表面处理完成后，得到最终状态“弓”形铝合金零件。

以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。