钛合金骨架结构件加工工艺研究

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1、制造技术研究航天制造技术^+。．?：。獭I造技术研究钛合金骨架结构件加工工艺研究李松’魏世民’李军2刘景坡2禄亚锋2(1．北京邮电大学自动化学院，北京100876；2．北京新风机械厂，北京100854)摘要：针对钛合金骨架结构件特点，通过工艺流程设计、工艺装备设计、检验方法和检验工具设计，摸索出一套合理的加工工艺方法，解决了该结构件在批量生产中的质量和效率问题，创造了良好的经济效益。关键词：钛合金加工；复合角度面；变形控制ResearchonProcessingTechnologyofTitaniumAlloySkeletonStructureLiSon91WeiShiminlLiJun2L

2、iuJingp02LuYafen92(1．SchoolofAutomation，BeijingUniversityofPostsandTelecommunication，Beijing100876；2．BeijingXinfengMachineryFactory，8eijing100854)Abstract：Consideringthefeaturesoftitaniumalloyskeletonstructur,anewprocessmethodispresented．Itsolvedproblemsofqualityandefficiencyinbatchproductionbythed

3、esignofprocess，processequipments，testmethods，andinspectiontools，andcancreateafavorableeconomicbenefit．Keywords：titaniumalloyprocessing：surfaceofcompoundangle；deformationcontrol1引言钛合金骨架结构件有一对单角度面和一对空间复合角度面，零件的加工精度直接决定其与蒙皮的焊接质量。由于零件形面复杂，精度要求高，材料为难加工材料——铸造钛合金，结构刚性差，容易发生变形，因此零件加工难度很大。本文通过对零件加工工艺难点的分析，经

4、实践中玎i断摸索，总结出一套可行的工艺解决方案，经过批鼠的生产验证，采用该工艺方法，零件质量稳定，加‘1：效率提高。2工艺难点分析骨架结构件材料为铸造钛合金ZTi．3B。零件长度大于500mm，宽度人于200mm，前缘宽度(2．67±0．05)mm。后端角度面I为单角度面，前端复合角度面II为空『日J复合角度面。零件中下部有一处窗口，窗口周围有台阶，窗口内部为两组卜下平行的同轴孔，两组孔要求孔距(32±0．02)mill，同轴度小于伽．03mm，两组孔对窗口边缘垂直度小于0．05mm。2．1零件形状复杂如图l所示，零件的两组主要平面(角度面I和复合角度面II)都与零件的对称平面(XY平面)成

5、一定角度，特别足前部的复合角度面II，窄fHJ复合角9．72。，由对称、P【白i旧时绕X轴、Y轴旋转褂剑，这给零件加工过秘l

6、l的定位、装火造成很人刚难。幸7在批最生产中采用多轴数控机』木加I：，将人幅增加成本。tI·并简介：乍松(1982一)．硕十．机械I．榭及fI动化0业；研究办向：机械1．张及fI础化。收稿II期l2010一10—2615制造技术碍霓2010年12月第6期图1钛合金骨架结构件三维模型图2．2零件尺寸要求多，关键尺寸设计精度高整个零件要求保证的尺寸超过50处，且图纸要求未标注尺寸公差精度为f级。【{j于零件的角度面I和复合角度面ll在后续组件的加T中要焊接蒙皮，冈此整个零

7、件的外形尺寸和各处平面的平面度、表面粗糙度必须符合要求。另外，两组角度面的角度公差要求很严格，复合角度面前缘部分总长约350mm的窄边全长宽度要求为(2．67±0．05)toni，角度面I与复合角度I白iII各自的对称中心平面偏差要求小于0．3mm。一旦复合角度面lI角度超差，将直接导致前缘宽度、复合角度面II对称度等多处尺寸超羞。零件中下部窗口中的两组

8、一J轴孔在装配中有莺要作用，孔径、孔距、同轴度、垂直度等必须进行严格控制。2．3铸造钛合金材料加工难，加工中易发生变形零件材料硬度约为HRC40，切削抗力大，容易产生加T应力导致零件变形，加工精度难以保证。零件表面共设计了1l处减轻槽，导致

9、零件刚性差。另外，由于零件毛坯为铸件，各处减轻槽表面为表面硬度很高的铸造氧化层，刀具在横筋和竖筋卜行进，即使在精加上阶段，每次切入、切出都要经过氧化层，导致加工中振动强烈，刀具磨损快，从而直接影响了零件最终的平面度、角度精度和表面粗糙度等。2．4零件的部分尺寸检测困难例如窗u内的两组同轴孔，直孔的公差要求为中15-。⋯0．04挖mm，利用现有通用检具三爪内径千分尺，由于受到槽底深度、槽口宽度的尺寸干涉，无法进