中航工业金城南京机电液压工程研究中心高级工程师胡旻辉

航空产品中薄壁零件因其强度高、相对重量较轻等优点应用较广，但由于这类零件也有壁薄、刚性差和易变形等缺点，使得加工难度增大。

航空产品中薄壁零件因其强度高、相对重量较轻等优点应用较广，但由于这类零件也有壁薄、刚性差和易变形等缺点，使得加工难度增大。本文通过具体零件生产过程的简介，对于铝合金薄壁筒体零件的加工工艺方法进行了介绍和分析，可作为同类零件生产加工的借鉴。

现代飞机，特别是民用飞机具有更高的经济性和安全性；对于机载产品的重量、结构等均有较高的要求，因此，航空产品的零件对于材料和结构的选择非常严格。铝合金以其质量轻、塑性好、耐腐蚀和切削加工性较好等优点，一直以来都作为航空产品的主要金属材料。飞机主液压系统的液压油箱，承担了为系统储油、增压和补油的功能，是液压系统中最重要的部件之一，其质量的好坏直接关系到飞行安全。液压油箱的箱体就是典型的铝合金薄壁筒体类零件。

零件的技术参数

以某大型客机机载液压系统液压油箱箱体零件为例，材料是6061高强度铝合金，壁厚为2.41～2.67mm，长度474mm，工作表面内圆直径??284.24～284.32mm，内圆表面厚度为0.02～0.03mm硬质阳极化处理，内孔圆柱度误差小于0.1mm，内孔表面粗糙度Ra0.2μm。

零件的加工工艺分析

箱体零件毛坯为管材或棒料，加工中材料去除率达到70%以上，这一过程中会产生相当大的加工应力，造成加工变形，直接影响到零件的尺寸以及几何形状的精度。另外，铝合金材料在航空用金属材料中与黑色金属和钛合金等其他有色金属材料相比强度较差，随着加工过程中零件壁厚的降低，零件的刚性也随之降低，加工变形增大，还容易发生切削振颤。零件内孔表面硬质阳极化处理，最终表面粗糙度Ra0.2μm；理论上表面处理后粗糙度会降低一到两个等级，因此，零件内孔表面镀前粗糙度至少应达到Ra0.1μm，镀后再进行精磨和抛光加工，以满足表面粗糙度要求。由于铝合金硬质阳极化处理镀层厚度最多只能达到0.04～0.06mm（直径），镀后精加工余量不能超过0.02～0.03mm。虽然零件内孔圆度和直线度允差图样要求是0.1mm，但从工艺角度考虑，精加工前箱体零件内孔的圆度和直线度允差至少要达到0.03～0.05mm，才能保证在精加工过程中保留镀层厚度均匀，不会出现局部镀层磨损现象。

综上这些工艺特点，确定合适的加工方法，消除加工变形，是满足箱体零件设计要求的必要条件。我们采取多工步粗、精加工去除余量，反复时效消除加工应力的工艺路线；精加工通过珩磨来保证零件内孔尺寸以及表面粗糙度和圆度、直线度等重要特性。

加工方法介绍

由于箱体零件尺寸较大，又是薄壁件；加工中切削线速度很难提高，装夹也比较困难，因此一般的车、镗等机械加工方法难以达到零件内孔几何形状以及表面粗糙度等要求。珩磨作为一种低速磨削方法，可以提高工件几何形状的精度，降低加工表面粗糙度值。影响箱体内孔珩磨质量的因素很多，如零件珩磨前内孔加工精度，珩磨机的精度、珩磨头的精度以及珩磨夹具等。

箱体零件珩磨加工前外圆和长度尺寸已全部达到图纸要求，内孔精镗后圆度和直线度误差0.15～0.20mm，保留0.3～0.5mm珩磨余量。

珩磨设备，我们选择在苏州信能精密机械有限公司生产的立式珩磨机床上进行加工，该机床具有加工直径范围大，加工行程长，加工精度高的特点，其加工圆柱度可达0.03mm，直线度误差0.05mm，粗糙度可达Ra0.1μm左右。机床主轴往复采用伺服电机直驱高精度丝杠结构，具有较高的重复定位精度和换向精度。主轴箱沿高精度直线导轨作往复运动，其导轨直线度可达0.03/1000mm，保证了孔加工的直线度要求。机床珩磨头进给方式采用定量+定压的控制模式，更有利于切削油石的自锐性。既保证了切削油石的效率，又准确的控制了进给量，从而保证了孔的尺寸精度。因为铝合金材质较软，珩磨油石的选择非常重要，一般通用的油石磨粒脱落后很容易嵌入零件基体，使得表面粗糙度不升反降，同时还影响到后面表面处理的质量。对于铝合金材料，目前常采用黑色碳化硅油石，根据零件的加工余量的多少和珩前孔径的几何形状精度要求，确定珩磨的工艺（如粗珩、半精珩、精珩、超精珩），依据每道工序加工去除量和选用不同粒度的油石，达到加工精度和粗造度要求。同时选择精密机械调节的珩磨头配以专用于铝合金加工的油石，可以做到加工中微进给调节，控制尺寸精度。珩磨加工时使用轴向端面装夹夹具或径向气囊夹具，尽可能降低加工中的装夹变形。

如上图所示，采用这种工艺路线和方法加工出的箱体零件，表面处理前珩磨内孔圆度和直线度误差小于0.05mm，表面粗糙度达到Ra0.07μm；内孔表面做0.04～0.06mm厚度的硬质阳极化后再精珩加工，内孔圆度和直线度误差0.05～0.08mm，表面粗糙度达到Ra0.1～0.2μm；完全满足了零件的设计要求。