摘要:機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)是當(dāng)今世界航空制造業(yè)中的先進(jìn)高技術(shù)之一,機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型涉及到計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品三維造型技術(shù),計(jì)算機(jī)模擬及仿真加工技術(shù)。在國內(nèi)首次并成功地將開發(fā)的機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)用于某新機(jī)機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板加工。從加工后的機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板測(cè)量數(shù)據(jù)分析,加工精度已達(dá)到國際先進(jìn)水平,從加工過程來看,加工效率已接近國際先進(jìn)水平。
;FF+uK ) jvI Nb 隨著飛機(jī)性能的不斷提高,對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)要求越來越高,而且隨著市場(chǎng)多元化的發(fā)展,進(jìn)一步的降低制造成本,使產(chǎn)品更加有競(jìng)爭(zhēng)力,使許多飛機(jī)制造商面臨的主要問題。
~UNha/nt m.! M#x2! 在國內(nèi)發(fā)展的一種新型飛機(jī)上,為了進(jìn)一步的降低飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量,減少裝配工作量,采用了更新的飛機(jī)機(jī)翼整體壁板的設(shè)計(jì)思想。它集變厚度蒙皮、長珩、梳狀接頭、口蓋、橫向加強(qiáng)肋與一起,形成新型的飛機(jī)機(jī)翼整體壁板。
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機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板正面全圖
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機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板理論外形面全圖
新型飛機(jī)機(jī)翼整體壁板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
=l${p*ABQ Q.h.d)) • 零件加工完成后的尺寸為 10880mm×640mm×64mm,寬度方向的弧形弓高為13mm, 毛料重量:1.898噸,零件重量:221kg。因此其零件尺寸和加工前后重量的變化對(duì)加工控制的要求就是一個(gè)難點(diǎn)。
[6_.Y*}N $?]`2*i • 零件的協(xié)調(diào)要求高是一個(gè)難點(diǎn)。要求相鄰的壁板兩端面和15個(gè)加強(qiáng)肋的位置偏移不能超過0.5mm。理論外形面對(duì)裝配型架的間隙不超過0.5mm。
KRcB_( /`DKX } • 零件加工過程中的變形控制要求在0.5mm以內(nèi)。
d,Oagx .y3E@0a • 由于T型筋與加強(qiáng)肋的縱橫交錯(cuò)成網(wǎng)格狀,使零件內(nèi)部形成了底面為弧形、四周為變化角度的立筋、T型筋的凹槽和槽底面上設(shè)計(jì)的360多個(gè)臺(tái)階和下陷。
CYwV]lq:s 3(,m(+J[S • 由于零件的材料利用率僅有11.6%,切削余量很大。
8TP~=qU ]vn*eqd 根據(jù)上述分析地零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn),我們制定下面的加工方案:
'g'RXC}D> \b8#xT} • 1、 根據(jù)毛料長11.8米×0.76米×80毫米;毛料1.898噸,零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜并帶有機(jī)翼理論外形的復(fù)合型整體機(jī)翼壁板的加工任務(wù),選擇合適的五座標(biāo)龍門數(shù)控設(shè)備。
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h$ m6$&yKQ-=h • 2、 在編程過程中,采用對(duì)零件的理論外形面和內(nèi)槽進(jìn)行分層粗加工和法向精加工的方法,減少了零件的加工變形,使零件對(duì)裝配型架的間隙小于0.5毫米。
RjPkH$u'Pj Hc8He!X*# • 3、利用五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的擺角,一次將零件理論外形底面和法向T型立筋加工出來,減少了以前零件理論外形面需要噴丸成型或冷成型加工方法,簡(jiǎn)化了零件加工工藝過程,從而大幅度提高了生產(chǎn)效率,減少了加工費(fèi)用。
bR~(Ry` x;E/ • 4、利用T型銑刀的特點(diǎn),完成了零件法向T形立筋和圓弧底面和斜向加強(qiáng)肋的復(fù)合結(jié)構(gòu)的編程及加工。
,Tegrz&G {Q_GJ • 5、在該零件的加工過程中進(jìn)行了不同刀具的加工效果對(duì)比,取得了許多的加工經(jīng)驗(yàn),如:高轉(zhuǎn)速(9000轉(zhuǎn)/分鐘)與高走速(15000毫米/分鐘)的切削參數(shù)。
0j6b5<Gpc* d^!k{Qx' 因?yàn)榱慵叽绲南拗疲荒苓x擇我們公司相應(yīng)尺寸規(guī)格的機(jī)床進(jìn)行加工。為了提高加工效率,在實(shí)際生產(chǎn)中正面我們采用五座標(biāo)功能加工零件行腔。粗、精加工一次裝夾完成。為了減少加工過程的零件變形,我們采用了高速分層加工方式;槽腔加工采用對(duì)稱、分散的加工方式,盡可能的減少加工過程造成的零件變形。
^"54Q^SH _X;,,VEV! 由于該零件的材料利用率較低,切削過程會(huì)產(chǎn)生大量的切屑,在加工中選擇合適的刀具,以及相適應(yīng)切削參數(shù)對(duì)加工效率和零件表面質(zhì)量以及控制零件變形有著重要的意義。
V&vG.HAT ge6S_" 加工的刀具要考慮較多的因素。首先,采用的銑刀刀盤幾何形狀要適應(yīng)曲面加工,要具有良好的切削性能及排屑和斷屑性能,主要要適應(yīng)壁板內(nèi)型面的加工要求,這對(duì)于刀具干涉是很重要的因素。在選用刀具時(shí),不僅要根據(jù)機(jī)床主軸的功率、轉(zhuǎn)速,零件材料及刀具和刀片的有關(guān)切削參數(shù)作計(jì)算,而且更進(jìn)一步要根據(jù)后述的仿真加工將其刀片及刀桿和機(jī)床主軸進(jìn)行仿真和干涉檢查計(jì)算,以進(jìn)行綜合考慮。如果刀具干涉,必須修改刀具方案及加工方法等,也就是最后確定的刀具必須在仿真和干涉檢查驗(yàn)證沒有問題后才能確定。在機(jī)床功率、銑頭轉(zhuǎn)速范圍和機(jī)床剛性足夠的條件下,在仿真加工采用不同直徑刀具進(jìn)行計(jì)算,盡量采用大直徑刀具以提高加工效率。因?yàn)榇肆慵枰M(jìn)行較大的余量去除,所以選擇的切削速度較高。高速切削刀具不僅在耐用度和可靠性方面比常規(guī)加工有更高的要求,在刀具系統(tǒng)的安全性方面也有特殊的要求。所以我們和山特維克公司合作,在加工T型筋區(qū)域時(shí)定制了專用的T型銑刀。為了適應(yīng)高速加工的需要,考慮到制造成本,一般的銑削我們選擇機(jī)夾式立銑刀,特殊區(qū)域的立銑刀我們選擇了整體粉末冶金高速鋼刀具。
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