本發(fā)明屬于航空鋁合金板切削加工技術(shù)，具體涉及一種大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工方法。

背景技術(shù)：

隨著航空航天工業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的快速發(fā)展，對(duì)現(xiàn)代飛行器的性能要求不斷提高，飛機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，開始大量采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，如整體框、梁、壁板等零件，零件的大型化和結(jié)構(gòu)整體化趨勢日趨明顯，以鋁合金材料為主導(dǎo)的大型整體結(jié)構(gòu)件(超過8米)在航空航天等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。由于這類零件具有輕量化、薄壁化和整體化的特點(diǎn)，采用數(shù)控加工方法已成為當(dāng)前飛機(jī)產(chǎn)品中整體復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的最主要加工手段。

為了控制飛機(jī)重量，飛機(jī)零件的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是進(jìn)行了薄壁化設(shè)計(jì)，但在零件的加工過程中，由于薄壁零件加工剛度差，切削過程中受切削力、切削熱和殘余應(yīng)力的作用容易產(chǎn)生變形。所以，航空整體壁板結(jié)構(gòu)件在制造技術(shù)中所面對(duì)的最突出問題之一就是加工變形。

不同飛機(jī)結(jié)構(gòu)件采用不同材料毛坯和不同加工方式，主導(dǎo)變形的因素也有所不同，產(chǎn)生變形的方式與程度也不一樣。變形的復(fù)雜性使得航空結(jié)構(gòu)件加工已成為飛機(jī)制造技術(shù)中的關(guān)鍵難點(diǎn)之一。目前，我國航空整體結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)現(xiàn)場對(duì)變形規(guī)律知之甚少，基本上以過去經(jīng)驗(yàn)確定工藝參數(shù)，缺乏相應(yīng)的理論指導(dǎo)，使得重點(diǎn)型號(hào)工程中整體結(jié)構(gòu)件加工變形普遍存在，形式多樣，控制難度大，經(jīng)常使產(chǎn)品超差和報(bào)廢，造成大量人力和物力的浪費(fèi)，直接影響工程進(jìn)度。由于變形的存在，大多數(shù)情況下被迫增加校正工序。當(dāng)零件變形較大時(shí)，因校正導(dǎo)致零件破壞或無法校正的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，即使校正后外形尺寸合格的零件，因錘擊后存在內(nèi)應(yīng)力甚至裂紋，造成零件早期失效而成為發(fā)生事故的重要隱患。

請參閱圖1，其是某大型機(jī)機(jī)翼整體壁板的俯視圖。該大型機(jī)翼整體壁板采用國產(chǎn)2b25鋁合金預(yù)拉伸板加工制造，其毛坯尺寸為11000×710×85mm，零件尺寸為10800×530×70mm，由于壁板結(jié)構(gòu)均采用了大厚度、變截面、帶工字型長桁帶維修出入口框的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，把分離面型材、長桁、口框、翼肋、蒙皮等連為一體。長桁軸線為非等百分線分布，蒙皮、筋條從2肋至15肋逐漸由厚變薄，壁板兩端為梳狀對(duì)接框，并與前后梁、翼肋等連接，零件尺寸大，結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，加工難度大，現(xiàn)有技術(shù)很難控制加工過程中的變形情況。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是：提供一種能夠有效釋放應(yīng)力，減少大型機(jī)翼整體壁板變形的數(shù)控加工方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工方法，其通過在大型機(jī)翼整體壁板毛坯兩側(cè)和中間開設(shè)組合應(yīng)力釋放槽釋放加工過程中的毛坯內(nèi)應(yīng)力，并通過分層加工的方式，先加工大型機(jī)翼整體壁板內(nèi)型面，再加工外型面，并通過為精加工留有余量，實(shí)現(xiàn)在大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工時(shí)的變形控制。

大型機(jī)翼整體壁板裝夾位置沿壁板長度方向和厚度方向成均勻分布。

毛坯上的應(yīng)力槽開設(shè)避開大型機(jī)翼整體壁板的結(jié)構(gòu)區(qū)域。

分層加工時(shí)，沿毛坯材料纖維層一層層進(jìn)行銑削加工。

所述的大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工方法，其具體過程如下：

步驟1：首先加工零件基準(zhǔn)面，再加工零件原點(diǎn)基準(zhǔn)孔，將原點(diǎn)設(shè)置在毛坯長度的中心，距邊沿20～50mm的工藝邊上，其中，零件為大型機(jī)翼整體壁板；

步驟2：在毛坯兩個(gè)邊按縱向開若干槽與中間開設(shè)若干縱向槽的應(yīng)力釋放槽，該毛坯為零件毛坯；

步驟3：采用等高分層加工方式粗加工零件機(jī)翼理論內(nèi)側(cè)面，留下半精加工余量，均勻釋放內(nèi)應(yīng)力；

步驟4：在零件兩端和中間工藝邊上加工校驗(yàn)孔，用于檢測機(jī)床原點(diǎn)位移和刀具用錯(cuò)；

步驟5：采用等高分層加工方式粗加工零件機(jī)翼理論外形面，留下半精加工余量，均勻釋放內(nèi)應(yīng)力；

步驟6：松開零件，進(jìn)行自然失效；

步驟7：測量零件變形情況，在自然狀態(tài)下，重新加工基準(zhǔn)面；

步驟8：半精加工零件機(jī)翼理論內(nèi)側(cè)面，由壁板中間向兩端加工，并在腹板、t形筋和筋高各留精加工余量；

步驟9：翻面，半精加工零件b面機(jī)翼理論外形面，留精加工余量；

步驟10：精加工零件機(jī)翼理論內(nèi)側(cè)面，由壁板中間向兩端加工，先精加工t形筋，再加工筋高和腹板；

步驟11：翻面，精加工零件機(jī)翼理論外形面；

步驟12：切斷，將零件從毛坯中分解。

在毛坯兩個(gè)邊按縱向開四個(gè)槽與中間開設(shè)四個(gè)縱向槽的應(yīng)力釋放槽，每個(gè)槽尺寸為220×110mm，槽深度方向兩側(cè)四個(gè)槽開通，中間四個(gè)槽深度50mm。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：本發(fā)明大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工方法通過開組合應(yīng)力釋放槽方案釋放加工過程中的毛坯內(nèi)應(yīng)力，并通過優(yōu)化大型機(jī)翼整體壁板零件加工順序和兩面加工量，均用分布裝夾位置釋放裝夾力，有效控制了大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工變形，提高零件加工尺寸的可靠性和產(chǎn)品質(zhì)量，加工出滿足設(shè)計(jì)要求的大型機(jī)翼整體壁板，達(dá)到控制大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工變形的目的，并為更大尺寸的大型機(jī)翼整體壁板的加工變形控制提供技術(shù)依據(jù)。

附圖說明

圖1為大型整體壁板結(jié)構(gòu)件俯視圖；

圖2為本發(fā)明大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工方法的流程圖；

圖3為大型整體壁板結(jié)構(gòu)件應(yīng)力釋放槽示意圖；

圖4為大型整體壁板結(jié)構(gòu)件a\b面示意圖；

圖5為圖4的a-a剖視圖；

其中，1-腹板、2-高筋、3-外形面、4-t形筋、5-應(yīng)力釋放槽。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。

針對(duì)大型機(jī)翼整體壁板，本發(fā)明數(shù)控加工方法通過在大型機(jī)翼整體壁板毛坯兩側(cè)和中間開設(shè)組合應(yīng)力釋放槽釋放加工過程中的毛坯內(nèi)應(yīng)力，并通過分層加工的方式，先加工大型機(jī)翼整體壁板內(nèi)型面，再加工外型面，并通過為留有余量，進(jìn)行多次精加工，最終實(shí)現(xiàn)在大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工時(shí)的變形控制，可使的變形量相對(duì)于原有變形量降低70％以上。

請參閱圖2，本發(fā)明大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工方法的加工過程采用了以下步驟：

步驟1、為方便零件找正、裝夾，首先加工零件基準(zhǔn)面，再加工零件原點(diǎn)基準(zhǔn)孔，將原點(diǎn)設(shè)置在毛坯長度的中心，距邊沿50mm的工藝邊上；

步驟2、如圖3所示，在毛坯兩個(gè)邊按縱向開四個(gè)槽與中間開設(shè)四個(gè)縱向槽的應(yīng)力釋放槽組合方案，且毛坯上的應(yīng)力槽開設(shè)避開大型機(jī)翼整體壁板的結(jié)構(gòu)區(qū)域，避免影響零件加工，每個(gè)槽尺寸為220×110mm，槽深度方向兩側(cè)四個(gè)槽開通，中間四個(gè)槽深度50mm；

步驟3、采用等高分層加工方式(分沿毛坯材料纖維層一層層進(jìn)行銑削加工)粗加工零件a面，留5mm余量，以提前釋放a面較大的內(nèi)應(yīng)力，如圖4所示；

步驟4、在零件兩端和中間工藝邊上加工φ40×10mm校驗(yàn)孔，用于檢測機(jī)床原點(diǎn)位移和刀具用錯(cuò)；

步驟5、翻面，采用等高分層加工方式粗加工零件b面(機(jī)翼理論外形面)，留5mm余量，均勻釋放內(nèi)應(yīng)力，如圖4所示；

步驟6、松開夾具，充分自然失效72小時(shí)；

步驟7、用百分表測量零件變形情況，在自然狀態(tài)下，重新加工基準(zhǔn)面；

步驟8、半精加工零件a面，由壁板中間向兩端加工，腹板、t形筋和筋高各留2mm加工余量，如圖5所示；

步驟9、翻面，半精加工零件b面(機(jī)翼理論外形面)，留2mm余量；

步驟10、精加工零件a面，由壁板中間向兩端加工，先精加工t形筋，再加工筋高和腹板，從而方便加工，便于零件加工尺寸控制；

步驟11、翻面，精加工零件b面(機(jī)翼理論外形面)；

步驟12、切斷，將零件從毛坯中分解。

在于大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工變形控制方法采用上述步驟后，通過開組合應(yīng)力釋放槽方案釋放加工過程中的毛坯內(nèi)應(yīng)力，并通過優(yōu)化大型機(jī)翼整體壁板零件加工順序和兩面加工量，均用分布裝夾位置釋放裝夾力，控制了大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工變形，其變形量相對(duì)于原有變形量降低70％以上，因此能夠加工出滿足設(shè)計(jì)要求的大型機(jī)翼整體壁板，達(dá)到控制大型機(jī)翼整體壁板數(shù)控加工變形的目的，并為更大尺寸的大型機(jī)翼整體壁板的加工變形控制提供技術(shù)依據(jù)，具有較大的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。