航空鋁合金航空結構件加工

摘 要：航天事業的輝煌成就大都離不開支撐航天設備硬件成分的航空結構件。本文主要從航空鋁合金的產生談起。緊接著接著引入了相關復合加工技術在航空鋁合金結構件上的運用，而后提出了自己對復合加工技術的優化方案，并從中了解到這一成果的現實意義。

關鍵詞：復合加工;鋁合金結構件;應用

科學技術日新月異，產業化大生產的浪潮也緊隨其步。特別是航空航天領域的發展更是舉世矚目，航天產品的出現無疑是最恰當的。航空鋁合金結構件的需求也與日俱增，一般的機械加工無法滿足對產品的復雜性，材料的精密性，質量的合格性等新的要求，復合加工技術變應運而生。

一、航空鋁合金結構件的產生

鋁合金是飛機機體的主要結構用材，其發展應用與飛機的發展息息相關[1]。航空鋁合金結構件結構復雜是毋庸置疑的，其構成航天飛機的一些結構部件、航空飛機特別是軍用和民用飛機的核心結構部件，承受超強的壓力負荷，目的是維持機體形狀完好，保持空氣動力不變形，抗破損性極強，且耐腐蝕等。作為鋁合金材質的特殊材料便被用在了航空結構件上。航空鋁合金結構件有兩個核心點需要關注：航空鋁合金結構件的高質量加工和極高的生產效率，只有這樣才會有新型的高性能零部件。

航空鋁合金結構件主題思想是為現代化飛機和航空發動機服務的。鋁合金結構件能夠同時滿足航天飛機與輕量發動機的迫切需求。因為航空產品需要維護，可靠性且高使用壽命長的航空鋁合金結構件承擔了這項任務。鋁合金結構件零件的特征：結構壁厚度尺寸達到千分之一至十分之一;需從多個方面對該鋁合金結構進行切削和加工;由于其復雜的結構，裝夾的時候常常顯得很不順手。加工變形的情況在加工過程中也時有出現，另外對表面加工質量的拿捏也需謹慎。

二、復合加工技術運用

復合加工技術是對復合材料成型加工工藝設計的運用，其中包括對成型加工車間生產運營管理的要求。航空鋁合金產品的成型出爐是一個漫長的過程，效率低下，外在的幾何尺寸與表面的質量并不是穩定的，高費用，因此高效的精確加工需要對航空鋁合金零部件的切削加工。航空鋁合金結構件的制作流程長是不容忽視的。整體葉盤是現代航空業的新秀，形成了比較成熟的制造方法：鑄造毛坯和切削加工需經過以下幾十道程序，即車削、銑削、磨削拋光、表面處理和檢測探傷等。航天飛機主機體以銑削加工為主，加工過程有下料、基準加工、孔加工、鉗工修整、檢測等程序，多次翻轉裝夾，另外特殊情況下還需要機加、焊接、熱處理后才能完成整框的制造。上述過程的完成需要一整套完備的機床和刀具做前提，產生的誤差影響極大：不僅影響零件的尺寸而且影響重量參數，進一步影響到飛機的性能指標。只有提高操作工藝方可減少不必要的誤差，確保優異的質量。工藝規劃：通常工藝方案規劃的越細，對變形控制的就越好[3]。

我們談論最多的就是加工過程中的零件切削加工。生產效率衡量著一個成品的產生過程，制造時間包括除毛坯，形成零件外形時間及非加工時間。為提高工藝參數需要減少不必要的削加工時間，優化并提高相關速度。為了減少加工工藝過程的時間，高質量的技術措施和設備的投入很關鍵，包括過程優化、自動化、性能優異的機床的使用以及使用中的數控復合加工機床。

三、復合加工技術方案的應用

能量復合加工技術應用在了航空航天鋁合金零部件的加工上。鋁合金零部件典型加工的例子是整體葉輪加工，電解電火花加工，電解磨削。因條件限制，目前該技術尚在進一步的研究與應用中。

超聲振動切削的研究與運用很多，如應用于鉆削過程的加工（小孔、深孔、功絲）。超聲振動的銑削主軸技術成熟，實際運行良好。復合加工技術本著工序集中的原則更注重切削工具和工件的相對運動形式，能量復合加工的局限性是設備過于復雜，因此一般不采用能量復合加工。遵照著工序集中的原則，工序的操作往往在一臺設備上，一次裝夾完成較多的加工。車銑復合技術緩慢成熟，較為實用，為航天產品的制造提供了條件。

航空發動機難題是機匣、整體葉盤，解決的常用方式為切削加工和鑄造毛坯。常規方法中的立式車床和帶轉臺的五軸加工中心是主要設備，回轉體在車床上完成，進入切削中心對葉身、花邊和安裝座的加工操作，接著進入后道工序。車銑加工技術對該零件加工工藝就有較好的優化。其優點不改變最初狀態轉而進行銑削加工，減少時間損失和因調整裝夾帶來的精神損失。當然大大減少了夾具的數目。加工此類零部件所需機床為立式車銑削復合機床，直徑為800-500（mm），轉臺主軸>1000（nm）.

常規的銑削加工周期長，過程復雜，需要有粗加工，半精加工，精加工，多次翻面裝夾。難以控制的地方較多如薄壁筋、薄壁腹板、轉角、狹窄區。目前的解決方法大多是泡沫填充、對稱加工、余量細分。采用功能復合機床能夠優化工藝，實現一次裝夾且多面加工的效果。

四、復合加工技術的現實意義

航空復雜鋁合金結構的零部件生產方法和途徑是很多的。其中包含了相關的基礎知識和工作原理。復合加工技術種類繁多，因此維護工作要慎重。選用恰當的復合技術能滿足生產要求。復合加工技術有著較高精確度、低廉成本、極高的生產效率、保護環境的有點。不僅大大降低了生產周期，而且維護起來相當方便。優異的操作工藝對工程實踐有一定的指導作用。航空工業需要一個能夠同時集生產加工與一體的快速化，規模化的生產模式，復合加工技術的的運用是很大的進步。

結束語：采用復合加工技術大大提高了生產效率，優化了工藝結構，省時省力，節約不必要的開支。難加工的復合結構得到了解決，減少了不必要的加工操作。鋁合金結構部件的質量有了保障，效率也隨之提高了，對航空鋁合金產品領先其它領域發揮了重要作用。如今的航天事業大多依賴高性能的航空鋁合金結構件做支撐。復合加工技術的出現無疑是制造技術的一大突破。

參考文獻：

[1]楊守杰，戴圣龍.航空鋁合金的發展回顧與展望[N].ISTICPKU，2005（2）：19.

[2]李紅英，鄭子樵.高性能航空鋁合金結構材料的動態研究[J].湖南有色金屬，2001（4）.

[3]王旭宏，航空結構件數控加工變形及其控制策略[J].中國科技博覽，2012（30）：589.