淺議大型整體帶長桁壁板數控加工技術

劉先英

摘 要：隨著技術發展，對飛機性能要求也在逐漸提高，機翼結構與氣動要求也隨之逐漸增高。機翼結構向著薄壁化、輕量化方向發展，同時體現出了整體性特點。而從飛機裝配的角度來考慮，所有的零部件必須要實現高精度，高質量。本文就大型整體帶長桁壁板數控加工技術作簡要闡述。

關鍵詞：桁壁板 數控加工 分析

中圖分類號：TG659 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）08（b）-0008-02

飛機使用的零部件對精度要求非常高，并且隨著社會發展，飛機自身的性能也在提升，需要從結構甚至是零部件方面為其提供相應支持。作為飛機的一個組成部分，桁壁板自身的質量將會影響到飛機整體的質量與性能發揮。而確保桁壁板的制造質量則主要從材料與工藝技術兩個方面來考慮。

1 大型整體帶長桁壁板特點

此類型零部件通常應用預拉伸板材，并且在利用機械加工后進行噴丸成型處理。通過將機翼壁板開展分析，其外表結構較簡單，存有較少斜面、下陷、局部型面、孔等。與外表面相比，其內表面則比較復雜，常見結構包括臺階、斜面、下陷、槽腔、結構孔、T形肋等。其特點體現在開敞性差。壁板結構的復雜性源于其采用了長桁與壁板一體化設計，對于數控加工而言有一定的難度。

2 大型整體帶長桁壁板加工工作的難點

難點首先體現在毛料重量、外廓尺寸比較大。對于超大型毛料而言，無論是運輸或者是翻轉、吊裝都會存在一定困難。毛料吊裝入廠，在有限的空間內進行翻轉，并且在該過程中需要多次穿過機床龍門。如果吊車吊裝重量達不到要求，通常會使用多輛吊車進行作業，對于彼此之間的協調性具有非常高的要求，需要精確協調。移動時無法像普通零件一樣，其靈活性會受到一定影響。而工件長度過長會容易導致彎曲。對其進行準確定位存有較大難度。而在夾裝時，受到變形與加工應力影響，工作開展難度大，加工過程中會出現不協調情況。

壁板類組件裝配存在重構性弱、定位精度低、通用性差及卡板依賴性強等問題。壁板在工裝中定位完成后，采用內定位的裝配定位方式。為滿足壁板在工裝上定位的穩定性，采用“N-2-1”的定位方法。針對不同曲率的機身壁板的裝配要求，需配以不同角度的吸盤安裝板，以保證真空吸盤的吸附夾持效果。為了實現不同尺寸的壁板組件的柔性定位要求，壁板組件承載立柱各運動方向的定位夾持單元須可以沿水平與豎直方向獨立運動；同時每個可移動的蒙皮內形定位夾持單元能夠獨立伸出移動，以保證工裝能夠滿足不同弦高的機身壁板裝配要求。

壁板與長桁一體化設計，大部分結構都處于半封閉狀態。加工工藝難度增加。同時由于壁板在設計過程中應用了薄壁長桁形式，T形肋加工難度被增大。加工需要將長桁間的位移控制在一定范圍內，需要較高協調性。而零件在加工過程中會產生一定變形，同樣需要將變形控制在一定范圍內。在實際工作中，由于內部與外部結構存在不對稱，材料去除量有較大差異。在加工過程或者是加工結束后，工件變形情況比較嚴重。加工變形嚴重到一定程度時，就會對后期噴丸與裝配工作和造成影響。雖然在加工過程中會對變形進行控制，但是控制難度比較大，效果也不是特別理想。

對于壁板一類的零件而言，材料去除率比較大，一般情況下都會保持在90%之上。對零件加工前后尺寸的控制與前后重量控制也是工作過程中一個難點所在。整個零件加工所需要的時間比較多，加工周期長，會對機床形成較長時間的占用，在生產進度受到影響的同時，加工成本控制工作也會受到影響?？紤]到壁板存在比較多的下陷、臺階、過渡區、大量的T形結構形成的半封閉結構，工藝難度會增大，殘留與加工階差容易出現，鉗工工作量就會大量增加。

零件加工周期比較長，比一般零部件加工難度大，毛料價值也比較大。同時受到某些不確定因素影響，如機床故障、刀具不穩定性、變形控制等。研制風險比較高，而且技術在應用過程中需要克服硬件與軟件自身的局限性、不確定性因素等。對于超大型的壁板而言，由于其結構尺寸比較多，檢測工作難度大，特別是當T型肋結構大量存在時，往往難以檢測。

3 加工難點解決方案

對于大型的毛料及工件在運輸，翻轉與吊裝工作中遇到的空間限制而無法直接入廠問題，可以通過多輛汽車吊裝入場。工件移動到機床時采用雙車吊裝方式。同時需要避免工件產生彎曲。工件夾裝時可以利用壓板壓緊與真空吸附的方法。而加工過程中出現的變形則可能導致裝夾不可靠，在加工過程進行的同時需要對其可靠性進行檢查，采取相應措施。壁板尺寸超出了機床的極限行程，就需要利用雙龍門進行協調加工。通過對雙龍門協調加工進行分析與總結，該方法應用的結果能夠滿足工作需要。無論是在尺寸協調性方面，或者是加工區域劃分方面。

T形肋加工帶來的問題主要是其存在大量的半封閉結構，工藝難度增加。在實際工作的過程中，初期由于切削路線不合理影響到了加工效率，表面差階也比較大，經過一定方法改進后，尺寸與速度都能夠滿足要求。對于變形控制問題而言，可以通過多次銑平面以此來消除基準平面變形問題。第二面加工變形問題比較嚴重，影響到夾裝與吸附，零部件尺寸難以得到有效保證，對于此類問題，可以對工序進行調整，在一定程度改善。

針對加工效率問題，可以利用大功率與高速的切削方式，使用大余量切削工具，完成結構加工。對編程軌跡與切削的參數進行細化與優化，以此來減少空刀的時間。對于T形肋，選用合適的刀具并結合到工藝方法。型面精加工，則需要設置合理的切削參數，在確保表面階差在合理的范圍內時，提升工作效率。

殘余與表面控制可以利用仿真加工技術對其進行檢查控制，結合到刀具的類型與切削策略提升質量。利用工藝編程將風險控制在模擬環節，總結方法應對復雜編程。壁板類零件檢測工作內容包括了下陷深度，厚度，結構尺寸等。如果檢測點位置確定有難度可以利用數控程序劃位置點的方法。

為了解決在加工中遇到的問題，還可以在其中應用新技術，比如利用有限元仿真對變形進行預測與控制。也可以應用高速銑切加工技術。該技術與傳統相比，其優越性體現在切削力小，零件尺寸與形位精度能夠得到保障。熱變形小而精度高。平穩切削保證了零部件表面的粗糙度，加工的效率也能夠得到提升。

4 結語

大型整體帶長桁壁板數控加工會遇到多方面問題，如果在加工過程中未能對其進行合理與有效控制，就可能會影響到加工質量。而技術的發展，將新技術應用于加工工藝中，則能夠有效改善其質量問題。

參考文獻

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