淺議大型整體帶長桁壁板數(shù)控加工技術(shù)

劉先英

摘 要：隨著技術(shù)發(fā)展，對飛機性能要求也在逐漸提高，機翼結(jié)構(gòu)與氣動要求也隨之逐漸增高。機翼結(jié)構(gòu)向著薄壁化、輕量化方向發(fā)展，同時體現(xiàn)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(xiàn)高精度，高質(zhì)量。本文就大型整體帶長桁壁板數(shù)控加工技術(shù)作簡要闡述。

關(guān)鍵詞：桁壁板 數(shù)控加工 分析

中圖分類號：TG659 文獻標(biāo)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(fā)展，飛機自身的性能也在提升，需要從結(jié)構(gòu)甚至是零部件方面為其提供相應(yīng)支持。作為飛機的一個組成部分，桁壁板自身的質(zhì)量將會影響到飛機整體的質(zhì)量與性能發(fā)揮。而確保桁壁板的制造質(zhì)量則主要從材料與工藝技術(shù)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(yīng)用預(yù)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(jié)構(gòu)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(nèi)表面則比較復(fù)雜，常見結(jié)構(gòu)包括臺階、斜面、下陷、槽腔、結(jié)構(gòu)孔、T形肋等。其特點體現(xiàn)在開敞性差。壁板結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性源于其采用了長桁與壁板一體化設(shè)計，對于數(shù)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(xiàn)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(zhuǎn)、吊裝都會存在一定困難。毛料吊裝入廠，在有限的空間內(nèi)進行翻轉(zhuǎn)，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(yè)，對于彼此之間的協(xié)調(diào)性具有非常高的要求，需要精確協(xié)調(diào)。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(dǎo)致彎曲。對其進行準(zhǔn)確定位存有較大難度。而在夾裝時，受到變形與加工應(yīng)力影響，工作開展難度大，加工過程中會出現(xiàn)不協(xié)調(diào)情況。

壁板類組件裝配存在重構(gòu)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(nèi)定位的裝配定位方式。為滿足壁板在工裝上定位的穩(wěn)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(xiàn)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(nèi)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(shè)計，大部分結(jié)構(gòu)都處于半封閉狀態(tài)。加工工藝難度增加。同時由于壁板在設(shè)計過程中應(yīng)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(nèi)，需要較高協(xié)調(diào)性。而零件在加工過程中會產(chǎn)生一定變形，同樣需要將變形控制在一定范圍內(nèi)。在實際工作中，由于內(nèi)部與外部結(jié)構(gòu)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(jié)束后，工件變形情況比較嚴(yán)重。加工變形嚴(yán)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(chǎn)進度受到影響的同時，加工成本控制工作也會受到影響。考慮到壁板存在比較多的下陷、臺階、過渡區(qū)、大量的T形結(jié)構(gòu)形成的半封閉結(jié)構(gòu)，工藝難度會增大，殘留與加工階差容易出現(xiàn)，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(wěn)定性、變形控制等。研制風(fēng)險比較高，而且技術(shù)在應(yīng)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(jié)構(gòu)尺寸比較多，檢測工作難度大，特別是當(dāng)T型肋結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(chǎn)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(xiàn)的變形則可能導(dǎo)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(yīng)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(xié)調(diào)加工。通過對雙龍門協(xié)調(diào)加工進行分析與總結(jié)，該方法應(yīng)用的結(jié)果能夠滿足工作需要。無論是在尺寸協(xié)調(diào)性方面，或者是加工區(qū)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(jié)構(gòu)，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(jīng)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(zhǔn)平面變形問題。第二面加工變形問題比較嚴(yán)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(diào)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(jié)構(gòu)加工。對編程軌跡與切削的參數(shù)進行細化與優(yōu)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(jié)合到工藝方法。型面精加工，則需要設(shè)置合理的切削參數(shù)，在確保表面階差在合理的范圍內(nèi)時，提升工作效率。

殘余與表面控制可以利用仿真加工技術(shù)對其進行檢查控制，結(jié)合到刀具的類型與切削策略提升質(zhì)量。利用工藝編程將風(fēng)險控制在模擬環(huán)節(jié)，總結(jié)方法應(yīng)對復(fù)雜編程。壁板類零件檢測工作內(nèi)容包括了下陷深度，厚度，結(jié)構(gòu)尺寸等。如果檢測點位置確定有難度可以利用數(shù)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(yīng)用新技術(shù)，比如利用有限元仿真對變形進行預(yù)測與控制。也可以應(yīng)用高速銑切加工技術(shù)。該技術(shù)與傳統(tǒng)相比，其優(yōu)越性體現(xiàn)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(wěn)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(jié)語

大型整體帶長桁壁板數(shù)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(zhì)量。而技術(shù)的發(fā)展，將新技術(shù)應(yīng)用于加工工藝中，則能夠有效改善其質(zhì)量問題。

參考文獻

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