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超大型壁板类零件加工变形控制手艺

揭晓时间:2017-10-26 14:54

超大型壁板类零件是大飞机研制中接纳的主要结构之一,, ,,,多用于大飞机的机翼或地板等。。。。。超大型壁板由于尺寸重大,, ,,,加工去除率很高,, ,,,对加工历程中的变形举行控制是很是主要的。。。。。本文连系现实,, ,,,提出了一种整体控制超大型壁板类零件加工变形的工艺要领,, ,,,关于提高峻型壁板类零件的加工质量和效率具有很是主要的意义。。。。。

国产大飞机是我国航空工业现在和未来主要的生长偏向之一,, ,,,大飞机的研制需要相关高、精、尖手艺的支持。。。。。超大型壁板类零件是指在大飞机中普遍接纳的尺寸超大(长度偏向抵达20m)的整体壁板零件,, ,,,这种零件具有尺寸大、结构重大、精度要求高的特点,, ,,,成为大飞机结构件制造的难点之一。。。。。

超大型壁板类零件一样平常具有异型孔、增强筋条等整体结构,, ,,,由于尺寸精度要求较高,, ,,,大多接纳数控加工的手段完成制造。。。。。我国国产大飞机研制中接纳了超大型壁板类零件的结构,, ,,,其精度要求如下:腹板和筋条厚度公差为±0.15mm,, ,,,筋条高度公差为±0.2mm,, ,,,壁板外外貌贴平台,, ,,,翘曲不大于5mm,, ,,,不允许有鼓舞。。。。。关于超大型整体结构件的加工而言,, ,,,要知足以上精度要求,, ,,,必需要有科学合理的加工变形控制手艺,, ,,,以知足加工的要求。。。。。

本文对超大型壁板类零件加工变形控制手艺举行研究,, ,,,接纳了整体变形控制工艺,, ,,,并在现实加工中验证了这种整体变形控制工艺,, ,,,能够很好地控制超大型壁板类零件的变形,, ,,,总体加工精度抵达了0.2mm,, ,,,取得了很好的效果,, ,,,具有主要的工程推广应用价值。。。。。

整体加工变形控制工艺要领

1整体加工变形控制流程

对超大型壁板类零件的整体工艺举行剖析,, ,,,其毛坯接纳全尺寸的大型预拉伸铝合金板材,, ,,,最终形成“一面光面、一面结构”的非对称整体壁板类零件,, ,,,一样平常情形下,, ,,,质料去除率抵达95%左右。。。。。预拉伸铝合金板材在加工历程中形成的加工变形主要是由于剩余应力释放造成的,, ,,,特殊是尺寸超大型的结构件,, ,,,在大去除率的加工历程中,, ,,,若是不可很好地处置惩罚剩余应力释放的问题,, ,,,容易造成零件加工历程中及加工后的大变形,, ,,,从而导致尺寸超差或者产品不知足要求而报废。。。。。

如图1所示,, ,,,连系超大型壁板类零件的加工流程设置了如下的加工变形控制整体工艺流程。。。。。工艺流程包括:大余量开槽腔、定位面精加工、粗加工、自然时效、真空装夹、在线丈量余量和精加工等。。。。。其中大余量开槽腔的主要作用是释放毛坯剩余应力,, ,,,该工序不形成特征尺寸,, ,,,主要是通过快速去除大余量质料来释放毛坯自己的剩余应力,, ,,,是控制变形的要害工序; ; ;;; ;定位面精加工、粗加工和自然时效是释放粗加工剩余应力,, ,,,进一步释放剩余应力,, ,,,这一工序的加工已形成均布余量的零件毛坯,, ,,,加之自然时效的作用,, ,,,越发容易控制加工变形。。。。。真空装夹和在线丈量余量是精加工工序的工艺准备,, ,,,真空装夹是一种包管零件稳固的装夹方法,, ,,,通过在线丈量获得经由粗加工和自然时效后的余量转变情形,, ,,,从而调解加工工艺,, ,,,以包管特征尺寸的精度,, ,,,准备完成后就举行精加工工序来完成壁板的加工。。。。。

以上流程贯彻超大型壁板类零件加工的每一个工序,, ,,,每一工序都思量了释放应力和均布应力以控制零件的加工变形,, ,,,无论在不形成特征尺寸的粗加工工序照旧在控制尺寸精度的精加工工序,, ,,,都把变形控制作为零件加工的主要内容举行剖析和思量,, ,,,从而抵达整体控制加工变形的效果,, ,,,控制加工变形是包管零件加工精度的主要因素。。。。。

2释放毛坯剩余应力

超大型壁板类零件的毛坯接纳大型预拉伸铝合金板材,, ,,,毛坯整体重量可抵达5~6t,, ,,,在存放及运输历程中,, ,,,由于振动、温度转变等因素的影响,, ,,,毛坯自己容易爆发很大的变形,, ,,,对装夹定位带来很大的影响。。。。。如一块19000mm×1500mm×75mm的毛坯经由存放、运输后,, ,,,变形量最大抵达8mm,, ,,,泛起“拱起”的状态,, ,,,使得零件无法装夹到平台上去。。。。。因此,, ,,,对毛坯的变形举行处置惩罚是很是主要和须要的。。。。。

如图2所示,, ,,,接纳大余量去除余料对毛坯举行开槽的方法来消除毛坯的变形,, ,,,凭证零件的结构特征,, ,,,在包管加工余量的条件下,, ,,,去除毛坯的余料部分抵达毛坯总量的40%左右。。。。。大余量去除余料后,, ,,,毛坯的剩余应力获得很好的释放,, ,,,零件变形镌汰,, ,,,控制在1mm左右,, ,,,并且毛坯重量大大降低,, ,,,降低了零件翻面等操作带来的难题。。。。。大余量去除余料对机床和刀具没有特殊的要求,, ,,,并且加工效率较高,, ,,,不但解决了毛坯变形的问题,, ,,,并且提高了零件加工的整体效率。。。。。

3粗加工

粗加工在保存精加工余量3mm的要求下,, ,,,形成零件的基本轮廓,, ,,,零件的基本结构已经形成。。。。。经粗加工后,, ,,,对零件举行48h自然时效,, ,,,充分释放应力。。。。。粗加工主要是为了消除零件结构特征带来的应力释放而造成的变形,, ,,,粗加工后的余量要知足精加工的要求并包管精加工去除余量后不会造成大的变形,, ,,,凭证结构特点的差别,, ,,,一样平常将粗加工余量设置为3~5mm。。。。。

经由粗开毛坯和粗加工后,, ,,,零件毛坯的剩余应力90%以上都获得了释放和均布,, ,,,并形成了以零件理论尺寸为基础、均布3~5mm余量的“模坯”,, ,,,在这种情形下,, ,,,才华知足精加工的要求,, ,,,在小余量精加工的情形下才华包管零件的加工精度。。。。。

4精加工准备

粗加工竣事后,, ,,,对零件举行自然时效,, ,,,然后举行真空装夹。。。。。由于零件长度偏向沿毛坯的纤维偏向,, ,,,在毛坯出去余料及粗加工历程中,, ,,,切削偏向也主要是沿纤维偏向,, ,,,以是在零件长度偏向变形量稍大,, ,,,为知足精度要求需在精加工前举行判断并调解精加工工艺。。。。。

如图3所示,, ,,,应用在线丈量手艺在机床工位上对零件两头举行在线检测,, ,,,丈量粗加工效果,, ,,,为精加工做准备[1]。。。。。凭证现实零件的伸长或缩短的变形量,, ,,,预判最后零件的变形情形,, ,,,再响应调解加工两头的偏移量,, ,,,以抵达对零件最终零件伸长或缩短量的控制。。。。。现实加工历程中通过该方法将最大的伸长或缩短的变形0.5mm控制到0.2mm以内,, ,,,抵达了较量好的效果。。。。。

5精加工工艺

通过精加工将形成零件的最终尺寸,, ,,,因此精加工历程是很是主要的。。。。。由于零件尺寸重大,, ,,,并且结构相对较重大,, ,,,以是在精加工历程中要对工艺举行科学的设置。。。。。如图4所示,, ,,,划分对某局部结构举行加工历程的等效剖析,, ,,,单向的加工容易造成零件应力“推积”而造成变形积累。。。。。对加工的顺序举行调解安排,, ,,,接纳往复加工的方法能够很好地均化应力而镌汰变形,, ,,,其效果是很是显着的。。。。。因此制订精加工工艺时,, ,,,接纳“局部往复、总体无序”的加工方法,, ,,,把零件分为几个区域,, ,,,区域内接纳往复加工的方法,, ,,,区域间接纳对称的顺序,, ,,,从而镌汰零件的变形。。。。。

另外,, ,,,超大型壁板类零件长径比很大,, ,,,加工历程中容易造成零件侧弯,, ,,,导致真空走漏,, ,,,零件反弹,, ,,,从而造成零件加工超差。。。。。以是控制零件的侧弯也是很是主要的,, ,,,为包管加工的稳固性,, ,,,在加工历程中接纳多个限位插销定位零件的方法来避免侧弯。。。。。

加工变形控制效果

以上连系工程实践对超大型壁板的变形问题举行了剖析,, ,,,并提出了一套加工变形整体控制工艺要领。。。。。超大型壁板类零件加工变形整体控制工艺要领的思绪是把变形控制贯串于整个加工工艺中去,, ,,,从工艺编程到现场加工控制,, ,,,全历程地有针对性地调解工艺要领,, ,,,通过应用在线丈量等手艺检测加工效果,, ,,,剖析加工的变形量并反响于加工工艺,, ,,,从而形成加工闭环系统。。。。。

全历程加工变形控制的思绪适用于尺寸大、结构重大、加工周期长、造价腾贵的结构件的加工,, ,,,关于此类零件而言,, ,,,加工变形控制直接决议了加工效果。。。。。关于大飞机研制而言,, ,,,超大型壁板类零件的加工精度有很是主要的意义,, ,,,以是控制加工变形是很是主要的。。。。。这种控制加工变形的工艺要领也是具有主要意义的。。。。。

实践生产批注,, ,,,零件长度抵达19m左右的超大型壁板类零件应用整体加工变形控制的工艺,, ,,,变形问题获得了很好的解决,, ,,,零件整体加工精度抵达0.2mm左右,, ,,,抵达了大飞机研制的要求,, ,,,这种加工变形控制要领也有很好的推广应用价值。。。。。

竣事语

本文研究了超大型壁板类零件加工变形的控制手艺,, ,,,从整体上思量零件加工变形控制,, ,,,从毛坯处置惩罚、粗加工到精加工接纳合理步伐控制零件变形,, ,,,包管零件的加工精度。。。。。超大型壁板类零件加工变形控制手艺周全思量了零件加工变形控制的每一工序,, ,,,这种加工变形的控制要领具有很好的推广应用价值,, ,,,在其他大型结构件加工中这种控制要领能包管零件的加工精度和性能。。。。。该手艺的研究应用对我国大飞机的研制具有主要意义。。。。。


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