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        數(shù)控加工技術(shù)在飛機(jī)制造中的應(yīng)用

        2017-10-19 15:18:33楊龍
        中國科技博覽 2017年35期
        關(guān)鍵詞:數(shù)控加工技術(shù)飛機(jī)制造技術(shù)應(yīng)用

        楊龍

        [摘 要]隨著計算機(jī)技術(shù)的日益成熟,飛機(jī)制造技術(shù)也不斷的進(jìn)行革新,此外,飛機(jī)制造中新結(jié)構(gòu)、新材料的使用也促使飛機(jī)制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新。當(dāng)前,數(shù)控加工技術(shù)以其效率高、質(zhì)量好、穩(wěn)定性強(qiáng)等優(yōu)點得到了制造企業(yè)的廣泛青睞,尤其在飛機(jī)機(jī)體零部件的制造中發(fā)揮著舉足輕重的作用,無論是整體零件還是接頭零件,其利用率均非常高,數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但大大提高了勞動生產(chǎn)率和加工效率,而且還能有效縮短加工周期。

        [關(guān)鍵詞]數(shù)控加工技術(shù);飛機(jī)制造;技術(shù)應(yīng)用

        中圖分類號:TG659 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1009-914X(2017)35-0362-01

        引言

        飛機(jī)零部件的制造和裝配是飛機(jī)制造中的核心,也是難點。飛機(jī)是由大量復(fù)雜的零部件所組成的,由于航空技術(shù)的發(fā)展和材料、加工工藝等的提升,飛機(jī)零部件也向著輕量化、復(fù)雜性強(qiáng)的方向發(fā)展,以使飛機(jī)獲得更好的性能,這也為飛機(jī)的制造帶來了極大的難度與挑戰(zhàn)。在這一過程中,應(yīng)當(dāng)積極發(fā)揮數(shù)控技術(shù)的優(yōu)勢,使飛機(jī)制造更富有效率和質(zhì)量保障。

        1 數(shù)控加工技術(shù)的作用

        數(shù)控加工技術(shù)是通過自動化、數(shù)字化的技術(shù)加工零件一種技術(shù)方式,其中主要是利用計算機(jī)控制自動化與數(shù)字化技術(shù),自動化是數(shù)控加工技術(shù)最主要的特點。數(shù)控加工技術(shù)能實現(xiàn)精度的提升,無論是時間誤差精度還是加工質(zhì)量精度,數(shù)控加工技術(shù)均能極大提高。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用不但可以保證加工零件質(zhì)量的均衡,數(shù)控加工技術(shù)還能有效減少各工序之間的周轉(zhuǎn),便于設(shè)計變更,有效降低加工周期。隨著計算機(jī)信息技術(shù)的日益成熟、制造設(shè)備的數(shù)控程度的提升,在飛機(jī)零件加工中數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用程度日益加深。

        2 飛機(jī)制造中的零件要求

        飛機(jī)零件具有外廓尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、重量輕的特點,在多個對接部位或活動面處有精度要求較高的多面體接頭類零件。同時,隨著新型材料技術(shù)的不斷發(fā)展和飛機(jī)整體強(qiáng)度重量比設(shè)計要求的不斷提高,復(fù)合材料在機(jī)中的用量也越來越大。

        2.1 整體零件

        整體零件包括機(jī)翼蒙皮壁板、機(jī)身蒙皮壁板、機(jī)翼大梁、翼肋等,此類零件一般選用2000系列或7000系列鋁合金預(yù)拉伸板材,部分翼肋零件采用鋁合金型材類原材料,零件除外廓尺寸大以外,還有多槽腔、單側(cè)或雙側(cè)理論外形等的結(jié)構(gòu)特點。大型整體零件的數(shù)控加工必須同時考慮結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性,綜合應(yīng)用高速高效加工技術(shù)和數(shù)控加工變形控制等技術(shù)。

        2.2 接頭零件

        接頭零件包括主起落架支撐接頭、擾流板鉸鏈接頭以及機(jī)翼與機(jī)身的對接接頭等,零件高度尺寸大、槽腔深、空間孔的精度和位置度要求較高。因此,對于復(fù)雜接頭類零件的數(shù)控加工,需制定合理的工藝流程,同時注重轉(zhuǎn)角插銑技術(shù)、數(shù)控鏜銑復(fù)合加工等技術(shù)的綜合應(yīng)用。

        2.3 復(fù)合材料

        碳纖維等復(fù)合材料技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用,為飛機(jī)的設(shè)計制造帶來了一片新天地,復(fù)合材料以其高耐腐蝕性和耐疲勞性等優(yōu)點,在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)中應(yīng)用越來越廣泛,如B787飛機(jī)的復(fù)合材料占整機(jī)結(jié)構(gòu)重量的50%,已經(jīng)徹底地由輔助材料變?yōu)橹鲗?dǎo)材料。復(fù)合材料的加工除鋪帶技術(shù)和纏繞技術(shù)外,數(shù)控切邊和數(shù)控鉆孔等加工技術(shù)也不可或缺,尤其是大型整體復(fù)材構(gòu)件的數(shù)控加工,其難點主要在于材料本身低的熱傳導(dǎo)性和定位夾緊的特殊性,因此,復(fù)合材料的數(shù)控加工主要體現(xiàn)在數(shù)控刀具及其應(yīng)用技術(shù)和工裝的設(shè)計制造技術(shù)上。

        3 數(shù)控加工技術(shù)在飛機(jī)制造中的應(yīng)用

        3.1 梁

        梁是飛機(jī)機(jī)翼展向、機(jī)身縱向的承力構(gòu)件,常用材料主要有高強(qiáng)度合金結(jié)構(gòu)鋼及鋁合金等,外形呈變斜角型面,截面形狀為工字形,長度大,毛坯為鋁合金預(yù)拉伸板或型材,梁既有配合槽口、結(jié)合孔,又有協(xié)調(diào)要求高的外形、交點孔及內(nèi)形結(jié)合面。這些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特點,給機(jī)械加工增加了難度,特別是加工變形問題。梁類零件的加工有以下特點:1、切削加工以銑削為主,其銑削加工占全部加工量的60%以上;2、加工尺寸精度不高,但協(xié)調(diào)要求高,如槽口、結(jié)合孔、交點孔、緣條內(nèi)結(jié)合面等之間的位置精度,加工這些有裝配要求的表面,必須符合協(xié)調(diào)依據(jù)。在數(shù)字化加工模式中,加工的最終狀態(tài)符合數(shù)學(xué)模型即可,簡化了協(xié)調(diào)關(guān)系;3、梁類零件的長度尺寸大,結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,變形是加工中的主要問題,因此校正工序在工藝流程中是必不可少的。根據(jù)梁類零件的以上特點,加工中一般選用三坐標(biāo)數(shù)控銑床進(jìn)行銑削,刀具材料通常采用硬質(zhì)合金或高速鋼。

        3.2 壁板

        壁板構(gòu)成飛機(jī)氣動外形,是飛機(jī)的主要承力件,展開后呈平板格子型,格子排列有序,并在內(nèi)表面。加工時,機(jī)床一般采用大尺寸工作臺面的數(shù)控銑床,定位面是平面,可采用通用真空夾具。由于此類零件毛坯一般為板材,切削量大、面積廣,材料利用率低,一般選用耐用度較高的高速鋼或硬質(zhì)合金刀具,并應(yīng)盡可能選擇通用標(biāo)準(zhǔn)刀具,減少專用刀具的設(shè)計與制造??紤]到對數(shù)控機(jī)床本身精度的影響和延長使用壽命,在刀具切削性能和剛性足夠好的情況下,優(yōu)先提高切削速度、增加進(jìn)給、其次是切削深度。為了控制加工變形,一般采用分層銑削的方式,并選擇對稱加工及多軌跡走刀方式,目的是使應(yīng)力均勻釋放,表面上雖然程序編制凌亂,但目的在于大面積內(nèi)進(jìn)行切削加工,防止因局部范圍內(nèi)加工引起應(yīng)力不均勻釋放,造成零件局部變形。

        3.3 框

        框類零件是飛機(jī)機(jī)身橫向結(jié)構(gòu)的主要承力件,是形成和保持機(jī)身徑向外形的主要結(jié)構(gòu),其外形以機(jī)身外形數(shù)模為制造依據(jù),整個外形曲面均是機(jī)身理論外形曲面的等距過度面??蝾惲慵拿餍问蕉酁槟杭趪鈩t用厚預(yù)拉伸板較多。加工中,除精加工外,框大部分采用三坐標(biāo)數(shù)控銑床即可進(jìn)行加工,零件裝夾均采用局部平面定位和工藝孔定位的分離式夾具。

        3.4 接頭

        接頭是飛機(jī)上的重要受力件,它要傳遞和連接飛機(jī)的各部位,因此其結(jié)構(gòu)特點是幾何形狀復(fù)雜,空間角度多,加工精度和協(xié)調(diào)性要求高,要求材料的強(qiáng)度和剛性好,抗疲勞也要好。此類零件毛坯一般為板材,加工深度大、加工中零件變形大、效率低、產(chǎn)品合格率低。為了解決變形問題,零件加工分粗、中精及精階段,并且每次加工時加工整個零件實體,使得應(yīng)力得以充分釋放。為了提高加工效率,在深層加工時采用不同加工深度的刀具聯(lián)合使用,充分發(fā)揮短刀加工效率高的加工優(yōu)勢,減少長刀的加工量,從而提高加工效率和產(chǎn)品的合格率。

        4 結(jié)語

        飛機(jī)制造技術(shù)集中體現(xiàn)了一個國家的航天領(lǐng)域技術(shù)水平,也是一個國家綜合實力的展現(xiàn),飛機(jī)制造的數(shù)控加工技術(shù)應(yīng)用是我國的重要發(fā)展,通過對先進(jìn)性飛機(jī)制造理念及技術(shù)的引進(jìn),可以解決現(xiàn)階段飛機(jī)制造過程中的問題,實現(xiàn)飛機(jī)制造成本的有效控制,提升飛機(jī)飛行的整體安全性。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 敖勇平,敖軍平.數(shù)控加工技術(shù)在模具制造中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2017,(09):21.

        [2] 孫承亮.關(guān)于飛機(jī)制造關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)的分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017,(09):124.

        [3] 李春玲,張曉軍.數(shù)控加工技術(shù)在飛機(jī)制造中的應(yīng)用[J].中國科技信息,2009,(06):144-145.endprint

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