C919成功首飛說(shuō)明大飛機(jī)國(guó)產(chǎn)化不是夢(mèng)，飛機(jī)復(fù)合材料和關(guān)鍵零部件100%國(guó)產(chǎn)化也是遲早的事情，但是目前仍然存在一些技術(shù)難題，今天讓我們一起來(lái)探討一下飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的工藝特點(diǎn)與加工難點(diǎn)，以及實(shí)際加工中遇到的問(wèn)題與解決辦法。

    飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件

    飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件是構(gòu)成飛機(jī)機(jī)體骨架和氣動(dòng)外形的重要組成部分，它們品種繁多、形狀復(fù)雜、材料各異。為了減輕重量，進(jìn)行的強(qiáng)度設(shè)計(jì)，往往在結(jié)構(gòu)件上形成各種復(fù)雜型腔。

    與一般機(jī)械零件相比具有的特點(diǎn)：加工難度大，制造水平高，行位精度要求高，嚴(yán)格的重量控制、嚴(yán)格的壽命使用要求。

    飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件的主要類(lèi)型：

    （1）整體壁板。

    （2）整體梁類(lèi)零件。

    （3）整體框、肋類(lèi)零件。

    （4）整體骨架類(lèi)、接頭類(lèi)零件。

    （5）擠壓型材和變截面桁條類(lèi)零件。

    過(guò)去飛機(jī)機(jī)體主要部分都由鈑金零件裝配而成，而后來(lái)隨著飛機(jī)性能的不斷提高，整體結(jié)構(gòu)日益增多。由于整體框、梁、肋的出現(xiàn)及整體壁板結(jié)構(gòu)的廣泛應(yīng)用，機(jī)械加工零件的類(lèi)型和品種日益增加，在某些類(lèi)型飛機(jī)的生產(chǎn)中，機(jī)械加工零件所占勞動(dòng)量比重已超過(guò)鈑金成形零件件，而且飛機(jī)工廠設(shè)備和廠房布局也由此相應(yīng)有所改變。例如如有些客機(jī)的整體結(jié)構(gòu)件占機(jī)身重量的65％，因此整體結(jié)構(gòu)件在航空航天領(lǐng)域發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

    整體結(jié)構(gòu)件與舊式鉚接結(jié)構(gòu)相比有如下優(yōu)點(diǎn)：

    （1）氣動(dòng)性能方面：外形準(zhǔn)確，對(duì)稱(chēng)性好；

    （2）強(qiáng)度方面：剛性好，比強(qiáng)度高，可減輕重量（約15%~20%），氣密性好；

    （3）工藝和經(jīng)濟(jì)效益方面：大大減少零件和連接件數(shù)量，裝配后變形小，可使部件成本降低50％左右。

    飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件主要工藝

Harvi Ultra 8X 銑刀的金屬移除率達(dá)

1003 cm3/min

創(chuàng)下

鈦合金金屬移除率的世界紀(jì)錄

    1.飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件的外形多數(shù)與飛機(jī)外形有關(guān)，有復(fù)雜的裝配協(xié)調(diào)關(guān)系，精度要求較高。

    當(dāng)骨架和蒙皮均為大厚度的整體結(jié)構(gòu)時(shí)：若蒙皮和貼合的骨架有較大的裝配間隙，就會(huì)發(fā)生很大的裝配應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致飛機(jī)強(qiáng)度和壽命的降低。如在組裝時(shí)加相應(yīng)尺寸的調(diào)整墊片作為補(bǔ)償，裝配工時(shí)增多，周期延長(zhǎng)，加墊過(guò)多也會(huì)影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和飛機(jī)壽命。

    2.多數(shù)整體結(jié)構(gòu)件尺寸大，形狀復(fù)雜，加工技術(shù)難度大。

    尺寸大：大型的整體壁板有的長(zhǎng)達(dá)30m左右，毛坯重3～4t，大型機(jī)身整體框約6×3m，毛坯重約2t，小型機(jī)身框約2×2m，毛坯重1t，必須配置大型機(jī)加機(jī)床和相應(yīng)的裝卸、搬運(yùn)等設(shè)備。

    形狀復(fù)雜：整體結(jié)構(gòu)件多數(shù)為板塊狀，其輪廊外形部位一般均與飛機(jī)機(jī)體復(fù)雜的外形有關(guān)，如梁、框、肋等平面零件周邊外形角度變化較大，因此，加工的開(kāi)敞性差，工作量大，加工技術(shù)難度大。

    一個(gè)中等復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)件的加工工序約需要100道以上按40架一批，每批的制造工時(shí)達(dá)10萬(wàn)小時(shí)，制造周期需10~12個(gè)月。

    3.整體結(jié)構(gòu)件的材料大部分采用航空用的鋁合金，高強(qiáng)度合金鋼、鈦合金和復(fù)合材料。

    鋁合金整體結(jié)構(gòu)件的毛坯有模鍛和預(yù)拉伸厚板材兩種。平面類(lèi)整體壁板、框、肋、梁的鋁合金零件大部分采用拉伸的厚板材，在板材厚度允許的情況下，盡量不采用模鍛毛坯。

    其主要原因是：

    （1）模鍛毛坯需要較高的模具費(fèi)用。

    （2）模鍛毛坯成形過(guò)程中殘留的內(nèi)應(yīng)力大，工序和工時(shí)都增多，周期也延長(zhǎng)。

    （3）模鍛毛坯，經(jīng)切削加工后與預(yù)拉伸板材切削加工后的強(qiáng)度性能相比提高并不顯著。

    實(shí)際加工中遇到的問(wèn)題與解答

    問(wèn)： 我們?cè)诩庸ず娇珍X板，大約400*1500*8mm，平面0.05很難達(dá)到，有什么好的刀具或解決方案？

    答：這種零件保證平面度的關(guān)鍵在于夾緊方式，不能用鉗口夾緊方式，在外力去除后，零件在內(nèi)應(yīng)力作用下肯定會(huì)發(fā)生變形。國(guó)外流行一種真空吸附的夾 具進(jìn)行夾持，留0.2-0.3mm余量精加工，可控制變形，面銑刀進(jìn)給放慢，減小切削力。

    問(wèn)：加工槽型件，車(chē)1.29的R，厚度最小值為0.8。如何能保證4.4加減0.02的槽寬，在切斷后槽寬不變 ？

    答：厚度R0.8的屬于超薄的壁厚，正常切削產(chǎn)生變形的風(fēng)險(xiǎn)很高，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)零件加工當(dāng)中，需要采取一些輔助手段提高剛性，例如人工加厚，加墊板，或者灌低溫合金。

    問(wèn)：在加工高溫合金方面有沒(méi)有獨(dú)特的設(shè)計(jì)？還是斷續(xù)加工，AP1.5，車(chē)削加工，現(xiàn)在給客戶(hù)用的是加工不銹鋼的材質(zhì)與槽型有解決方案么？

    答：高溫合金斷續(xù)切削關(guān)鍵在于刀片的槽型，Ap1.5的話(huà)可以選用負(fù)角刀片，使用肯納的MS槽型或者UP槽型（詳見(jiàn)肯納刀具樣本）。

    問(wèn)：老師什么方法可以更好的解決切削熱，降低刀具負(fù)荷，獲得更好的表面質(zhì)量？

    答：如果你說(shuō)的解決鈦合金的加工的切削熱的話(huà)，首先冷卻是必不可少的，冷卻壓力盡量高于  30bar，另外刀片的材質(zhì)選用抗熱沖擊性能好的材質(zhì)，如果表面質(zhì)量要求比較高的話(huà)，可以采用肯納的KCSM40材質(zhì)，PVD涂層TiALN/TIN。

    問(wèn)：薄壁加工怎樣更好的保證尺寸的精確性？

    答：薄壁件加工主要注意的因素很多，對(duì)于銑削來(lái)說(shuō)，刀具選擇，夾持方式，走刀路徑都需要注意。

    問(wèn)：老師講的這種刀柄剛性很好！不過(guò)適合什么類(lèi)型的機(jī)床主軸？

    答：KM4X的原理與HSK主軸類(lèi)似，都是通過(guò)過(guò)盈量和端面接觸提高主軸連接剛性，而KM4x的過(guò)盈量更大，抗彎性能更好替換HSK主軸的設(shè)備的情況比較多。

    問(wèn)：老設(shè)備能用嗎？

    答：老設(shè)備指的是怎樣的設(shè)備，需要數(shù)據(jù)與信息定義。

    問(wèn)：在加工的過(guò)程中采用哪種夾具更有優(yōu)勢(shì)？

    答：不同的夾具有不同的適用場(chǎng)合，不能一概而論。

    問(wèn)：最大轉(zhuǎn)速能達(dá)到多少？

    答：最大轉(zhuǎn)速取決于機(jī)床，而不是刀具，KM4x動(dòng)平衡等級(jí)是G2.5/15000RPM。

    問(wèn)：這種柄的動(dòng)態(tài)剛性怎樣？

    答：KM4X柄的動(dòng)平衡等級(jí)是G2.5/15000rpm,本身抗彎能力很強(qiáng)，強(qiáng)于HSK刀柄，所謂動(dòng)態(tài)剛性指的是切削時(shí)機(jī)床抵抗振動(dòng)的能力，除了與刀具相關(guān)外還與機(jī)床各部件的機(jī)械性能有關(guān)。

    問(wèn)：有碳纖維加工刀具介紹嗎？

    答：肯納擁有加工碳纖維材料的刀具產(chǎn)品，請(qǐng)聯(lián)系肯納當(dāng)?shù)毓こ處熁蚴跈?quán)經(jīng)銷(xiāo)商。根據(jù)您的具體需求介紹相應(yīng)的刀具。

    問(wèn)：刀片的實(shí)際工作前角是多大？

    答：不同種刀片的工作前角不同，取決于選擇何種刀片。

    問(wèn)：銑鈦合金的壽命怎樣？

    答：銑削鈦合金的具體壽命在視頻當(dāng)中有，切寬切深不同，壽命也不同。

    問(wèn)：冷卻壓力及流量多少？

    答：冷卻壓力至少30bar以上，越大越好。

    問(wèn)：如果玉米銑有一片破損是不是要全部更換刀片？

    答：刀片磨損有先后是正常的，因?yàn)楣畹脑颍瑥较蛑睆綍?huì)有高有低，不會(huì)影響正常切削，但是磨損與崩裂是不一樣的。

    問(wèn)：怎么沒(méi)有中噴呢？

    答：玉米銑刀主要用于銑槽或者側(cè)銑，冷卻液都針對(duì)每個(gè)刀片的刃口，中心不需要噴。

    問(wèn)：刀片什么材質(zhì)呢？

    答：刀片材質(zhì)是肯納的KCSM40，PVD TiALN/TiN 涂層，具有良好的抗熱沖擊性。

    問(wèn)：Harvi Ultra 8X這刀有幾個(gè)刃？

    答：刀片有8個(gè)刃，刀體的刃數(shù)由直徑?jīng)Q定。

    問(wèn)：加工鈦合金材料是涂層需要有什么注意嗎？

    答：加工鈦合金的涂層需要有良好的抗熱沖擊性。

    問(wèn)：鋸片銑刀的鎖緊螺母，在換掉的情況下，怎么取下？

    答：無(wú)法確定你說(shuō)的是哪種鋸片銑刀，肯納的鋸片銑刀是通過(guò)刀體的彈性變形裝卸刀片，不需要鎖緊螺母，只需要一個(gè)扳手。

    問(wèn)：這種刀具精加工時(shí)用cam軟件分析受力與變形情況怎樣？

    答：精加工的效果可以通過(guò)檢驗(yàn)工件來(lái)印證，HavillII 5倍徑刃長(zhǎng)的銑刀精銑鈦合金側(cè)面的直線(xiàn)度是0.03mm。

    問(wèn)：壁面加工精度度怎樣？ 粗糙度怎樣？Harvi Ultra 8X玉米銑刀？

    答：玉米銑刀加工粗糙度Ra6.3，玉米銑刀加工后的表面粗糙度往往不是最關(guān)鍵的。

    問(wèn)：鋁合金材料加工完后零件表面的平面度及壁厚尺寸一致性怎樣？

    答：精加工鋁合金的平面度一般在0.05mm，平面度是形狀公差，面積越大越難保證刀片式的銑刀一般用來(lái)挖鋁合金型腔，屬于粗加工與半精加工。

    問(wèn)：轉(zhuǎn)速這么高，對(duì)鋁合金來(lái)說(shuō)不會(huì)糊刀么？

    答：刀片與刃口都經(jīng)過(guò)拋光處理過(guò)，加上高壓冷卻，高速加工鋁合金排屑效果很好。

    問(wèn)：加工中的不確定性問(wèn)題通過(guò)什么控制技術(shù)與算法來(lái)解決呢？

    答：加工中出現(xiàn)的問(wèn)題有些體現(xiàn)在刀具上，有些體現(xiàn)在工件上，都會(huì)有相對(duì)應(yīng)的方式解決所有問(wèn)題都會(huì)有一個(gè)體現(xiàn)方式，需要具體分析。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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