浅议大型整体带长桁壁板数控加工技术

刘先英

摘 要：随着技术发展，对飞机性能要求也在逐渐提高，机翼结构与气动要求也随之逐渐增高。机翼结构向着薄壁化、轻量化方向发展，同时体现出了整体性特点。而从飞机装配的角度来考虑，所有的零部件必须要实现高精度，高质量。本文就大型整体带长桁壁板数控加工技术作简要阐述。

关键词：桁壁板 数控加工 分析

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）08（b）-0008-02

飞机使用的零部件对精度要求非常高，并且随着社会发展，飞机自身的性能也在提升，需要从结构甚至是零部件方面为其提供相应支持。作为飞机的一个组成部分，桁壁板自身的质量将会影响到飞机整体的质量与性能发挥。而确保桁壁板的制造质量则主要从材料与工艺技术两个方面来考虑。

1 大型整体带长桁壁板特点

此类型零部件通常应用预拉伸板材，并且在利用机械加工后进行喷丸成型处理。通过将机翼壁板开展分析，其外表结构较简单，存有较少斜面、下陷、局部型面、孔等。与外表面相比，其内表面则比较复杂，常见结构包括台阶、斜面、下陷、槽腔、结构孔、T形肋等。其特点体现在开敞性差。壁板结构的复杂性源于其采用了长桁与壁板一体化设计，对于数控加工而言有一定的难度。

2 大型整体带长桁壁板加工工作的难点

难点首先体现在毛料重量、外廓尺寸比较大。对于超大型毛料而言，无论是运输或者是翻转、吊装都会存在一定困难。毛料吊装入厂，在有限的空间内进行翻转，并且在该过程中需要多次穿过机床龙门。如果吊车吊装重量达不到要求，通常会使用多辆吊车进行作业，对于彼此之间的协调性具有非常高的要求，需要精确协调。移动时无法像普通零件一样，其灵活性会受到一定影响。而工件长度过长会容易导致弯曲。对其进行准确定位存有较大难度。而在夹装时，受到变形与加工应力影响，工作开展难度大，加工过程中会出现不协调情况。

壁板类组件装配存在重构性弱、定位精度低、通用性差及卡板依赖性强等问题。壁板在工装中定位完成后，采用内定位的装配定位方式。为满足壁板在工装上定位的稳定性，采用“N-2-1”的定位方法。针对不同曲率的机身壁板的装配要求，需配以不同角度的吸盘安装板，以保证真空吸盘的吸附夹持效果。为了实现不同尺寸的壁板组件的柔性定位要求，壁板组件承载立柱各运动方向的定位夹持单元须可以沿水平与竖直方向独立运动；同时每个可移动的蒙皮内形定位夹持单元能够独立伸出移动，以保证工装能够满足不同弦高的机身壁板装配要求。

壁板与长桁一体化设计，大部分结构都处于半封闭状态。加工工艺难度增加。同时由于壁板在设计过程中应用了薄壁长桁形式，T形肋加工难度被增大。加工需要将长桁间的位移控制在一定范围内，需要较高协调性。而零件在加工过程中会产生一定变形，同样需要将变形控制在一定范围内。在实际工作中，由于内部与外部结构存在不对称，材料去除量有较大差异。在加工过程或者是加工结束后，工件变形情况比较严重。加工变形严重到一定程度时，就会对后期喷丸与装配工作和造成影响。虽然在加工过程中会对变形进行控制，但是控制难度比较大，效果也不是特别理想。

对于壁板一类的零件而言，材料去除率比较大，一般情况下都会保持在90%之上。对零件加工前后尺寸的控制与前后重量控制也是工作过程中一个难点所在。整个零件加工所需要的时间比较多，加工周期长，会对机床形成较长时间的占用，在生产进度受到影响的同时，加工成本控制工作也会受到影响。考虑到壁板存在比较多的下陷、台阶、过渡区、大量的T形结构形成的半封闭结构，工艺难度会增大，残留与加工阶差容易出现，钳工工作量就会大量增加。

零件加工周期比较长，比一般零部件加工难度大，毛料价值也比较大。同时受到某些不确定因素影响，如机床故障、刀具不稳定性、变形控制等。研制风险比较高，而且技术在应用过程中需要克服硬件与软件自身的局限性、不确定性因素等。对于超大型的壁板而言，由于其结构尺寸比较多，检测工作难度大，特别是当T型肋结构大量存在时，往往难以检测。

3 加工难点解决方案

对于大型的毛料及工件在运输，翻转与吊装工作中遇到的空间限制而无法直接入厂问题，可以通过多辆汽车吊装入场。工件移动到机床时采用双车吊装方式。同时需要避免工件产生弯曲。工件夹装时可以利用压板压紧与真空吸附的方法。而加工过程中出现的变形则可能导致装夹不可靠，在加工过程进行的同时需要对其可靠性进行检查，采取相应措施。壁板尺寸超出了机床的极限行程，就需要利用双龙门进行协调加工。通过对双龙门协调加工进行分析与总结，该方法應用的结果能够满足工作需要。无论是在尺寸协调性方面，或者是加工区域划分方面。

T形肋加工带来的问题主要是其存在大量的半封闭结构，工艺难度增加。在实际工作的过程中，初期由于切削路线不合理影响到了加工效率，表面差阶也比较大，经过一定方法改进后，尺寸与速度都能够满足要求。对于变形控制问题而言，可以通过多次铣平面以此来消除基准平面变形问题。第二面加工变形问题比较严重，影响到夹装与吸附，零部件尺寸难以得到有效保证，对于此类问题，可以对工序进行调整，在一定程度改善。

针对加工效率问题，可以利用大功率与高速的切削方式，使用大余量切削工具，完成结构加工。对编程轨迹与切削的参数进行细化与优化，以此来减少空刀的时间。对于T形肋，选用合适的刀具并结合到工艺方法。型面精加工，则需要设置合理的切削参数，在确保表面阶差在合理的范围内时，提升工作效率。

残余与表面控制可以利用仿真加工技术对其进行检查控制，结合到刀具的类型与切削策略提升质量。利用工艺编程将风险控制在模拟环节，总结方法应对复杂编程。壁板类零件检测工作内容包括了下陷深度，厚度，结构尺寸等。如果检测点位置确定有难度可以利用数控程序划位置点的方法。

为了解决在加工中遇到的问题，还可以在其中应用新技术，比如利用有限元仿真对变形进行预测与控制。也可以应用高速铣切加工技术。该技术与传统相比，其优越性体现在切削力小，零件尺寸与形位精度能够得到保障。热变形小而精度高。平稳切削保证了零部件表面的粗糙度，加工的效率也能够得到提升。

4 结语

大型整体带长桁壁板数控加工会遇到多方面问题，如果在加工过程中未能对其进行合理与有效控制，就可能会影响到加工质量。而技术的发展，将新技术应用于加工工艺中，则能够有效改善其质量问题。

参考文献

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