飛機結(jié)構(gòu)件制造工藝演示文稿

飛機結(jié)構(gòu)件制造工藝演示文稿現(xiàn)在是1頁\一共有108頁\編輯于星期四優(yōu)選飛機結(jié)構(gòu)件制造工藝現(xiàn)在是2頁\一共有108頁\編輯于星期四本章內(nèi)容3.1概述3.2飛機整體結(jié)構(gòu)主要工藝特點3.3整體壁板的制造3.4框、肋、梁類整體零件的制造3.5大型骨架類零件的制造3.6擠壓型材和桁條零件的機械加工3.7數(shù)控加工技術(shù)現(xiàn)在是3頁\一共有108頁\編輯于星期四3.1概述飛機整體結(jié)構(gòu)件是構(gòu)成飛機機體骨架和氣動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，進行等強度設(shè)計，往往在結(jié)構(gòu)件上形成各種復(fù)雜型腔。與一般機械零件相比，加工難度大，制造水平要求高。例如壁板、梁、框、座艙蓋骨架等結(jié)構(gòu)件由構(gòu)成飛機氣動外形的流線型曲面、各種異形切面、結(jié)合槽口、交點孔組合成復(fù)雜的實體。結(jié)構(gòu)件加工不但形位精度要求高，而且有嚴格的重量控制和使用壽命要求。由于現(xiàn)代飛機性能的不斷提高，整體結(jié)構(gòu)件成為廣泛采用的主要承力構(gòu)件?，F(xiàn)在是4頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是5頁\一共有108頁\編輯于星期四3.1概述過去飛機機體主要部分都由鈑金零件裝配而成，而后來隨著飛機性能的不斷提高，整體結(jié)構(gòu)（integralstructure）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，機械加工零件的類型和品種日益增加，在某些類型飛機的生產(chǎn)中，機械加工零件所占勞動量比重已超過鈑金成形零件，而且飛機工廠設(shè)備和廠房布局也由此相應(yīng)有所改變。例如協(xié)和號超音速客機的整體結(jié)構(gòu)件占機身重量的65%整體結(jié)構(gòu)件主要有：蒙皮件+骨架件==〉整體壁板骨架件+骨架件==〉整體梁、框、肋等現(xiàn)在是6頁\一共有108頁\編輯于星期四3.1概述

飛機制造業(yè)之所以為什么大量采用整體結(jié)構(gòu)件，主要是由于整體結(jié)構(gòu)件與舊式鉚接結(jié)構(gòu)相比有如下優(yōu)點：（1）氣動性能方面：外形準確，對稱性好；（2）強度方面：剛性好，比強度高，可減輕重量（約15%~20%），氣密性好；（3）工藝和經(jīng)濟效益方面：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。現(xiàn)在是7頁\一共有108頁\編輯于星期四3.1概述飛機整體結(jié)構(gòu)件的主要類型有：（1）整體壁板（2）整體梁類零件。（3）整體框、肋類零件（4）整體骨架類、接頭類零件（5）擠壓型材和變截面桁條類零件現(xiàn)在是8頁\一共有108頁\編輯于星期四

格魯門公司的F—14戰(zhàn)斗機采用的整體壁板是用鈦合金制造的，它的蒙皮壁板與變后掠用的轉(zhuǎn)軸接耳構(gòu)成一體。現(xiàn)在是9頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是10頁\一共有108頁\編輯于星期四轟六整體壁板在飛機上的位置現(xiàn)在是11頁\一共有108頁\編輯于星期四ARJ21飛機機翼下中壁板零件。壁板由21個口框、口框加強區(qū)、肋加強區(qū)、長桁加強區(qū)、雙向削斜變厚度蒙皮等構(gòu)成，各加強區(qū)形成縱橫交錯的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加強區(qū)厚度和口框面積占整個壁板面積的46％，壁板最厚處達11.8mm，而最薄處僅2mm。ARJ21飛機機翼下中壁板零件現(xiàn)在是12頁\一共有108頁\編輯于星期四整體梁現(xiàn)在是13頁\一共有108頁\編輯于星期四整體框幻影F1機身框幻影F1機身框，整體框是由尺寸為1.8×2m，厚80mm的軋制板坯整體切削加工出來的，框與加強條構(gòu)成一個整體，加工后的成品重量只有毛板坯重量的10%。這種大型整體框若采用舊式鈑金結(jié)構(gòu)，則所用零件約為1000件（包括連接件），所需鉚接工時為100～150h飛機上典型整體框現(xiàn)在是14頁\一共有108頁\編輯于星期四JSF整體框JSF整體框的位置現(xiàn)在是15頁\一共有108頁\編輯于星期四其它整體骨架件天窗、座艙骨架雙曲線外形，骨架結(jié)構(gòu)大部分為變截面、變角度的扭曲框架和接頭現(xiàn)在是16頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是17頁\一共有108頁\編輯于星期四3.2飛機整體結(jié)構(gòu)件主要工藝特點飛機整體結(jié)構(gòu)件的外形多數(shù)與飛機外形有關(guān)，有復(fù)雜的裝配協(xié)調(diào)關(guān)系，精度要求較高。對薄蒙皮和鉚接骨架的分散式結(jié)構(gòu)：薄蒙皮剛性很差，蒙皮和貼合的骨架的配合允許有較大容差，如殲擊機為±0.25mm，在裝配應(yīng)力不是很大的情況下，可以裝配出合格的產(chǎn)品對骨架和蒙皮均為大厚度的整體結(jié)構(gòu)：若蒙皮和貼合的骨架有較大的裝配間隙，就會發(fā)生很大的裝配應(yīng)力，從而產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，甚至?xí)?dǎo)致飛機強度和壽命的降低。如在組裝時加相應(yīng)尺寸的調(diào)整墊片作為補償，裝配工時增多，周期延長，加墊過多也會影響結(jié)構(gòu)強度和飛機壽命。因此，整體結(jié)構(gòu)件精度要求較高現(xiàn)在是18頁\一共有108頁\編輯于星期四3.2飛機整體結(jié)構(gòu)件主要工藝特點多數(shù)整體結(jié)構(gòu)件尺寸大，形狀復(fù)雜，加工技術(shù)難度大。其中梁類整體件還有縱向剛性較差的特點。

尺寸大：大型的整體壁板有的長達30m左右，毛坯重3～4t，大型機身整體框約6×3m，毛坯重約2t，小型機身框約2×2m，毛坯重1t，必須配置大型機加機床和相應(yīng)的裝卸、搬運等設(shè)備。形狀復(fù)雜：整體結(jié)構(gòu)件多數(shù)為板塊狀，其輪廓外形部位一般均與飛機機體復(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，具有空間立體形狀的骨架零件的外形一般為復(fù)雜立體曲面。內(nèi)部結(jié)構(gòu)多為縱橫交錯的筋條。因此，加工的開敞性差，工作量大，加工技術(shù)難度大

一個中等復(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，每批的制造工時達10萬小時，制造周期需10～12個月。現(xiàn)在是19頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板

壁板的外形尺寸大，壁板變厚度、非等截面，成型后底面壁薄、筋條高、結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)化，加工完成后材料去除率大，易發(fā)生變形。天窗、座艙骨架

天窗、座艙骨架為全數(shù)控加工的雙曲線外形，骨架結(jié)構(gòu)大部分為變截面、變角度的扭曲框架和接頭。從零件結(jié)構(gòu)上分析，屬于多曲面、變斜面、薄壁類零件，加工后極易發(fā)生變形。用傳統(tǒng)加工手段根本無法加工成型，只有采用五坐標高速數(shù)控加工技術(shù)才能完成。梁、框、肋零件的腹板、筋和外形緣條最小厚度僅有1～2mm，不易裝夾，銑切加工時，零件易振動，如是鍛件毛坯，加工后變形量大，若加工的工步和切削參數(shù)選用不當，板面的翹曲可達幾十mm?，F(xiàn)在是20頁\一共有108頁\編輯于星期四3.2飛機整體結(jié)構(gòu)件主要工藝特點整體結(jié)構(gòu)件的材料大部分采用航空用的鋁合金，高強度合金鋼、鈦合金和復(fù)合材料

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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。平面類整體壁板、框、肋、梁的鋁合金零件大部分采用預(yù)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：模鍛毛坯需要較高的模具費用模鍛毛坯成形過程中殘留的內(nèi)應(yīng)力大，工序和工時都增多，周期也延長模鍛毛坯，經(jīng)切削加工后與預(yù)拉伸板材切削加工后的強度性能相比提高并不顯著現(xiàn)在是21頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是22頁\一共有108頁\編輯于星期四3.2飛機整體結(jié)構(gòu)件主要工藝特點目前，整體結(jié)構(gòu)件發(fā)展中存在一些問題：為了切除大量金屬，必須配備價格昂貴的大型設(shè)備以及大型加工專用機床；除采用熱輾平板做毛坯的方案以外，其他型式的毛坯一般供應(yīng)較困難，加工毛坯用的工藝設(shè)備制造周期長，費用貴；從“破損安全”觀點看，產(chǎn)生裂紋后擴展較快，不如鉚接結(jié)構(gòu)，更不如膠接結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在是23頁\一共有108頁\編輯于星期四3.3整體壁板的制造現(xiàn)在是24頁\一共有108頁\編輯于星期四3.3整體壁板的制造現(xiàn)在是25頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的類型平行筋條類放射筋條類網(wǎng)格筋條類平行放射筋條類點輻射筋條類（1）按筋條在腹板上的分布特點分類現(xiàn)在是26頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的類型（2）按橫向剖面形狀分類現(xiàn)在是27頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的制造過程方案一：毛坯生產(chǎn)（制坯）后先進行切削加工，經(jīng)過矯正，然后成形加工，最后光整加工和表面處理。方案二：毛坯生產(chǎn)（制坯）后先成形加工，然后化學(xué)銑切，然后矯正，最后光整加工和表面處理。（也可以先化銑后成形加工）?，F(xiàn)在是28頁\一共有108頁\編輯于星期四模鍛自由鍛擠壓鑄造熱軋

整體壁板的毛坯可用熱軋、擠壓、模鍛、壓鑄等不同方法制造。1.毛坯供應(yīng)現(xiàn)在是29頁\一共有108頁\編輯于星期四自由鍛壁板毛坯機械加工量材料利用率熱軋預(yù)拉伸板：熱軋平板須經(jīng)過預(yù)拉伸處理，可消除殘余應(yīng)力現(xiàn)在是30頁\一共有108頁\編輯于星期四擠壓成型機壁板毛坯機械加工量生產(chǎn)率擠壓壁板現(xiàn)在是31頁\一共有108頁\編輯于星期四鍛模大噸位液壓機壁板毛坯機械加工量設(shè)備、模具、成本需要現(xiàn)在是32頁\一共有108頁\編輯于星期四鑄造壁板毛坯機械加工量成本材料利用率現(xiàn)在是33頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的毛坯類型及特點現(xiàn)在是34頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的切削加工1、方法：以銑削為主2、設(shè)備：通用銑床=〉仿形銑床=〉數(shù)控銑床采用通用銑床—靠人工手動操縱，按劃線加工，使用轉(zhuǎn)盤式、傾斜式夾具及專用刀具，加工的范圍廣，通用性較大。但加工曲面部分十分困難，精度不高，加工工時很長。采用仿形銑床—利用靠模頭跟蹤靠模板的外形，即可加工形狀復(fù)雜的工件。靠模頭可分機械式、電氣式及液壓式。首先必須制造靠模，難以滿足高精度整體結(jié)構(gòu)件的要求?，F(xiàn)在是35頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的切削加工而對于形狀和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的整體結(jié)構(gòu)件來說，數(shù)控加工比重逐步增大，當前國內(nèi)主機廠幾乎不再購買傳統(tǒng)通用機床?，F(xiàn)在是36頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是37頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的切削加工數(shù)控加工過程：現(xiàn)在是38頁\一共有108頁\編輯于星期四六坐標臥式數(shù)控銑鏜床五坐標數(shù)控龍門銑五坐標數(shù)控高速壁板銑數(shù)控激光樣板切割機現(xiàn)在是39頁\一共有108頁\編輯于星期四數(shù)控加工設(shè)備的控制方式伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式開環(huán)控制方式閉環(huán)控制方式現(xiàn)在是40頁\一共有108頁\編輯于星期四數(shù)控加工設(shè)備的控制方式機械系統(tǒng)的控制方式

點位控制輪廓控制現(xiàn)在是41頁\一共有108頁\編輯于星期四同時控制X、Y兩個坐標的輪廓控制同時控制Y、Z兩個坐標的輪廓控制兩軸聯(lián)動現(xiàn)在是42頁\一共有108頁\編輯于星期四三軸聯(lián)動四軸聯(lián)動現(xiàn)在是43頁\一共有108頁\編輯于星期四五軸聯(lián)動現(xiàn)在是44頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是45頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的切削加工3、工裝選擇最適合裝夾整體壁板的夾具是真空平臺或真空夾具。通用性好，適用于底部為平面的平板格子型零件；裝夾后零件受力均勻；裝卸方便，可縮短輔助生產(chǎn)時間；零件加工區(qū)無障礙物，適宜多結(jié)構(gòu)集中安排的數(shù)控加工；真空平臺/夾具固定安裝工藝孔系，便于協(xié)調(diào)零件和機床坐標系關(guān)系?，F(xiàn)在是46頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的切削加工

為了更合理地采用數(shù)控加工，在選擇數(shù)控方法來加工零件時應(yīng)考慮以下的一些因素：零件幾何形狀的復(fù)雜程度如何？是否便于用數(shù)學(xué)方法定義其表面？零件幾何的形狀要求刀具做幾坐標聯(lián)動？采用數(shù)控能節(jié)省多少夾具、靠模、模具等工藝設(shè)備？要求縮短的加工周期和提高的加工質(zhì)量。管理人員和設(shè)備條件如何？現(xiàn)在是47頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的切削加工數(shù)控加工變形的控制產(chǎn)生原因毛坯=〉成形、熱處理==〉殘余應(yīng)力數(shù)控加工表層被切削掉時，其殘留內(nèi)應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞從夾具上卸下==〉殘余應(yīng)力釋放工件往往會產(chǎn)生很大的翹曲變形現(xiàn)在是48頁\一共有108頁\編輯于星期四整體壁板的切削加工解決方法：毛坯==〉減少殘余應(yīng)力==〉預(yù)拉伸板。選用經(jīng)預(yù)拉伸（預(yù)壓縮、以及錘打處理）的鋁合金厚板作壁板的材料。在固溶熱處理以后進行拉伸（約2%~4%）。工藝方法上：采用正反面多次反復(fù)加工的工藝方法進行壁板大平面的加工；先進行粗加工并留出較小余量（然后可以進行熱處理并矯正變形），再進行精加工，這時由于切削余量已經(jīng)很小即可以達到減少變形的目的；銑切筋條時，采用自外向內(nèi)對稱加工的方法，可減少加工變形。工藝參數(shù)上，選取合理的進給速度和切削深度。矯形：壓力機、噴丸、滾彎等對變形反方向加力矯正現(xiàn)在是49頁\一共有108頁\編輯于星期四數(shù)控加工殘余應(yīng)力釋放變形毛坯殘余應(yīng)力成型熱處理加工變形預(yù)拉伸板粗加工熱處理精加工矯形（壓力機、高溫蠕變）整體壁板的切削加工現(xiàn)在是50頁\一共有108頁\編輯于星期四3.3.4整體壁板的化學(xué)銑切化學(xué)銑切俗稱化學(xué)腐蝕加工，即將金屬坯料浸沒在化學(xué)腐蝕溶液中，利用溶液的腐蝕作用去除表面金屬的工藝方法，化學(xué)銑切沒有刀痕，也沒有切屑，已經(jīng)成為現(xiàn)代航空航天工業(yè)中廣泛應(yīng)用的一種特種加工工藝?；瘜W(xué)銑切的機理是晶界和晶粒的溶解――化學(xué)切削。它的加工質(zhì)量取決于前道機械加工的表面質(zhì)量和形狀。現(xiàn)在是51頁\一共有108頁\編輯于星期四化學(xué)銑過程中，溶液蝕除金屬是沿各方向均勻進行的。對非加工表面的保護涂層要求耐腐蝕、易剝除，無毒性和不腐蝕被保護金屬。對于鋁合金多采用以氫氧化鈉為主要組分的堿性腐蝕溶液，對于鋼、鈦合金等多采用含有硫酸、硝酸、鹽酸、氫氟酸、磷酸等多種混合酸組成的酸性腐蝕溶液?？蓜冃员Ｗo涂料多用氯丁橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、聚丙烯腈、聚氯乙烯等材料配制。實踐證明，采用10%~15%濃度的堿溶液和在80±10℃溫度范圍內(nèi)進行鋁合金化銑最適宜。對于鋁合金常采用氯丁橡膠做保護層。3.3.4整體壁板的化學(xué)銑切現(xiàn)在是52頁\一共有108頁\編輯于星期四3.3.4整體壁板的化學(xué)銑切蝕前處理局部保護化學(xué)腐蝕蝕后處理化銑的工藝過程現(xiàn)在是53頁\一共有108頁\編輯于星期四3.3.4整體壁板的化學(xué)銑切優(yōu)點設(shè)備和工裝簡單并且價廉，對工人技術(shù)水平要求不高?；娂庸に璧臅r間決定于腐蝕深度和腐蝕速度，而與腐蝕面積大小無關(guān)。因此化銑加工能在大面積上高效去除材料。加工曲面和加工平面一樣方便，所以化銑壁板可以先成形而后銑切，并且能加工形狀復(fù)雜的零件（如雙曲度薄壁零件）。可銑切斜面或變厚度工件。對于變厚度蒙皮可以采用控制浸入速度的方法來制造。浸蝕作用不僅限于深度方面，而且擴大到保護膜下面，所以在腐蝕界限處自然呈現(xiàn)圓角。不需夾緊毛料，無刀痕，無切削力，因而適于加工剛度較小的薄壁零件?？梢詮匿X材的一個表面或從兩個表面上同時銑去金屬。用化學(xué)銑切工藝可以加工鋁、鎂、鈦、鎳、銅、鋼鐵等多種金屬和合金，對難切削加工材料也能保持高效加工。對于不同的金屬需要使用不同的腐蝕溶液和保護涂料?，F(xiàn)在是54頁\一共有108頁\編輯于星期四對于變厚度蒙皮可以采用控制浸入速度的方法來制造?，F(xiàn)在是55頁\一共有108頁\編輯于星期四3.3.4整體壁板的化學(xué)銑切缺點化學(xué)銑切出來的筋條根部總有一個半徑與腐蝕加工深度大體相當?shù)膱A角，增加了零件的廢重。腐蝕溶液在向深度腐蝕的同時還要向側(cè)面腐蝕，因此只能加工寬度大于兩倍深度的溝槽。目前化銑深度一般不超過十多毫米?；姾罅慵钠矫娑仁苊鳡顟B(tài)的影響很大，表面粗糙度則不僅受毛坯狀態(tài)的影響，還受材料組織結(jié)構(gòu)和熱處理狀態(tài)的影響?；娂庸さ木仁茉牧蠣顟B(tài)的限制，不易加工精度要求過高的零件?；瘜W(xué)銑切往往會在腐蝕加工面上再現(xiàn)或擴大坯料表面原有的劃痕、凹坑等缺陷。當腐蝕加工深度到達鑄件或焊縫的內(nèi)部缺陷時，也會把這些缺陷保留在加工表面。對環(huán)境、設(shè)備和人員有危害?，F(xiàn)在是56頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是57頁\一共有108頁\編輯于星期四

許多飛機不僅在蒙皮、吊掛等部位使用化銑零件，而且在航空發(fā)動機上也大量采用化銑加工的零件。如：協(xié)和飛機的進氣口側(cè)壁是用6mm厚的鋁合金以14次臺階化銑制成的整體結(jié)構(gòu)；洛克希德C-5A運輸機上的安全塔接板，用10.4mm的鈦合金板材熱成形后化銑加工出６個臺階和４種不同的錐形；蘇-27飛機采用化銑技術(shù)加工鈦合金中央翼下壁板；波音客機的一些蒙皮零件采用了多臺階化銑加工；F119發(fā)動機上的鈦合金寬弦葉片在超塑擴散連接之前采用化銑加工鈦合金板材?，F(xiàn)在是58頁\一共有108頁\編輯于星期四化學(xué)銑切的飛機零件現(xiàn)在是59頁\一共有108頁\編輯于星期四化學(xué)銑切的飛機零件現(xiàn)在是60頁\一共有108頁\編輯于星期四化學(xué)銑切設(shè)備-蝕刻機

現(xiàn)在是61頁\一共有108頁\編輯于星期四3.3.5整體壁板的成形整體壁板一般均為與飛機外形有關(guān)的零件，外形準確度要求高。但由于它尺寸大，材料厚而且在不同方向上帶有各種加強筋條和凸臺，所以在成形工作中存在很多困難。其成形方法主要兩類：傳統(tǒng)鈑金成形方法：滾彎、壓彎（閘壓）和拉形；新技術(shù)：噴丸成形、時效成形（熱應(yīng)力松弛）、增量壓彎其他技術(shù)：爆炸成形等現(xiàn)在是62頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是63頁\一共有108頁\編輯于星期四ARJ21機翼整體壁板研制過程的流程圖現(xiàn)在是64頁\一共有108頁\編輯于星期四(a)JSF整體框(b)F/A-22整體框3.4整體框、肋、梁類零件的制造現(xiàn)在是65頁\一共有108頁\編輯于星期四整體框類零件的特點現(xiàn)在是66頁\一共有108頁\編輯于星期四整體框類零件的結(jié)構(gòu)特點（1）飛機的主要受力構(gòu)件，要求足夠高的強度和剛度。（2）無論組合框還是整體框，其整個外形曲面均是機身理論外形曲面的等距過渡面。（3）零件外形復(fù)雜。該類零件外形通常涉及機身外形、風(fēng)道外形以及翼身溶合區(qū)外形等多處理論外形。（4）零件尺寸通常較大（尤其與壁板類零件比往往厚度尺寸較大）。（5）加工要求高。零件結(jié)構(gòu)上的各尺寸精度等級、位置偏差、形狀公差、表面粗糙度、熱表面處理、特種檢查、零件外形制造依據(jù)、結(jié)合平面制造和檢驗協(xié)調(diào)依據(jù)、結(jié)合槽口制造和檢驗協(xié)調(diào)依據(jù)等技術(shù)要求均在設(shè)計圖紙上有明確規(guī)定，均有較高的要求。（6）協(xié)調(diào)性要求高。主要加工表面除平面、型面以外，大多數(shù)零件均帶有交點孔，因此，在加工中除保證零件外形符合設(shè)計要求以外，重要的是要保證外形與交點間的相對形位準確?，F(xiàn)在是67頁\一共有108頁\編輯于星期四整體框類零件的加工特點（1）切削加工以銑削為主，其銑削加工量占全部加工量的70%左右。（2）加工精度高。制造精度、協(xié)調(diào)精度具有較高要求，因此要求足夠高的加工精度（3）工序多，且加工工藝復(fù)雜。零件往往有大量槽口、凸臺、交點孔，側(cè)面有內(nèi)外形精度要求，往往需要雙面加工，因此工序多，工藝復(fù)雜。（4）毛坯材料切除率高，數(shù)控加工工作量很大。零件尺寸通常較大，尤其是其厚度尺寸，于是毛坯大多選用予拉伸板材或經(jīng)過擠壓的鍛件，毛坯重量一般較大，余料切除率超過了94%。（5）容易發(fā)生加工變形?？蚶哳惲慵话銓儆诒”诩?，由于橫截面厚度較大，切削量大，切削時在殘余應(yīng)力、切削力、裝夾力、搬運力等作用下，很容易發(fā)生加工變形?，F(xiàn)在是68頁\一共有108頁\編輯于星期四3.4.2整體框類零件制造過程毛坯供應(yīng)框肋零件大多數(shù)選用鋁合金（常用牌號有LC4、2024、LD5），少數(shù)選用合金結(jié)構(gòu)鋼（常用牌號有30CrMnSiNi2A），部分主承力整體框選用鈦合金?？偟膩碚f，由于框肋類零件的特點，其理想材料希望有高強度、良好的韌性、良好的切削性能、甚至便宜的價格。然而現(xiàn)實中很難找到完美的材料，因此要根據(jù)實際工況和需求，在強度、韌性、切削性和價格方面作權(quán)衡。現(xiàn)在是69頁\一共有108頁\編輯于星期四3.4.2整體框類零件制造過程毛坯供應(yīng)毛坯供應(yīng)過去多為模鍛件，目前有較多采用鋁合金熱軋厚板的趨勢，在國外預(yù)拉伸厚鋁板應(yīng)用較多。鋁合金材料的毛坯之所以采用預(yù)拉伸板較多時由于：預(yù)拉伸板制坯較容易，成本較低且通用性較高，特別對于進口材料采用預(yù)拉伸板比較方便；鋁合金切削性好，目前發(fā)展的高速切削可以滿足數(shù)控加工大工作量問題。合金鋼和鈦合金材料的毛坯更多采用模鍛件，很大程度上是由于這些材料屬于難加工材料，模鍛件的切削量比預(yù)拉伸板小很多?，F(xiàn)在是70頁\一共有108頁\編輯于星期四3.4.2整體框類零件制造過程鋁合金預(yù)拉伸板，往往先將預(yù)拉伸板毛坯粗銑成外形輪廓，然后銑正反面內(nèi)形和腹板，最后翻面銑完內(nèi)形和腹板面。鋁合金模鍛件，往往先銑定位基準面，一次定位銑完外形、內(nèi)形和腹板面，翻面銑完內(nèi)形和腹板面。合金鋼模鍛件，往往先對外形、內(nèi)形、腹板進行粗、精加工后，再進行熱處理，最后對框緣結(jié)合槽口、梁結(jié)合槽口和結(jié)合孔進行細加工?，F(xiàn)在是71頁\一共有108頁\編輯于星期四3.4.2整體框類零件制造過程

框類零件以銑削為主，一般分為粗加工、精加工、細加工和鉗工光整加工四個階段，對于組合框還有組合加工階段。（1）粗加工。加工內(nèi)容有：定位基準面、外形、內(nèi)形、腹板面及去除緣條上的大余量。（2）精加工。加工內(nèi)容有：外形、內(nèi)形、腹板面、緣條上的余量及非結(jié)合面處的最后加工。（3）細加工。加工內(nèi)容有：結(jié)合平面、結(jié)合槽口及結(jié)合孔等結(jié)合部位。（4）鉗工光整加工。加工內(nèi)容有：鉗工打磨外形、內(nèi)形、轉(zhuǎn)角、結(jié)合部位。（5）組合加工。加工內(nèi)容有：將零件粗裝，組合后加工框耳片上的螺栓結(jié)合孔(一般是擴孔)和打磨外形、內(nèi)形面精裝組合，擴、鉸框耳片上螺栓結(jié)合孔?，F(xiàn)在是72頁\一共有108頁\編輯于星期四3.4.2整體框類零件制造過程框肋類零件主要表面的加工現(xiàn)在是73頁\一共有108頁\編輯于星期四3.4.2整體框類零件制造過程

以某無人機上的一個整體框為例來講解框類零件的數(shù)控加工的工藝過程現(xiàn)在是74頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是75頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是76頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是77頁\一共有108頁\編輯于星期四JSF整體框數(shù)控加工現(xiàn)在是78頁\一共有108頁\編輯于星期四3.5大型骨架類零件的制造飛機外殼上一些大型的骨架零件，如坐標風(fēng)擋蓋等，它們大多選用強度重量比較大的鎂合金鑄造毛坯。它們共同的特點是：零件尺寸大、剛度低，外形復(fù)雜。由于它構(gòu)成機身外形的一部分，準確度要求較高，以及本身往往沒有理想的定位基準，造成加工中的一些困難。現(xiàn)在是79頁\一共有108頁\編輯于星期四

這種類型的零件一般在專門設(shè)計的車—銑靠模機床，五坐標仿形銑床，或多坐標數(shù)控銑床上進行加工?，F(xiàn)在是80頁\一共有108頁\編輯于星期四大型骨架類零件的制造特點整體骨架類零件一般采用比強度和比剛度都很高的鑄鎂合金。國內(nèi)常用的材料牌號為鑄鎂合金ZM-5，經(jīng)淬火后人工時效處理。鎂合金易于切削，其切削加工性能優(yōu)于鋁合金。但鎂合金有以下特性給加工帶來一定的困難：（1）線膨脹系數(shù)大，要求刀具刃口鋒利。如鉆頭、鉸刀刃口變鈍，加工后孔徑縮小很明顯。（2）耐腐蝕性差，一般應(yīng)干切削，生產(chǎn)過程中必須定期進行氧化處理。在潮濕的環(huán)境下極易腐蝕，切削時不得使用水溶性切削液，一般應(yīng)干切削，攻絲時允許使用機油潤滑。（3）易燃燒，加工中應(yīng)避免產(chǎn)生火花。切削加工中應(yīng)避免機床、刀具和夾具相互碰撞產(chǎn)生火花而引起燃燒，一旦燃燒不得使用水滅火，應(yīng)使用砂箱或泡沫滅火器?，F(xiàn)在是81頁\一共有108頁\編輯于星期四3.6擠壓型材和桁條零件的機械加工這類零件指一些細長的變截面的擠壓型材零件，它們廣泛用于高速和巨型飛機上。擠壓型材機械加工的勞動量約占機加總勞動量的10%。這些零件按其特點可分為桁條、梁緣與接頭型材等這類零件的特點是：細長而剛度低，10m以上的常用到。切面形狀變化多，有等斜角或變斜角。結(jié)構(gòu)中還常采用一種單頭或雙頭“帶頭”的型材，以減少接頭零件。概述現(xiàn)在是82頁\一共有108頁\編輯于星期四

為適應(yīng)這類零件加工的特點，一般均采用專用機床及專用夾具。對分離面型材要制訂其協(xié)調(diào)路線。現(xiàn)在是83頁\一共有108頁\編輯于星期四毛坯供應(yīng)擠壓型材毛坯的特點：擠壓毛坯的長度往往很長毛坯表面質(zhì)量較好，生產(chǎn)率高，機械加工量小。等截面型材零件階梯狀零件和錐形零件（以減少機加工作量）擠壓模的設(shè)計與制造是一項復(fù)雜的工作空心截面型材空心截面型材的擠壓也是一個復(fù)雜的技術(shù)問題擠壓型材毛坯加工設(shè)備：擠壓機大型鋁合金零件的擠壓需要大功率的臥式擠壓機，一般均在4000~5000噸以上。現(xiàn)在是84頁\一共有108頁\編輯于星期四對于直升機槳葉大梁這一類空心截面型材的擠壓也是一個復(fù)雜的技術(shù)問題，當設(shè)計這類零件時應(yīng)予以注意。目前用擠壓法制造變截面、等強度的槳葉大梁毛坯尚有一定的困難，有待進一步研究?，F(xiàn)在是85頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是86頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是87頁\一共有108頁\編輯于星期四正擠壓正擠法即金屬流動方向與擠壓方向相同現(xiàn)在是88頁\一共有108頁\編輯于星期四空心大梁毛坯擠壓的過程：毛坯材料按計算體積下料，然后加溫至一定溫度，放在臥式擠壓機的容器中，材料在大噸位的擠壓機作用下分為上、下兩部分擠出模具的模芯，再在模具的斜面作用下，焊合成一體。擠出的毛坯要支持在一系列導(dǎo)向滾輪上，以防止溫度還很高的毛坯再產(chǎn)生過大的變形?，F(xiàn)在是89頁\一共有108頁\編輯于星期四現(xiàn)在是90頁\一共有108頁\編輯于星期四一般采用正擠法擠壓直升機空心大梁毛坯正擠法的優(yōu)點：毛坯質(zhì)量較好、外形準確（由于模具不動所以擠出的毛坯外形準確）缺點：需要消耗較大的功率毛坯在熱處理后表面有粗大的晶粒層擠壓毛坯末端機械性能差現(xiàn)在是91頁\一共有108頁\編輯于星期四解決：采用大功率設(shè)備毛坯設(shè)計時，內(nèi)外輪廓應(yīng)留有機械加工余量，通過機械加工切去內(nèi)外表層的粗晶區(qū)，一般細晶粒試件比粗晶粒試件疲勞強度可提高25%-30%。毛坯擠壓后，應(yīng)將毛坯兩端頭切掉，以保證沿長度方向強度均勻。一般要去掉15%-20%?，F(xiàn)在是92頁\一共有108頁\編輯于星期四

四柱臥式擠壓式液壓機，適用于擠制銅及銅合金、管、棒、排、線材等制品。

操作方式采用手動，在公稱壓力范圍內(nèi)用戶可按生產(chǎn)工藝的要求調(diào)節(jié)壓力，具有結(jié)構(gòu)緊湊合理，操作維護方便等優(yōu)點。毛坯供應(yīng)設(shè)備——擠壓式液壓機現(xiàn)在是93頁\一共有108頁\編輯于星期四

四柱臥式擠壓式液壓機，適用于擠制銅及銅合金、管、棒、排、線材等制品。

操作方式采用手動，在公稱壓力范圍內(nèi)用戶可按生產(chǎn)工藝的要求調(diào)節(jié)壓力，具有結(jié)構(gòu)緊湊合理，操作維護方便等優(yōu)點。毛坯供應(yīng)設(shè)備——擠壓式液壓機現(xiàn)在是94頁\一共有108頁\編輯于星期四3.6.3擠壓型材的外形加工外形加工工作主要有：（1）型材加工前的準備工作（2）梁的外形銑削（3）型材零件的最后加工現(xiàn)在是95頁\一共有108頁\編輯于星期四（1）型材加工前的準備工作（以直升機槳葉大梁為例）加工前檢查（合格的擠壓毛坯仍需要進行嚴格的加工前檢查），包括：材料機械性能及切片金相檢查，這要在毛坯指定位置上切取試片，然后要進行內(nèi)表面檢驗，還要采用專門的內(nèi)孔檢查設(shè)備，毛坯在檢驗前要進行清洗。最后進行超聲檢驗，確定毛坯內(nèi)有無裂紋或其它缺陷。投入加工前，要經(jīng)過直度及扭曲度檢查，超差時要進行校正?，F(xiàn)在是96頁\一共有108頁\編輯于星期四（1）型材加工前的準備工作（續(xù)）空心型材內(nèi)形加工前的準備工作：型材零件在內(nèi)形加工前要進行校直，一般要求大梁直度誤差在整個長度上不超過0.25mm，校直是在液壓機上三點矯正。加工前后都要清洗和檢驗。檢驗大梁經(jīng)過熱處理及校正工序后有無裂紋。槳葉大梁加工前如欲檢查內(nèi)腔尺寸，一般采用組合式氣動量儀?，F(xiàn)在是97頁\一共有108頁\編輯于星期四（1）型材加工前的準備工作（續(xù)）空心型材內(nèi)形加工：空心型材內(nèi)孔的加工是十分困難的，一般槳葉不進行加工或只進行內(nèi)表面拋光或“推拉振蕩磨削加工”，即在大梁擠壓毛坯內(nèi)腔中放入磨料混合液，而機床僅使擠壓毛坯產(chǎn)生推拉振蕩的往復(fù)運動，造成磨料相對于內(nèi)腔的表面運動，從而磨掉擠壓件內(nèi)腔表面的缺陷。國外有些直升機大梁是根據(jù)火炮鏜線制造的經(jīng)驗，采用多級拉削法加工其內(nèi)形的。這要采用大梁內(nèi)形拉削專用機床，作為一個實例的情況是：大梁內(nèi)形加工余量為3mm，使用30多級高速鋼拉刀經(jīng)過拉削后可去除內(nèi)表面粗晶層，表面粗糙度Ra12.5，直度公差<0.01。全部拉削時間約為2.5小時。現(xiàn)在是98頁\一共有108頁\編輯于星期四拉削法加工工具——拉刀現(xiàn)在是99頁\一共有108頁\編輯于星期四機械加工中的拉削方法現(xiàn)在是100頁\一共有108頁\編輯于星期四常見的拉削截形（A～Ｇ為內(nèi)拉拉削，Ｈ～Ｌ為外拉削）

拉削工藝范圍現(xiàn)在是101頁\一共有108頁\編輯于星