解決口框零件化銑臺階輪廓超差問題

解決口框零件化銑臺階輪廓超差問題

摘

要：鈑金零件加工技術(shù)是現(xiàn)代航空制造領(lǐng)域必不可少的技術(shù)，化學(xué)銑切類零件是鈑金零件的重要組成部分。本文從改善化學(xué)銑切樣板制造方案角度出發(fā)，綜述了傳統(tǒng)制造方案的現(xiàn)狀以及改進后制造方案的優(yōu)勢，完善零件制造方案，解決零件化銑輪廓超差問題。關(guān)鍵詞：飛機鈑金零件；樣板成形；化學(xué)銑切成形樣板；化銑輪廓；引言對于飛機鈑金零件，化學(xué)銑切是一種比較常見的工藝方法，并且大部分都是在零件成形之后進行，因此在鈑金零件加工過程中會經(jīng)常使用到化學(xué)銑切樣板。依照現(xiàn)有的化學(xué)銑切樣板制造方案，化銑樣板化銑輪廓數(shù)據(jù)，通常是通過選取三維數(shù)模中內(nèi)外表面或中性層得到的，得到的化銑輪廓的精度會存在一定的誤差，零件曲率越大、材料厚度越厚，誤差越大，本文所研究的零件，就出現(xiàn)樣板精度不夠?qū)е禄娸喞顖髲U的問題如圖1。圖1、零件外形由于樣板無法保證較高的精度，導(dǎo)致零件化銑輪廓超差，與下一級裝配件干涉，出現(xiàn)了大概率報廢的情況，需要一種改善的方案來解決現(xiàn)有的問題。1現(xiàn)有的制造方案1.1方案的內(nèi)容現(xiàn)有的零件加工方案是先下平板毛料，接下來在零件制造車間滾彎成形，隨后送到化銑車間化學(xué)銑切零件，化學(xué)銑切完成后移交回到零件制造車間五坐標(biāo)銑切外形，最終在噴漆車間表面處理后，交付給裝配車間?，F(xiàn)有的化學(xué)銑切成形樣板的設(shè)計與制造均基于MBD技術(shù)[1],首先，按照基于MBD技術(shù)的數(shù)據(jù)集，進行工藝裝備的設(shè)計與制造，然后，由零件制造廠提供成形后的化銑成形樣板毛坯和零件實樣，零件實樣成形后返回工藝裝備制造車間，利用數(shù)控設(shè)備直接在零件實樣上，刻出化學(xué)銑切線。最后，制造數(shù)據(jù)中心依據(jù)零件實樣加工化銑成形樣板。1.2制造的過程1.2.1實樣和樣板毛坯的制造在樣板的制造過程中，由零件制造車間提供的零件實樣，代表的是將來要投產(chǎn)的零件，二者成形方法也完全相同，也就是說，除了沒有進行化學(xué)銑切工序加工出化銑槽外，其余部分與將來投產(chǎn)的實際零件完全一樣。1.2.2化銑成形樣板的制造與檢驗零件制造車間將實樣和成形工藝裝備送到工藝裝備制造車間后，由其依據(jù)劃線制造數(shù)據(jù)集進行實樣的劃線。通常情況下，根據(jù)不同的零件的形狀，和化銑輪廓設(shè)計情況，以及檢驗用工藝裝備的設(shè)計情況，制造數(shù)據(jù)中心會通過截取零件三維實體內(nèi)表面或外表面選取劃線制造數(shù)據(jù)集。劃線完成后，工藝裝備制造車間對劃線結(jié)果與劃線依據(jù)進行符合性檢查，隨后由制造數(shù)據(jù)中心負(fù)責(zé)將劃線后的實樣調(diào)回并對于劃線結(jié)果進行準(zhǔn)確性檢查，若不符合劃線依據(jù)，通知零件制造車間后退回返修。數(shù)據(jù)制造中心按照工藝裝備制造車間的數(shù)控劃線，手工開出實樣的化銑區(qū)視口后，按實樣上的視口協(xié)調(diào)開出化銑（成）樣板的化銑區(qū)視口。1.3存在的弊端本文中所研究的零件為雙面化銑，雙面化銑的零件通常為兩塊學(xué)銑切成形樣板，為了保證兩塊樣板與零件所帶定位孔協(xié)調(diào)統(tǒng)一，兩塊樣板的劃線制造數(shù)據(jù)集只能選取一個面來設(shè)計，針對此零件，我們選擇零件與劃線時使用的模胎相貼合的外表面作為劃線制造數(shù)據(jù)集的截取面。2改善的制造方案2.1改善的內(nèi)容零件為滾彎成形的鈑金化銑零件，現(xiàn)有的化銑成形樣板制造方案，是在實樣和樣板毛坯的滾彎成形階段，由樣板制造單位依據(jù)零件數(shù)模分別做出實樣和樣板的三維數(shù)據(jù)[2]，并依據(jù)該三維數(shù)據(jù)設(shè)計并制造銑切以及檢驗用的工藝裝備（銑切夾具和模胎），在成形后數(shù)控銑切出實樣和樣板的輪廓、化銑區(qū)并鉆制銷釘定位孔，其中實樣的銷釘孔直接按展開數(shù)據(jù)鉆制，樣板的銷釘孔在成形后按實樣協(xié)調(diào)手工鉆制。依據(jù)現(xiàn)有的化銑成形樣板制造方案，制定出如下分析與改善計劃：（1）通過分析化銑成形樣板制造方案、零件成形方案、化銑槽液侵蝕誤差、化銑樣板與零件工裝定位孔間協(xié)調(diào)性等方面分析超差原因；（2）對比化銑臺階數(shù)模理論尺寸和已加工的不合格產(chǎn)品的實際尺寸，制定化銑成形樣板返修方案；（3）返修化銑樣板后，先行生產(chǎn)一架份驗證新方案加工的化銑臺階輪廓的準(zhǔn)確性，到裝配車間驗證是否滿足裝配要求，是否還有與下級裝配件干涉的情況或者其他影響交付的情況發(fā)生，完善解決方案。（4）制定并驗證最終方案，最大限度降低報廢率，使零件投入批量生產(chǎn)。2.2方案的驗證

零件的化銑分為內(nèi)表面化銑和外表面化銑，如圖2。圖2、化銑的種類由于零件內(nèi)外表面厚度相差較大，我們先將劃線制造數(shù)據(jù)集的截取面分別更改為內(nèi)化銑面、外化銑面和中性層面三種情況來驗證，此種完善方案可以減小零件自身厚度對于內(nèi)、外表面兩塊化銑成形樣板化銑輪廓的協(xié)調(diào)性的影響，減小內(nèi)表面化銑輪廓誤差。通過三種化銑成形樣板返修方案，制造完成三塊樣板，外化銑面、中性層面、內(nèi)化銑面分辨編號化銑（成）SY1、化銑（成）SY2、化銑（成）SY3，每塊樣板分別試制兩件零件，6件加工完成的零件，化銑輪廓距離零件外形邊緣最大垂直距離的實測值如表1。表1、化銑輪廓距離零件外形邊緣尺寸測量表

類型化銑（成）SY1化銑（成）SY2化銑（成）SY3試驗件#117.4mm16.6mm16.2mm試驗件#2

17.5mm

16.5mm

16.1mm針對內(nèi)表面的化銑輪廓尺寸，理論值為17.3±0.8mm，化銑（成）SY1、化銑（成）SY2符合公差要求。同時驗證外表面化銑輪廓尺寸，三者均滿足理論值23.5±0.8mm的要求。因此不難看出，選擇的截取面由外表面向內(nèi)表面移動時，內(nèi)表化銑輪廓距離零件外形邊緣最大垂直距離隨之變小，在截取面為外化銑面時最近接理論值。3結(jié)論對于此類原材料厚度較厚、零件本身曲率較大的雙面化銑零件，不可以按常規(guī)的化銑成形樣板制造方法去選取劃線制造數(shù)據(jù)集截取面，需要通過試驗去驗證并選擇最佳的面來制造樣板，提高樣板化銑區(qū)域精度，減少樣板和零件返工、報廢的情況發(fā)生。Refe