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国产大飞机用钛合金标准件的工艺方法

发布时间:2020-10-07 22:33:18 浏览次数 :

国产大飞机是我国航空工业现在和未来重要的发展方向之一,大飞机的研制需要相关高、精、尖技术的支撑。超大型钛板类零件是指在大飞机中普遍采用的尺寸超大(长度方向达到20m)的整体钛板钛标准件,这种零件具有尺寸大、结构复杂、精度要求高的特点,成为大飞机结构件制造的难点之一。超大型钛板类零件是大飞机研制中采用的重要结构之一,多用于大飞机的机翼或地板等。超大型钛板由于尺寸巨大,加工去除率很高,对加工过程中的变形进行控制是非常重要的。本文结合实际,提出了一种整体控制超大型钛板类零件加工变形的工艺方法,对于提高大型钛板类零件的加工质量和效率具有非常重要的意义。

钛标准件

超大型钛板类零件一般具有异型孔、加强筋条等整体结构,由于尺寸精度要求较高,大多采用数控加工的手段完成制造。我国国产大飞机研制中采用了超大型钛板类零件的结构,其精度要求如下:腹板和筋条厚度公差为±0.15mm,筋条高度公差为±0.2mm,钛板外表面贴平台,翘曲不大于5mm,不允许有鼓动。对于超大型整体结构件的加工而言,要满足以上精度要求,必须要有科学合理的加工变形控制技术,以满足加工的要求。

对超大型钛板类零件的整体工艺进行分析,其毛坯采用全尺寸的大型预拉伸铝合金板材,最终形成“一面光面、一面结构”的非对称整体钛板类钛螺丝,一般情况下,材料去除率达到95%左右。预拉伸铝合金板材在加工过程中形成的加工变形主要是由于残余应力释放造成的,特别是尺寸超大型的结构件,在大去除率的加工过程中,如果不能很好地处理残余应力释放的问题,容易造成零件加工过程中及加工后的大变形,从而导致尺寸超差或者产品不满足要求而报废。

钛合金螺丝

结合超大型钛板类零件的加工流程设置了如下的加工变形控制整体工艺流程。工艺流程包括:大余量开槽腔、定位面精加工、粗加工、自然时效、真空装夹、在线测量余量和精加工等。其中大余量开槽腔的主要作用是释放毛坯残余应力,该工序不形成特征尺寸,主要是通过快速去除大余量材料来释放毛坯本身的残余应力,是控制变形的关键工序;定位面精加工、粗加工和自然时效是释放粗加工残余应力,进一步释放残余应力,这一工序的加工已形成均布余量的零件毛坯,加之自然时效的作用,更加容易控制加工变形。真空装夹和在线测量余量是精加工工序的工艺准备,真空装夹是一种保证零件稳定的装夹方式,通过在线测量获得经过粗加工和自然时效后的余量变化情况,从而调整加工工艺,以保证特征尺寸的精度,准备完成后就进行精加工工序来完成钛板的加工。

钛螺丝

以上流程贯彻超大型钛板类零件加工的每一个工序,每一工序都考虑了释放应力和均布应力以控制零件的加工变形,无论在不形成特征尺寸的粗加工工序还是在控制尺寸精度的精加工工序,都把变形控制作为零件加工的重要内容进行分析和考虑,从而达到整体控制加工变形的效果,控制加工变形是保证零件加工精度的首要因素。

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