摘要：機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)是當(dāng)今世界航空制造業(yè)中的先進(jìn)高技術(shù)之一，機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型涉及到計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品三維造型技術(shù)，計(jì)算機(jī)模擬及仿真加工技術(shù)。在國(guó)內(nèi)首次并成功地將開(kāi)發(fā)的機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)用于某新機(jī)機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板加工。從加工后的機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板測(cè)量數(shù)據(jù)分析，加工精度已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，從加工過(guò)程來(lái)看，加工效率已接近國(guó)際先進(jìn)水平。
      隨著飛機(jī)性能的不斷提高，對(duì)飛機(jī)機(jī)翼的氣動(dòng)和結(jié)構(gòu)要求越來(lái)越高，而且隨著市場(chǎng)多元化的發(fā)展，進(jìn)一步的降低制造成本，使產(chǎn)品更加有競(jìng)爭(zhēng)力，使許多飛機(jī)制造商面臨的主要問(wèn)題。 
     在國(guó)內(nèi)發(fā)展的一種新型飛機(jī)上，為了進(jìn)一步的降低飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量，減少裝配工作量，采用了更新的飛機(jī)機(jī)翼整體壁板的設(shè)計(jì)思想。它集變厚度蒙皮、長(zhǎng)珩、梳狀接頭、口蓋、橫向加強(qiáng)肋與一起，形成新型的飛機(jī)機(jī)翼整體壁板。

機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板正面全圖

機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板理論外形面全圖

新型飛機(jī)機(jī)翼整體壁板結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
• 零件加工完成后的尺寸為 10880mm×640mm×64mm，寬度方向的弧形弓高為13mm， 毛料重量：1.898噸，零件重量：221kg。因此其零件尺寸和加工前后重量的變化對(duì)加工控制的要求就是一個(gè)難點(diǎn)。
• 零件的協(xié)調(diào)要求高是一個(gè)難點(diǎn)。要求相鄰的壁板兩端面和15個(gè)加強(qiáng)肋的位置偏移不能超過(guò)0.5mm。理論外形面對(duì)裝配型架的間隙不超過(guò)0.5mm。
• 零件加工過(guò)程中的變形控制要求在0.5mm以內(nèi)。
• 由于T型筋與加強(qiáng)肋的縱橫交錯(cuò)成網(wǎng)格狀，使零件內(nèi)部形成了底面為弧形、四周為變化角度的立筋、T型筋的凹槽和槽底面上設(shè)計(jì)的360多個(gè)臺(tái)階和下陷。
• 由于零件的材料利用率僅有11.6%，切削余量很大。
根據(jù)上述分析地零件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們制定下面的加工方案：
• 1、 根據(jù)毛料長(zhǎng)11.8米×0.76米×80毫米；毛料1.898噸，零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜并帶有機(jī)翼理論外形的復(fù)合型整體機(jī)翼壁板的加工任務(wù)，選擇合適的五座標(biāo)龍門(mén)數(shù)控設(shè)備。
• 2、 在編程過(guò)程中，采用對(duì)零件的理論外形面和內(nèi)槽進(jìn)行分層粗加工和法向精加工的方法，減少了零件的加工變形，使零件對(duì)裝配型架的間隙小于0.5毫米。
• 3、利用五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的擺角，一次將零件理論外形底面和法向T型立筋加工出來(lái)，減少了以前零件理論外形面需要噴丸成型或冷成型加工方法，簡(jiǎn)化了零件加工工藝過(guò)程，從而大幅度提高了生產(chǎn)效率，減少了加工費(fèi)用。
• 4、利用T型銑刀的特點(diǎn)，完成了零件法向T形立筋和圓弧底面和斜向加強(qiáng)肋的復(fù)合結(jié)構(gòu)的編程及加工。
• 5、在該零件的加工過(guò)程中進(jìn)行了不同刀具的加工效果對(duì)比，取得了許多的加工經(jīng)驗(yàn)，如：高轉(zhuǎn)速（9000轉(zhuǎn)/分鐘）與高走速（15000毫米/分鐘）的切削參數(shù)。
       因?yàn)榱慵�尺寸的限制，只能選擇我們公司相應(yīng)尺寸規(guī)格的機(jī)床進(jìn)行加工。為了提高加工效率，在實(shí)際生產(chǎn)中正面我們采用五座標(biāo)功能加工零件行腔。粗、精加工一次裝夾完成。為了減少加工過(guò)程的零件變形，我們采用了高速分層加工方式；槽腔加工采用對(duì)稱、分散的加工方式，盡可能的減少加工過(guò)程造成的零件變形。
由于該零件的材料利用率較低，切削過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的切屑，在加工中選擇合適的刀具，以及相適應(yīng)切削參數(shù)對(duì)加工效率和零件表面質(zhì)量以及控制零件變形有著重要的意義。
      加工的刀具要考慮較多的因素。首先，采用的銑刀刀盤(pán)幾何形狀要適應(yīng)曲面加工，要具有良好的切削性能及排屑和斷屑性能，主要要適應(yīng)壁板內(nèi)型面的加工要求，這對(duì)于刀具干涉是很重要的因素。在選用刀具時(shí)，不僅要根據(jù)機(jī)床主軸的功率、轉(zhuǎn)速，零件材料及刀具和刀片的有關(guān)切削參數(shù)作計(jì)算，而且更進(jìn)一步要根據(jù)后述的仿真加工將其刀片及刀桿和機(jī)床主軸進(jìn)行仿真和干涉檢查計(jì)算，以進(jìn)行綜合考慮。如果刀具干涉，必須修改刀具方案及加工方法等，也就是最后確定的刀具必須在仿真和干涉檢查驗(yàn)證沒(méi)有問(wèn)題后才能確定。在機(jī)床功率、銑頭轉(zhuǎn)速范圍和機(jī)床剛性足夠的條件下，在仿真加工采用不同直徑刀具進(jìn)行計(jì)算，盡量采用大直徑刀具以提高加工效率。因?yàn)榇肆慵�需要進(jìn)行較大的余量去除，所以選擇的切削速度較高。高速切削刀具不僅在耐用度和可靠性方面比常規(guī)加工有更高的要求，在刀具系統(tǒng)的安全性方面也有特殊的要求。所以我們和山特維克公司合作，在加工T型筋區(qū)域時(shí)定制了專用的T型銑刀。為了適應(yīng)高速加工的需要，考慮到制造成本，一般的銑削我們選擇機(jī)夾式立銑刀，特殊區(qū)域的立銑刀我們選擇了整體粉末冶金高速鋼刀具。
典型的加工參數(shù)如下：

      理論外形面我們采用五座標(biāo)行切形面，粗、精加工一次完成，在行切到接近理論外形時(shí)采用一定的方式，保證機(jī)翼外形正確。
      由于零件比較大，制造夾具得費(fèi)用也比較高，且周期也來(lái)不及。為此，我們采用無(wú)銑具得加工方式，并且這種方式也有利于加工過(guò)程的變形控制。這樣大的零件，在加工過(guò)程中采用無(wú)銑具的裝夾方式，零件在機(jī)床上正確放置和壓緊，對(duì)零件的變形控制和最終尺寸的保證都是十分重要的。需要考慮壓緊位置和機(jī)床運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，還要考慮盡可能的減少零件的毛料尺寸。
機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)是當(dāng)今世界航空制造業(yè)中的最先進(jìn)高技術(shù)之一，機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型涉及到計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品三維造型技術(shù)，計(jì)算機(jī)模擬及仿真加工技術(shù)。對(duì)機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板的合理加工工藝方案，裝夾定位技術(shù)，加工方案配以合理的刀具和切削參數(shù)，可以說(shuō)，每個(gè)環(huán)節(jié)和涉及到的技術(shù)都是新技術(shù)問(wèn)題。我公司有關(guān)技術(shù)人員經(jīng)過(guò)不懈的艱苦努力，作了大量的基礎(chǔ)和開(kāi)發(fā)工作，首次并成功地將開(kāi)發(fā)的機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板一次數(shù)控加工成型技術(shù)用于某新機(jī)機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板加工，為國(guó)內(nèi)制造廠首次機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板全套采用數(shù)控加工。從加工后的機(jī)翼整體結(jié)構(gòu)復(fù)合壁板測(cè)量數(shù)據(jù)分析，加工精度已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，從加工過(guò)程來(lái)看，加工效率已接近國(guó)際先進(jìn)水平，為國(guó)內(nèi)技術(shù)領(lǐng)先水平。該技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，具有很好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，并且對(duì)整個(gè)航空制造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，提高我國(guó)航空制造業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力都有著重要的意義。