第3章飞机结构件制造工艺ppt课件.ppt

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1、21:28,1,第3章 飞机结构件制造工艺,徐 岩 南京航空航天大学航空宇航制造工程系,飞行器制造技术基础,本章内容,3.1 概述3.2 飞机整体结构主要工艺特点3.3 整体壁板的制造3.4 框、肋、梁类整体零件的制造3.5 大型骨架类零件的制造3.6 挤压型材和桁条零件的机械加工3.7 数控加工技术,3.1 概述,飞机整体结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的重要组成部分，它们品种繁多、形状复杂、材料各异。为了减轻重量，进行等强度设计，往往在结构件上形成各种复杂型腔。与一般机械零件相比，加工难度大，制造水平要求高。例如壁板、梁、框、座舱盖骨架等结构件由构成飞机气动外形的流线型曲面、各种异形切面

2、、结合槽口、交点孔组合成复杂的实体。结构件加工不但形位精度要求高，而且有严格的重量控制和使用寿命要求。由于现代飞机性能的不断提高，整体结构件成为广泛采用的主要承力构件。,3.1 概述,过去飞机机体主要部分都由钣金零件装配而成，而后来随着飞机性能的不断提高，整体结构（integral structure）日益增多。由于整体框、梁、肋的出现及整体壁板结构的广泛应用，机械加工零件的类型和品种日益增加，在某些类型飞机的生产中，机械加工零件所占劳动量比重已超过钣金成形零件，而且飞机工厂设备和厂房布局也由此相应有所改变。例如协和号超音速客机的整体结构件占机身重量的65%整体结构件主要有：蒙皮件+骨架件=整

3、体壁板骨架件+骨架件=整体梁、框、肋等,3.1 概述,飞机制造业之所以为什么大量采用整体结构件，主要是由于整体结构件与旧式铆接结构相比有如下优点：（1）气动性能方面：外形准确，对称性好；（2）强度方面：刚性好，比强度高，可减轻重量（约15%20%），气密性好；（3）工艺和经济效益方面：大大减少零件和连接件数量，装配后变形小，可使部件成本降低50%左右。,3.1 概述,飞机整体结构件的主要类型有：（1）整体壁板（2）整体梁类零件。（3）整体框、肋类零件（4）整体骨架类、接头类零件（5）挤压型材和变截面桁条类零件,格鲁门公司的F14战斗机采用的整体壁板是用钛合金制造的，它的蒙皮壁板与变后掠用的转轴

4、接耳构成一体。,轰六整体壁板在飞机上的位置,ARJ21飞机机翼下中壁板零件。壁板由21个口框、口框加强区、肋加强区、长桁加强区、双向削斜变厚度蒙皮等构成，各加强区形成纵横交错的 网状结构，加强区厚度和口框面积占整个壁板面积的46，壁板最厚处达11.8mm，而最薄处仅2mm。,ARJ21飞机机翼下中壁板零件,整体梁,整体框,幻影F1机身框,幻影F1机身框，整体框是由尺寸为1.82m，厚80mm的轧制板坯整体切削加工出来的，框与加强条构成一个整体，加工后的成品重量只有毛板坯重量的10%。这种大型整体框若采用旧式钣金结构，则所用零件约为1000件（包括连接件），所需铆接工时为100150h,飞机上典

5、型整体框,JSF整体框,JSF整体框的位置,其它整体骨架件,天窗、座舱骨架双曲线外形，骨架结构大部分为变截面、变角度的扭曲框架和接头,3.2 飞机整体结构件主要工艺特点,飞机整体结构件的外形多数与飞机外形有关，有复杂的装配协调关系，精度要求较高。对薄蒙皮和铆接骨架的分散式结构：薄蒙皮刚性很差，蒙皮和贴合的骨架的配合允许有较大容差，如歼击机为0.25mm，在装配应力不是很大的情况下，可以装配出合格的产品对骨架和蒙皮均为大厚度的整体结构：若蒙皮和贴合的骨架有较大的装配间隙，就会发生很大的装配应力，从而产生应力腐蚀，甚至会导致飞机强度和寿命的降低。如在组装时加相应尺寸的调整垫片作为补偿，装配工时增多

6、，周期延长，加垫过多也会影响结构强度和飞机寿命。因此，整体结构件精度要求较高,3.2 飞机整体结构件主要工艺特点,多数整体结构件尺寸大，形状复杂，加工技术难度大。其中梁类整体件还有纵向刚性较差的特点。尺寸大：大型的整体壁板有的长达30m左右，毛坯重34 t，大型机身整体框约63m，毛坯重约2t，小型机身框约22m，毛坯重1t，必须配置大型机加机床和相应的装卸、搬运等设备。形状复杂：整体结构件多数为板块状，其轮廓外形部位一般均与飞机机体复杂的外形有关，如梁、框、肋等平面零件周边外形角度变化较大，具有空间立体形状的骨架零件的外形一般为复杂立体曲面。内部结构多为纵横交错的筋条。因此，加工的开敞性差，

7、工作量大，加工技术难度大 一个中等复杂的整体结构件的加工工序约需要100道以上，按40架一批，每批的制造工时达10万小时，制造周期需1012个月。,整体壁板壁板的外形尺寸大，壁板变厚度、非等截面，成型后底面壁薄、筋条高、结构网络化，加工完成后材料去除率大，易发生变形。,天窗、座舱骨架天窗、座舱骨架为全数控加工的双曲线外形，骨架结构大部分为变截面、变角度的扭曲框架和接头。从零件结构上分析，属于多曲面、变斜面、薄壁类零件，加工后极易发生变形。用传统加工手段根本无法加工成型，只有采用五坐标高速数控加工技术才能完成。,梁、框、肋零件的腹板、筋和外形缘条最小厚度仅有12mm，不易装夹，铣切加工时，零件易

8、振动，如是锻件毛坯，加工后变形量大，若加工的工步和切削参数选用不当，板面的翘曲可达几十mm。,3.2 飞机整体结构件主要工艺特点,整体结构件的材料大部分采用航空用的铝合金，高强度合金钢、钛合金和复合材料。铝合金整体结构件的毛坯有模锻和预拉伸厚板材两种。平面类整体壁板、框、肋、梁的铝合金零件大部分采用预拉伸的厚板材，在板材厚度允许的情况下，尽量不采用模锻毛坯。其主要原因是：模锻毛坯需要较高的模具费用模锻毛坯成形过程中残留的内应力大，工序和工时都增多，周期也延长模锻毛坯，经切削加工后与预拉伸板材切削加工后的强度性能相比提高并不显著,3.2 飞机整体结构件主要工艺特点,目前，整体结构件发展中存在一些

9、问题：为了切除大量金属，必须配备价格昂贵的大型设备以及大型加工专用机床；除采用热辗平板做毛坯的方案以外，其他型式的毛坯一般供应较困难，加工毛坯用的工艺设备制造周期长，费用贵；从“破损安全”观点看，产生裂纹后扩展较快，不如铆接结构，更不如胶接结构。,3.3 整体壁板的制造,3.3 整体壁板的制造,3.3.1整体壁板的类型,平行筋条类,放射筋条类,网格筋条类,平行放射筋条类,点辐射筋条类,（1）按筋条在腹板上的分布特点分类,3.3.1整体壁板的类型,（2）按横向剖面形状分类,3.3.2整体壁板的制造过程,方案一：毛坯生产（制坯）后先进行切削加工，经过矫正，然后成形加工，最后光整加工和表面处理。方案

10、二：毛坯生产（制坯）后先成形加工，然后化学铣切，然后矫正，最后光整加工和表面处理。（也可以先化铣后成形加工）。,模锻,自由锻,挤压,铸造,热轧,整体壁板的毛坯可用热轧、挤压、模锻、压铸等不同方法制造。,1.毛坯供应,自由锻,壁板毛坯,机械加工量,材料利用率,热轧,预拉伸板：热轧平板须经过预拉伸处理，可消除残余应力,挤压成型机,壁板毛坯,机械加工量,生产率,挤压壁板,锻模,大吨位液压机,壁板毛坯,机械加工量,设备、模具、成本,需要,铸造,壁板毛坯,机械加工量成本,材料利用率,整体壁板的毛坯类型及特点,3.3.3整体壁板的切削加工,1、方法：以铣削为主2、设备：通用铣床=仿形铣床=数控铣床采用通用

11、铣床靠人工手动操纵，按划线加工，使用转盘式、倾斜式夹具及专用刀具，加工的范围广，通用性较大。但加工曲面部分十分困难，精度不高，加工工时很长。采用仿形铣床利用靠模头跟踪靠模板的外形，即可加工形状复杂的工件。靠模头可分机械式、电气式及液压式。首先必须制造靠模，难以满足高精度整体结构件的要求。,3.3.3整体壁板的切削加工,而对于形状和结构复杂的整体结构件来说，数控加工比重逐步增大，当前国内主机厂几乎不再购买传统通用机床。,3.3.3整体壁板的切削加工,数控加工过程：,六坐标卧式数控铣镗床,五坐标数控龙门铣,五坐标数控高速壁板铣,数控激光样板切割机,数控加工设备的控制方式,伺服系统的驱动方式,开环控

12、制方式,闭环控制方式,数控加工设备的控制方式,机械系统的控制方式,点位控制,轮廓控制,同时控制X、Y两个坐标的轮廓控制,同时控制Y、Z两个坐标的轮廓控制,两轴联动,三轴联动 四轴联动,五轴联动,3.3.3整体壁板的切削加工,3、工装选择 最适合装夹整体壁板的夹具是真空平台或真空夹具。通用性好，适用于底部为平面的平板格子型零件；装夹后零件受力均匀；装卸方便，可缩短辅助生产时间；零件加工区无障碍物，适宜多结构集中安排的数控加工；真空平台/夹具固定安装工艺孔系，便于协调零件和机床坐标系关系。,3.3.3整体壁板的切削加工,为了更合理地采用数控加工，在选择数控方法来加工零件时应考虑以下的一些因素：零件

13、几何形状的复杂程度如何？是否便于用数学方法定义其表面？零件几何的形状要求刀具做几坐标联动？采用数控能节省多少夹具、靠模、模具等工艺设备？要求缩短的加工周期和提高的加工质量。管理人员和设备条件如何？,3.3.3整体壁板的切削加工,数控加工变形的控制产生原因毛坯=成形、热处理=残余应力数控加工 表层被切削掉时，其残留内应力平衡状态被破坏从夹具上卸下=残余应力释放工件往往会产生很大的翘曲变形,3.3.3整体壁板的切削加工,解决方法：毛坯=减少残余应力=预拉伸板。选用经预拉伸（预压缩、以及锤打处理）的铝合金厚板作壁板的材料。在固溶热处理以后进行拉伸（约2%4%）。工艺方法上：采用正反面多次反复加工的工

14、艺方法进行壁板大平面的加工；先进行粗加工并留出较小余量（然后可以进行热处理并矫正变形），再进行精加工，这时由于切削余量已经很小即可以达到减少变形的目的；铣切筋条时，采用自外向内对称加工的方法，可减少加工变形。工艺参数上，选取合理的进给速度和切削深度。矫形：压力机、喷丸、滚弯等对变形反方向加力矫正,数控加工,残余应力释放,变形,毛坯,残余应力,成型热处理,加工变形,预拉伸板粗加工 热处理 精加工矫形（压力机、高温蠕变）,3.3.3整体壁板的切削加工,3.3.4 整体壁板的化学铣切,化学铣切俗称化学腐蚀加工，即将金属坯料浸没在化学腐蚀溶液中，利用溶液的腐蚀作用去除表面金属的工艺方法，化学铣切没有刀

15、痕，也没有切屑，已经成为现代航空航天工业中广泛应用的一种特种加工工艺。,化学铣切的机理是晶界和晶粒的溶解化学切削。它的加工质量取决于前道机械加工的表面质量和形状。,化学铣过程中，溶液蚀除金属是沿各方向均匀进行的。对非加工表面的保护涂层要求耐腐蚀、易剥除，无毒性和不腐蚀被保护金属。对于铝合金多采用以氢氧化钠为主要组分的碱性腐蚀溶液，对于钢、钛合金等多采用含有硫酸、硝酸、盐酸、氢氟酸、磷酸等多种混合酸组成的酸性腐蚀溶液。可剥性保护涂料多用氯丁橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶、聚丙烯腈、聚氯乙烯等材料配制。实践证明，采用10%15%浓度的碱溶液和在8010温度范围内进行铝合金化铣最适宜。对于铝合金常采用氯丁

16、橡胶做保护层。,3.3.4 整体壁板的化学铣切,3.3.4 整体壁板的化学铣切,蚀前处理,局部保护,化学腐蚀,蚀后处理,化铣的工艺过程,3.3.4 整体壁板的化学铣切,优点设备和工装简单并且价廉，对工人技术水平要求不高。化铣加工所需的时间决定于腐蚀深度和腐蚀速度，而与腐蚀面积大小无关。因此化铣加工能在大面积上高效去除材料。加工曲面和加工平面一样方便，所以化铣壁板可以先成形而后铣切，并且能加工形状复杂的零件（如双曲度薄壁零件）。可铣切斜面或变厚度工件。对于变厚度蒙皮可以采用控制浸入速度的方法来制造。浸蚀作用不仅限于深度方面，而且扩大到保护膜下面，所以在腐蚀界限处自然呈现圆角。不需夹紧毛料，无刀痕

17、，无切削力，因而适于加工刚度较小的薄壁零件。可以从铝材的一个表面或从两个表面上同时铣去金属。用化学铣切工艺可以加工铝、镁、钛、镍、铜、钢铁等多种金属和合金，对难切削加工材料也能保持高效加工。对于不同的金属需要使用不同的腐蚀溶液和保护涂料。,对于变厚度蒙皮可以采用控制浸入速度的方法来制造。,3.3.4 整体壁板的化学铣切,缺点化学铣切出来的筋条根部总有一个半径与腐蚀加工深度大体相当的圆角，增加了零件的废重。腐蚀溶液在向深度腐蚀的同时还要向侧面腐蚀，因此只能加工宽度大于两倍深度的沟槽。目前化铣深度一般不超过十多毫米。化铣后零件的平面度受毛坯状态的影响很大，表面粗糙度则不仅受毛坯状态的影响，还受材料

18、组织结构和热处理状态的影响。化铣加工的精度受原材料状态的限制，不易加工精度要求过高的零件。化学铣切往往会在腐蚀加工面上再现或扩大坯料表面原有的划痕、凹坑等缺陷。当腐蚀加工深度到达铸件或焊缝的内部缺陷时，也会把这些缺陷保留在加工表面。对环境、设备和人员有危害。,许多飞机不仅在蒙皮、吊挂等部位使用化铣零件，而且在航空发动机上也大量采用化铣加工的零件。如：协和飞机的进气口侧壁是用6mm厚的铝合金以14次台阶化铣制成的整体结构；洛克希德C-5A运输机上的安全塔接板，用10.4mm的钛合金板材热成形后化铣加工出个台阶和种不同的锥形；苏-27飞机采用化铣技术加工钛合金中央翼下壁板；波音客机的一些蒙皮零件采

19、用了多台阶化铣加工；F119发动机上的钛合金宽弦叶片在超塑扩散连接之前采用化铣加工钛合金板材。,化学铣切的飞机零件,化学铣切的飞机零件,化学铣切设备-蚀刻机,3.3.5 整体壁板的成形,整体壁板一般均为与飞机外形有关的零件，外形准确度要求高。但由于它尺寸大，材料厚而且在不同方向上带有各种加强筋条和凸台，所以在成形工作中存在很多困难。其成形方法主要两类：传统钣金成形方法：滚弯、压弯（闸压）和拉形；新技术：喷丸成形、时效成形（热应力松弛）、增量压弯其他技术：爆炸成形等,ARJ21机翼整体壁板研制过程的流程图,(a)JSF 整体框,(b)F/A-22 整体框,3.4整体框、肋、梁类零件的制造,3.4

20、.1整体框类零件的特点,整体框类零件的结构特点,（1）飞机的主要受力构件，要求足够高的强度和刚度。（2）无论组合框还是整体框，其整个外形曲面均是机身理论外形曲面的等距过渡面。（3）零件外形复杂。该类零件外形通常涉及机身外形、风道外形以及翼身溶合区外形等多处理论外形。（4）零件尺寸通常较大（尤其与壁板类零件比往往厚度尺寸较大）。（5）加工要求高。零件结构上的各尺寸精度等级、位置偏差、形状公差、表面粗糙度、热表面处理、特种检查、零件外形制造依据、结合平面制造和检验协调依据、结合槽口制造和检验协调依据等技术要求均在设计图纸上有明确规定，均有较高的要求。（6）协调性要求高。主要加工表面除平面、型面以外

21、，大多数零件均带有交点孔，因此，在加工中除保证零件外形符合设计要求以外，重要的是要保证外形与交点间的相对形位准确。,整体框类零件的加工特点,（1）切削加工以铣削为主，其铣削加工量占全部加工量的70%左右。（2）加工精度高。制造精度、协调精度具有较高要求，因此要求足够高的加工精度（3）工序多，且加工工艺复杂。零件往往有大量槽口、凸台、交点孔，侧面有内外形精度要求，往往需要双面加工，因此工序多，工艺复杂。（4）毛坯材料切除率高，数控加工工作量很大。零件尺寸通常较大，尤其是其厚度尺寸，于是毛坯大多选用予拉伸板材或经过挤压的锻件，毛坯重量一般较大，余料切除率超过了94%。（5）容易发生加工变形。框肋类

22、零件一般属于薄壁件，由于横截面厚度较大，切削量大，切削时在残余应力、切削力、装夹力、搬运力等作用下，很容易发生加工变形。,3.4.2 整体框类零件制造过程,毛坯供应框肋零件大多数选用铝合金（常用牌号有LC4、2024、LD5），少数选用合金结构钢（常用牌号有30CrMnSiNi2A），部分主承力整体框选用钛合金。总的来说，由于框肋类零件的特点，其理想材料希望有高强度、良好的韧性、良好的切削性能、甚至便宜的价格。然而现实中很难找到完美的材料，因此要根据实际工况和需求，在强度、韧性、切削性和价格方面作权衡。,3.4.2 整体框类零件制造过程,毛坯供应毛坯供应过去多为模锻件，目前有较多采用铝合金热轧

23、厚板的趋势，在国外预拉伸厚铝板应用较多。铝合金材料的毛坯之所以采用预拉伸板较多时由于：预拉伸板制坯较容易，成本较低且通用性较高，特别对于进口材料采用预拉伸板比较方便；铝合金切削性好，目前发展的高速切削可以满足数控加工大工作量问题。合金钢和钛合金材料的毛坯更多采用模锻件，很大程度上是由于这些材料属于难加工材料，模锻件的切削量比预拉伸板小很多。,3.4.2 整体框类零件制造过程,铝合金预拉伸板，往往先将预拉伸板毛坯粗铣成外形轮廓，然后铣正反面内形和腹板，最后翻面铣完内形和腹板面。铝合金模锻件，往往先铣定位基准面，一次定位铣完外形、内形和腹板面，翻面铣完内形和腹板面。合金钢模锻件，往往先对外形、内形

24、、腹板进行粗、精加工后，再进行热处理，最后对框缘结合槽口、梁结合槽口和结合孔进行细加工。,3.4.2 整体框类零件制造过程,框类零件以铣削为主，一般分为粗加工、精加工、细加工和钳工光整加工四个阶段，对于组合框还有组合加工阶段。（1）粗加工。加工内容有：定位基准面、外形、内形、腹板面及去除缘条上的大余量。（2）精加工。加工内容有：外形、内形、腹板面、缘条上的余量及非结合面处的最后加工。（3）细加工。加工内容有：结合平面、结合槽口及结合孔等结合部位。（4）钳工光整加工。加工内容有：钳工打磨外形、内形、转角、结合部位。（5）组合加工。加工内容有：将零件粗装，组合后加工框耳片上的螺栓结合孔(一般是扩孔

25、)和打磨外形、内形面精装组合，扩、铰框耳片上螺栓结合孔。,3.4.2 整体框类零件制造过程,框肋类零件主要表面的加工,3.4.2 整体框类零件制造过程,以某无人机上的一个整体框为例来讲解框类零件的数控加工的工艺过程,JSF整体框数控加工,3.5大型骨架类零件的制造,飞机外壳上一些大型的骨架零件，如坐标风挡盖等，它们大多选用强度重量比较大的镁合金铸造毛坯。它们共同的特点是：零件尺寸大、刚度低，外形复杂。由于它构成机身外形的一部分，准确度要求较高，以及本身往往没有理想的定位基准，造成加工中的一些困难。,这种类型的零件一般在专门设计的车铣靠模机床，五坐标仿形铣床，或多坐标数控铣床上进行加工。,3.5

26、.1大型骨架类零件的制造特点,整体骨架类零件一般采用比强度和比刚度都很高的铸镁合金。国内常用的材料牌号为铸镁合金ZM-5，经淬火后人工时效处理。镁合金易于切削，其切削加工性能优于铝合金。但镁合金有以下特性给加工带来一定的困难：（1）线膨胀系数大，要求刀具刃口锋利。如钻头、铰刀刃口变钝，加工后孔径缩小很明显。（2）耐腐蚀性差，一般应干切削，生产过程中必须定期进行氧化处理。在潮湿的环境下极易腐蚀，切削时不得使用水溶性切削液，一般应干切削，攻丝时允许使用机油润滑。（3）易燃烧，加工中应避免产生火花。切削加工中应避免机床、刀具和夹具相互碰撞产生火花而引起燃烧，一旦燃烧不得使用水灭火，应使用砂箱或泡沫灭

27、火器。,3.6挤压型材和桁条零件的机械加工,这类零件指一些细长的变截面的挤压型材零件，它们广泛用于高速和巨型飞机上。挤压型材机械加工的劳动量约占机加总劳动量的10%。这些零件按其特点可分为桁条、梁缘与接头型材等这类零件的特点是：细长而刚度低，10m以上的常用到。切面形状变化多，有等斜角或变斜角。结构中还常采用一种单头或双头“带头”的型材，以减少接头零件。,3.6.1概述,为适应这类零件加工的特点，一般均采用专用机床及专用夹具。对分离面型材要制订其协调路线。,3.6.2毛坯供应,挤压型材毛坯的特点：挤压毛坯的长度往往很长毛坯表面质量较好，生产率高，机械加工量小。等截面型材零件阶梯状零件和锥形零件

28、（以减少机加工作量）挤压模的设计与制造是一项复杂的工作空心截面型材空心截面型材的挤压也是一个复杂的技术问题挤压型材毛坯加工设备：挤压机大型铝合金零件的挤压需要大功率的卧式挤压机，一般均在40005000吨以上。,对于直升机桨叶大梁这一类空心截面型材的挤压也是一个复杂的技术问题，当设计这类零件时应予以注意。目前用挤压法制造变截面、等强度的桨叶大梁毛坯尚有一定的困难，有待进一步研究。,正挤压,正挤法即金属流动方向与挤压方向相同,空心大梁毛坯挤压的过程：毛坯材料按计算体积下料，然后加温至一定温度，放在卧式挤压机的容器中，材料在大吨位的挤压机作用下分为上、下两部分挤出模具的模芯，再在模具的斜面作用下，

29、焊合成一体。挤出的毛坯要支持在一系列导向滚轮上，以防止温度还很高的毛坯再产生过大的变形。,一般采用正挤法挤压直升机空心大梁毛坯正挤法的优点：毛坯质量较好、外形准确（由于模具不动所以挤出的毛坯外形准确）缺点：需要消耗较大的功率毛坯在热处理后表面有粗大的晶粒层挤压毛坯末端机械性能差,解决：采用大功率设备毛坯设计时，内外轮廓应留有机械加工余量，通过机械加工切去内外表层的粗晶区，一般细晶粒试件比粗晶粒试件疲劳强度可提高25%-30%。毛坯挤压后，应将毛坯两端头切掉，以保证沿长度方向强度均匀。一般要去掉15%-20%。,四柱卧式挤压式液压机，适用于挤制铜及铜合金、管、棒、排、线材等制品。操作方式采用手动

30、，在公称压力范围内用户可按生产工艺的要求调节压力，具有结构紧凑合理，操作维护方便等优点。,毛坯供应设备挤压式液压机,四柱卧式挤压式液压机，适用于挤制铜及铜合金、管、棒、排、线材等制品。操作方式采用手动，在公称压力范围内用户可按生产工艺的要求调节压力，具有结构紧凑合理，操作维护方便等优点。,毛坯供应设备挤压式液压机,3.6.3 挤压型材的外形加工,外形加工工作主要有：（1）型材加工前的准备工作（2）梁的外形铣削（3）型材零件的最后加工,（1）型材加工前的准备工作（以直升机桨叶大梁为例）加工前检查（合格的挤压毛坯仍需要进行严格的加工前检查），包括：材料机械性能及切片金相检查，这要在毛坯指定位置上切

31、取试片，然后要进行内表面检验，还要采用专门的内孔检查设备，毛坯在检验前要进行清洗。最后进行超声检验，确定毛坯内有无裂纹或其它缺陷。投入加工前，要经过直度及扭曲度检查，超差时要进行校正。,（1）型材加工前的准备工作（续）空心型材内形加工前的准备工作：型材零件在内形加工前要进行校直，一般要求大梁直度误差在整个长度上不超过0.25mm，校直是在液压机上三点矫正。加工前后都要清洗和检验。检验大梁经过热处理及校正工序后有无裂纹。桨叶大梁加工前如欲检查内腔尺寸，一般采用组合式气动量仪。,（1）型材加工前的准备工作（续）空心型材内形加工：空心型材内孔的加工是十分困难的，一般桨叶不进行加工或只进行内表面抛光或

32、“推拉振荡磨削加工”，即在大梁挤压毛坯内腔中 放入磨料混合液，而机床仅使挤压毛坯产生推拉振荡的往复运动，造成磨料相对于内腔的表面运动，从而磨掉挤压件内腔表面的缺陷。国外有些直升机大梁是根据火炮镗线制造的经验，采用多级拉削法加工其内形的。这要采用大梁内形拉削专用机床，作为一个实例的情况是：大梁内形加工余量为3mm，使用30多级高速钢拉刀经过拉削后可去除内表面粗晶层，表面粗糙度Ra12.5，直度公差0.01。全部拉削时间约为2.5小时。,拉削法加工工具拉刀,机械加工中的拉削方法,常见的拉削截形（A为内拉拉削，为外拉削）,拉削工艺范围,（2）梁的外形铣削（以直升机桨叶大梁为例）在采用挤压大梁毛坯的情

33、况下，内腔尺寸已固定不能改变，所以桨叶要求变厚度梁只能从外形加工中来改变剖面尺寸，而且加工中特别要注意保证各处壁厚符合公差要求，以满足大梁强度和平衡要求。,（2）梁的外形铣削（续）直升机桨叶大梁外形是翼型曲线的一部分。桨叶一般要求变厚度剖面，而且根据气动力要求桨叶各截面之间还要保证一定的扭转角，所以在铣床上加工桨叶外形实际上是要求铣削出一张复杂型面的空间扭转曲面。在桨叶的实际制造中，为了简化工艺过程及专用机床的复杂程度，也有先加工直纹型面，最后再扭转，即依靠材料在外力下的塑性变形来达到最后要求的形状。大梁的扭转设备与大梁毛坯扭曲度校正时所采用的设备原理相同。,（2）梁的外形铣削（续）定位加紧：

34、大梁加工时，工件在机床上要以经过检验的大梁内腔为基准校正，并夹紧于一排夹钳中。内腔为基准定位时一般采用光学准直。工件在机床上校直固定以后，一般先加工大梁定位面。大梁型面铣削：一般均采用组合式成形铣刀，分片加工，这时要按定位面在机床专用夹具中固定。最后铣去专用定位凸耳。,（2）梁的外形铣削（续）大梁外形铣削：加工刀具：使用高速钢螺旋仿形铣刀，螺旋铣刀在加工时切削力稳定，有利于提高加工表面的质量。加工过程：试铣：由于强度和重量平衡的要求，大梁的壁厚应均匀分布，在大梁正式铣削之前，往往先在两端铣一小段，检验壁厚分布情况。粗铣：然后再进行大梁表面的粗加工铣削。检查壁厚：粗铣以后，应用超声波仪器全面检查

35、大梁的壁厚，并做出记录,（2）梁的外形铣削（续）大梁外形铣削（续）：加工过程（续）：精加工：进行大梁精加工，一般要求表面粗糙度不大于Ra1.6，外形误差用等距样板和塞尺检验，同时要保证最薄处的壁厚符合大梁公差要求。大梁加工后，还要进行重量与重心分布状况的检查。手工精加工：如果机床的加工不能满足上述要求（一般是很难完全满足的），桨叶大梁最后要进行手工精加工，来满足翼型、壁厚、重量和平衡的公差要求。这一工作的劳动量很大，质量取决于操作工人的技术水平，机械化很困难。手工精加工所用的工具就是刮刀和砂布。,铣切挤压型材一般均采用专用机床,卧铣头常用来加工变截面和变斜角,立铣头用来加工缘板切口,铣刀运动都

36、是由液压靠模控制的,直升桨叶大梁的外形加工所用机床亦可以选用同类机床，采用组合铣刀。国外也有采用组合机床铣削大长度大梁外形的。,（3）型材零件的最后加工型材零件在外形铣削以后，根据工件要求及实际加工情况，往往还需要进行手工修整、抛光、接头孔加工、强化、扭转、校直等等工序。这些工序当中，最重要的如接头孔的加工，必须保证孔与型材外形的综合协调，一般均要采用精密加工的钻铰夹具来保证。直升机大梁接头孔在钻铰加工以后，常常还需要孔的强化处理，以提高桨叶的疲劳的寿命。,结构件制造总结,钣金零件=组合=整体结构件（趋势）机械加工方法应用日趋广泛（机加代替钣金趋势）数控加工比重逐步增大，当前国内主机厂几乎不再购买传统通用机床。,为什么数控加工广泛应用,飞机零件制造对设备的要求飞机协调关系复杂，要求零件制造设备精度高、自动化水平高飞机零件数目多，要求提高生产率，实现高速加工飞机批量小，工装多，要求生产设备尽量柔性化,数控加工的特点精度高、自动化程度高生产率高（切削速度、进给速度高和辅助时间少）高柔性,另外，数控加工时实现数字化协调系统的必要条件,