一種雙“s”形雙曲薄壁件制造工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種雙“S”形雙曲薄壁件制造工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]雙“S”形雙曲面薄壁壁板為飛機(jī)復(fù)雜壁板，即沿軸線的任何剖視圖均為雙“S”形結(jié)構(gòu)，壁厚最薄處為1.5mm，為增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在曲面外形面上設(shè)計(jì)了多處加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋為開閉角共存的扭曲形狀。特殊的雙“S”形雙曲面薄壁壁板形狀復(fù)雜，加工難度大，且該結(jié)構(gòu)無可借鑒的制造工藝。類似的曲面薄壁件的加工工藝及與雙“S”形雙曲面薄壁壁板的區(qū)別:①采用鈑金成形之后鉚接成形為單曲或雙曲薄壁壁板，但是加強(qiáng)筋與薄壁型面的密封性無法保證，而雙“S”形雙曲面薄壁壁板的筋條為開閉角共存的扭曲形狀，無法采用鈑金成形工藝采用與結(jié)構(gòu)件內(nèi)形面完全貼合的真空吸附工裝進(jìn)行加工，而雙“S”形雙曲面薄壁壁板為細(xì)長(zhǎng)形結(jié)構(gòu)，曲率半徑小，型面復(fù)雜，且存在閉角區(qū)，計(jì)算得到吸附力不滿足吸附要求，因此采用真空吸附工裝進(jìn)行加工不可行。雙“S”形雙曲面薄壁壁板由于結(jié)構(gòu)外形為雙“S”形雙曲面，內(nèi)形面為狹長(zhǎng)細(xì)窄，曲率半徑不斷變化，且無定位基準(zhǔn)，因此，該結(jié)構(gòu)件的制造工藝需要設(shè)計(jì)特殊的工藝方法。
[0003]加工該零件有以下三大難點(diǎn):
I)零件為復(fù)雜曲面薄壁件，型面為雙“S”形雙曲面，曲率變化大，制定合理的工藝方案為一大難點(diǎn)；2)零件結(jié)構(gòu)均為空間曲面，無裝夾定位基準(zhǔn)，零件定位裝夾困難，加工時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)；3)零件型面結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外形型面上存在較多的扭曲加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋與腹板厚度為
1.5~2mm，加工變形難以控制，壁厚尺寸、外形容差以及表面質(zhì)量要求高，結(jié)構(gòu)件加工順序、刀具選擇、程序編制、切削方式難以定制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于解決上述問題，提供一種雙“S”形雙曲薄壁件制造工藝。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種雙“S”形雙曲薄壁件制造工藝，步驟如下:
1)內(nèi)形面粗加工:
以帶筋條外形面周邊工藝凸臺(tái)底面定位，采用一面兩孔裝夾定位方式，在毛坯周邊開壓板槽，壓板裝夾，粗加工后零件留4mm工藝余量，采用不同懸長(zhǎng)的刀具分三段粗加工，刀具懸長(zhǎng)遞增，以保證內(nèi)形面的加工剛性，并在工藝凸臺(tái)表面銑出內(nèi)形面加工基準(zhǔn)面；
2)帶筋條外形面粗加工:
以內(nèi)形面周邊工藝凸臺(tái)基準(zhǔn)面定位，壓板裝夾，采用不同懸長(zhǎng)的刀具分段粗加工帶筋條外形面，刀具懸長(zhǎng)遞增，粗加工后零件留5_工藝余量，并銑出階梯工藝凸臺(tái)作為內(nèi)形面加工定位基準(zhǔn)面；
3)自然時(shí)效:>48小時(shí)，用于釋放粗加工過程中因材料塑性變形和切削熱引起的機(jī)加應(yīng)力； 4)銑平面消除變形，確定加工基準(zhǔn):
自由狀態(tài)下銑平面消除時(shí)效過程中的零件變形，并為后續(xù)半精加工、精加工內(nèi)形面提供定位基準(zhǔn)，擴(kuò)鉸工藝孔，保證工藝孔垂直度，確定精確的加工基準(zhǔn)；
5)內(nèi)形面半精和精加工:
將階梯工藝凸臺(tái)裝夾為加工基準(zhǔn)平面，使用不同懸長(zhǎng)刀具分兩段加工內(nèi)形面，半精加工后預(yù)留Imm工藝余量，然后精加工至零件理論內(nèi)形面，并銑出工藝凸臺(tái)上裝夾定位孔；
6)石骨填充:
在內(nèi)形面與工藝凸臺(tái)圍成的腔體內(nèi)填充呈流體狀態(tài)石膏，待石膏凝固之后，修平石膏面，保證石膏面低于工藝凸臺(tái)面，解決帶筋條外形面半精加工和精加工過程中零件的振動(dòng)問題，提高零件的加工剛性；
7)帶筋條外形面半精和精加工:
零件翻面加工帶筋條外形面，帶筋條外形面為雙“S”形雙曲面，加工難度大，為了控制零件變形和保證加工精度，采用分區(qū)域換刀長(zhǎng)分段加工方法；
8)去除工藝凸臺(tái)。
[0006]在步驟7)中分區(qū)域換刀長(zhǎng)分段加工方法如下:
a)裝夾定位:以內(nèi)形面工藝凸臺(tái)貼合工裝臺(tái)面，壓板裝夾，為防止加工時(shí)的振動(dòng)，保證零件加工剛性；
b)加工區(qū)域劃分:根據(jù)加工所需刀具長(zhǎng)度和零件加工剛性將零件劃分為A、B、C三個(gè)加工區(qū)域，便于加工雙“S”形雙曲面和型面上的扭曲筋條；
c)A區(qū)域半精和精加工:半精加工A區(qū)域雙“S”形雙曲面和型面上的扭曲筋條，預(yù)留工藝余量，加工外形面扭曲筋條時(shí)按軸向徑向分層加工方法加工，然后加工A區(qū)域扭曲筋條和型面到理論尺寸；
d)B區(qū)域半精和精加工:半精加工B區(qū)域雙“S”形雙曲面和型面上的扭曲筋條，預(yù)留工藝余量，加工外形面扭曲筋條時(shí)按軸向徑向分層加工方法加工，然后加工B區(qū)域扭曲筋條和型面到理論尺寸；
e)C區(qū)域半精和精加工:為降低刀具懸長(zhǎng)，避免使用長(zhǎng)徑比大于5倍的刀具，防止機(jī)床與零件干涉，把C區(qū)域處工藝凸臺(tái)銑低，C區(qū)域處改用螺釘裝夾，縮短刀具懸長(zhǎng)，半精加工C區(qū)域雙“S”形雙曲面和型面上的扭曲筋條，預(yù)留工藝余量，加工外形面扭曲筋條時(shí)按軸向徑向分層加工方法加工，然后加工C區(qū)域扭曲筋條和型面到理論尺寸。
[0007]本發(fā)明的有益效果在于:1、采用石膏填充法和階梯式工藝凸臺(tái)加墊方法，解決了零件的裝夾、定位難題，增強(qiáng)了零件的裝夾穩(wěn)定性和加工剛性。2、零件采用分區(qū)域及分段分層加工，有效控制了超復(fù)雜薄壁曲面的加工變形，避免了加工過程中的振動(dòng)問題，保證了零件尺寸和精度。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明中所要加工的雙“S”形雙曲復(fù)雜薄壁件局部示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明: 實(shí)施例:參見圖1。
[0010]一種雙“S”形雙曲薄壁件的制造工藝，采用五座標(biāo)高速銑進(jìn)行內(nèi)形面I粗加工、外形面2粗加工、內(nèi)形面I半精和精加工、外形面2和筋條3半精和精加工，所述的內(nèi)形面I為零件的凹面部分，外形面2為零件的帶筋條凸面部分，采用加裝階梯墊塊定位和石膏填充法進(jìn)行裝夾定位，其制造工藝流程為:
O內(nèi)形面粗加工:
以帶筋條外形面周邊工藝凸臺(tái)底面定位，采用一面兩孔裝夾定位方式，在毛坯周邊開壓板槽，壓板裝夾。粗加工后零件留4mm工藝余量，采用不同懸長(zhǎng)的刀具分三段粗加工，刀具懸長(zhǎng)遞增，以保證內(nèi)形面I的加工剛性，并在工藝凸臺(tái)表面銑出內(nèi)形面加工基準(zhǔn)面。
[0011]2)帶筋條外形面粗加工:
零件翻面，以內(nèi)形面周邊工藝凸臺(tái)基準(zhǔn)面定位，壓板裝夾，采用不同懸長(zhǎng)的刀具分段粗加工帶筋條外形面2，刀具懸長(zhǎng)遞增，粗加工后零件留5_工藝余量，并銑出階梯工藝凸臺(tái)作為內(nèi)形面加工定位基準(zhǔn)面。
[0012]3)自然時(shí)效:> 48小時(shí)，用于釋放粗加工過程中因材料塑性變形和切削熱引起的機(jī)加應(yīng)力。
[0013]4)銑平面消除變形，確定加工基準(zhǔn):
自由狀態(tài)下銑平面消除時(shí)效過程中的零件變形，并為后續(xù)半精加工、精加工內(nèi)形面提供定位基準(zhǔn)。擴(kuò)鉸工藝孔，保證工藝孔垂直度，確定精確的加工基準(zhǔn)。
[0014]5)內(nèi)形面半精和精加工:
將階梯工藝凸臺(tái)裝夾為加工基準(zhǔn)平面，使用不同懸長(zhǎng)刀具分兩段加工內(nèi)形面，半精加工后預(yù)留Imm工藝余量，然后精加工至零件理論內(nèi)形面，并銑出工藝凸臺(tái)上裝夾定位孔；
6)石骨填充:
在內(nèi)形面與工藝凸臺(tái)圍成的腔體內(nèi)填充呈流體狀態(tài)石膏，待石膏凝固之后，修平石膏面，保證石膏面低于工藝凸臺(tái)面，解決帶筋條外形面半精加工和精加工過程中零件的振動(dòng)問題，提高零件的加工剛性。
[0015]7)帶筋條外形面半精和精加工:
零件翻面加工帶筋條外形面，帶筋條外形面為雙“S”形雙曲面，加工難度大，為了控制零件變形和保證加工精度，采用分區(qū)域換刀長(zhǎng)分段加工方法。
[0016]a)裝夾定位:以內(nèi)形面工藝凸臺(tái)貼合工裝臺(tái)面，壓板裝夾，為防止加工時(shí)的振動(dòng)，保證零件加工剛性；
b)加工區(qū)域劃分:根據(jù)加工所需刀具長(zhǎng)度和零件加工剛性將零件劃分為A、B、C三個(gè)加工區(qū)域，便于加工雙“S”形雙曲面和型面上的扭曲筋條。
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