航空鋁合金航空結(jié)構(gòu)件加工

摘 要：航天事業(yè)的輝煌成就大都離不開支撐航天設(shè)備硬件成分的航空結(jié)構(gòu)件。本文主要從航空鋁合金的產(chǎn)生談起。緊接著接著引入了相關(guān)復(fù)合加工技術(shù)在航空鋁合金結(jié)構(gòu)件上的運(yùn)用，而后提出了自己對復(fù)合加工技術(shù)的優(yōu)化方案，并從中了解到這一成果的現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：復(fù)合加工;鋁合金結(jié)構(gòu)件;應(yīng)用

科學(xué)技術(shù)日新月異，產(chǎn)業(yè)化大生產(chǎn)的浪潮也緊隨其步。特別是航空航天領(lǐng)域的發(fā)展更是舉世矚目，航天產(chǎn)品的出現(xiàn)無疑是最恰當(dāng)?shù)?。航空鋁合金結(jié)構(gòu)件的需求也與日俱增，一般的機(jī)械加工無法滿足對產(chǎn)品的復(fù)雜性，材料的精密性，質(zhì)量的合格性等新的要求，復(fù)合加工技術(shù)變應(yīng)運(yùn)而生。

一、航空鋁合金結(jié)構(gòu)件的產(chǎn)生

鋁合金是飛機(jī)機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)用材，其發(fā)展應(yīng)用與飛機(jī)的發(fā)展息息相關(guān)[1]。航空鋁合金結(jié)構(gòu)件結(jié)構(gòu)復(fù)雜是毋庸置疑的，其構(gòu)成航天飛機(jī)的一些結(jié)構(gòu)部件、航空飛機(jī)特別是軍用和民用飛機(jī)的核心結(jié)構(gòu)部件，承受超強(qiáng)的壓力負(fù)荷，目的是維持機(jī)體形狀完好，保持空氣動(dòng)力不變形，抗破損性極強(qiáng)，且耐腐蝕等。作為鋁合金材質(zhì)的特殊材料便被用在了航空結(jié)構(gòu)件上。航空鋁合金結(jié)構(gòu)件有兩個(gè)核心點(diǎn)需要關(guān)注：航空鋁合金結(jié)構(gòu)件的高質(zhì)量加工和極高的生產(chǎn)效率，只有這樣才會有新型的高性能零部件。

航空鋁合金結(jié)構(gòu)件主題思想是為現(xiàn)代化飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)服務(wù)的。鋁合金結(jié)構(gòu)件能夠同時(shí)滿足航天飛機(jī)與輕量發(fā)動(dòng)機(jī)的迫切需求。因?yàn)楹娇债a(chǎn)品需要維護(hù)，可靠性且高使用壽命長的航空鋁合金結(jié)構(gòu)件承擔(dān)了這項(xiàng)任務(wù)。鋁合金結(jié)構(gòu)件零件的特征：結(jié)構(gòu)壁厚度尺寸達(dá)到千分之一至十分之一;需從多個(gè)方面對該鋁合金結(jié)構(gòu)進(jìn)行切削和加工;由于其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，裝夾的時(shí)候常常顯得很不順手。加工變形的情況在加工過程中也時(shí)有出現(xiàn)，另外對表面加工質(zhì)量的拿捏也需謹(jǐn)慎。

二、復(fù)合加工技術(shù)運(yùn)用

復(fù)合加工技術(shù)是對復(fù)合材料成型加工工藝設(shè)計(jì)的運(yùn)用，其中包括對成型加工車間生產(chǎn)運(yùn)營管理的要求。航空鋁合金產(chǎn)品的成型出爐是一個(gè)漫長的過程，效率低下，外在的幾何尺寸與表面的質(zhì)量并不是穩(wěn)定的，高費(fèi)用，因此高效的精確加工需要對航空鋁合金零部件的切削加工。航空鋁合金結(jié)構(gòu)件的制作流程長是不容忽視的。整體葉盤是現(xiàn)代航空業(yè)的新秀，形成了比較成熟的制造方法：鑄造毛坯和切削加工需經(jīng)過以下幾十道程序，即車削、銑削、磨削拋光、表面處理和檢測探傷等。航天飛機(jī)主機(jī)體以銑削加工為主，加工過程有下料、基準(zhǔn)加工、孔加工、鉗工修整、檢測等程序，多次翻轉(zhuǎn)裝夾，另外特殊情況下還需要機(jī)加、焊接、熱處理后才能完成整框的制造。上述過程的完成需要一整套完備的機(jī)床和刀具做前提，產(chǎn)生的誤差影響極大：不僅影響零件的尺寸而且影響重量參數(shù)，進(jìn)一步影響到飛機(jī)的性能指標(biāo)。只有提高操作工藝方可減少不必要的誤差，確保優(yōu)異的質(zhì)量。工藝規(guī)劃：通常工藝方案規(guī)劃的越細(xì)，對變形控制的就越好[3]。

我們談?wù)撟疃嗟木褪羌庸み^程中的零件切削加工。生產(chǎn)效率衡量著一個(gè)成品的產(chǎn)生過程，制造時(shí)間包括除毛坯，形成零件外形時(shí)間及非加工時(shí)間。為提高工藝參數(shù)需要減少不必要的削加工時(shí)間，優(yōu)化并提高相關(guān)速度。為了減少加工工藝過程的時(shí)間，高質(zhì)量的技術(shù)措施和設(shè)備的投入很關(guān)鍵，包括過程優(yōu)化、自動(dòng)化、性能優(yōu)異的機(jī)床的使用以及使用中的數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床。

三、復(fù)合加工技術(shù)方案的應(yīng)用

能量復(fù)合加工技術(shù)應(yīng)用在了航空航天鋁合金零部件的加工上。鋁合金零部件典型加工的例子是整體葉輪加工，電解電火花加工，電解磨削。因條件限制，目前該技術(shù)尚在進(jìn)一步的研究與應(yīng)用中。

超聲振動(dòng)切削的研究與運(yùn)用很多，如應(yīng)用于鉆削過程的加工（小孔、深孔、功絲）。超聲振動(dòng)的銑削主軸技術(shù)成熟，實(shí)際運(yùn)行良好。復(fù)合加工技術(shù)本著工序集中的原則更注重切削工具和工件的相對運(yùn)動(dòng)形式，能量復(fù)合加工的局限性是設(shè)備過于復(fù)雜，因此一般不采用能量復(fù)合加工。遵照著工序集中的原則，工序的操作往往在一臺設(shè)備上，一次裝夾完成較多的加工。車銑復(fù)合技術(shù)緩慢成熟，較為實(shí)用，為航天產(chǎn)品的制造提供了條件。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)難題是機(jī)匣、整體葉盤，解決的常用方式為切削加工和鑄造毛坯。常規(guī)方法中的立式車床和帶轉(zhuǎn)臺的五軸加工中心是主要設(shè)備，回轉(zhuǎn)體在車床上完成，進(jìn)入切削中心對葉身、花邊和安裝座的加工操作，接著進(jìn)入后道工序。車銑加工技術(shù)對該零件加工工藝就有較好的優(yōu)化。其優(yōu)點(diǎn)不改變最初狀態(tài)轉(zhuǎn)而進(jìn)行銑削加工，減少時(shí)間損失和因調(diào)整裝夾帶來的精神損失。當(dāng)然大大減少了夾具的數(shù)目。加工此類零部件所需機(jī)床為立式車銑削復(fù)合機(jī)床，直徑為800-500（mm），轉(zhuǎn)臺主軸>1000（nm）.

常規(guī)的銑削加工周期長，過程復(fù)雜，需要有粗加工，半精加工，精加工，多次翻面裝夾。難以控制的地方較多如薄壁筋、薄壁腹板、轉(zhuǎn)角、狹窄區(qū)。目前的解決方法大多是泡沫填充、對稱加工、余量細(xì)分。采用功能復(fù)合機(jī)床能夠優(yōu)化工藝，實(shí)現(xiàn)一次裝夾且多面加工的效果。

四、復(fù)合加工技術(shù)的現(xiàn)實(shí)意義

航空復(fù)雜鋁合金結(jié)構(gòu)的零部件生產(chǎn)方法和途徑是很多的。其中包含了相關(guān)的基礎(chǔ)知識和工作原理。復(fù)合加工技術(shù)種類繁多，因此維護(hù)工作要慎重。選用恰當(dāng)?shù)膹?fù)合技術(shù)能滿足生產(chǎn)要求。復(fù)合加工技術(shù)有著較高精確度、低廉成本、極高的生產(chǎn)效率、保護(hù)環(huán)境的有點(diǎn)。不僅大大降低了生產(chǎn)周期，而且維護(hù)起來相當(dāng)方便。優(yōu)異的操作工藝對工程實(shí)踐有一定的指導(dǎo)作用。航空工業(yè)需要一個(gè)能夠同時(shí)集生產(chǎn)加工與一體的快速化，規(guī)?；纳a(chǎn)模式，復(fù)合加工技術(shù)的的運(yùn)用是很大的進(jìn)步。

結(jié)束語：采用復(fù)合加工技術(shù)大大提高了生產(chǎn)效率，優(yōu)化了工藝結(jié)構(gòu)，省時(shí)省力，節(jié)約不必要的開支。難加工的復(fù)合結(jié)構(gòu)得到了解決，減少了不必要的加工操作。鋁合金結(jié)構(gòu)部件的質(zhì)量有了保障，效率也隨之提高了，對航空鋁合金產(chǎn)品領(lǐng)先其它領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。如今的航天事業(yè)大多依賴高性能的航空鋁合金結(jié)構(gòu)件做支撐。復(fù)合加工技術(shù)的出現(xiàn)無疑是制造技術(shù)的一大突破。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王旭宏，航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形及其控制策略[J].中國科技博覽，2012（30）：589.