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航空零部件

飛機(jī)制造中需要用機(jī)床加工的典型零件

激光制造網(wǎng)通訊員 來源:廣東星之球2011-08-11 我要評論(0 )   

飛機(jī)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 典型的飛機(jī)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是薄壁結(jié)構(gòu),形狀復(fù)雜,外形變斜角變化大,外形多為雙曲面,要求成形精確。為了減輕飛機(jī)重量,增加飛機(jī)的機(jī)動性和增加有效...

 飛機(jī)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  典型的飛機(jī)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是薄壁結(jié)構(gòu),形狀復(fù)雜,外形變斜角變化大,外形多為雙曲面,要求成形精確。為了減輕飛機(jī)重量,增加飛機(jī)的機(jī)動性和增加有效載荷和航程,進(jìn)行輕量化設(shè)計,廣泛采用新型輕質(zhì)材料。

  為了提高零件強(qiáng)度和工作可靠性,主要采用整體毛坯件和整體薄壁結(jié)構(gòu)。現(xiàn)在大量采用鋁合金、鈦合金、耐高溫合金、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料等。結(jié)構(gòu)復(fù)雜的薄壁件、蜂窩件不僅形狀復(fù)雜,而且孔、空穴、溝槽、加強(qiáng)筋等多,工藝剛性較差。

  飛機(jī)制造中需要用機(jī)床加工的典型零件

  飛機(jī)制造中需要用機(jī)床加工的典型零件,主要有飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件和發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵零件兩部分:

  1.機(jī)身結(jié)構(gòu)件典型零件

  飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件 的典型零件有梁、筋、肋板、框、壁板、接頭、滑軌等類零件。以扁平件、細(xì)長件、多腔件和超薄壁隔框結(jié)構(gòu)件為主。毛坯為板材、鍛件和鋁合金擠壓型材。材料利 用率僅為5%-10%左右,原材料去除量大。目前,國內(nèi)飛機(jī)零件,90%以上為鋁合金件,少量為不銹鋼和鈦合金鋼,且整體結(jié)構(gòu)件越來越多,應(yīng)用復(fù)合材料是 今后的發(fā)展方向。

  機(jī)身結(jié)構(gòu)件典型零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

  (1)件的輪廓尺寸越來越大。如有的梁類零件的長度已達(dá)到13m。

  (2)零件的變斜角角度變化大,超薄壁等。最薄處尺寸只有0.76mm左右,所以,加工工藝剛性差。

  (3)零件的結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜,很多零件采用整體結(jié)構(gòu)。

  (4)零件的尺寸精度和表面質(zhì)量要求越來越高,如有些零件加工后出現(xiàn)的毛刺等缺陷,不允許用人工去除。

  加工飛機(jī)機(jī)身典型零件所需主要設(shè)備

  (1)三坐標(biāo)加工中心,如大型龍門立式加工中心;

  (2)五軸聯(lián)動加工中心,如大型龍門立式加工中心,應(yīng)配備A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭;

  (3)從發(fā)展考慮,需要大型龍門式雙主軸五坐標(biāo)加工中心,工作臺尺寸5m×20m,用于加工梁類零件;

  (4)加工鋁合金件需要大功率高速加工中心,功率≥40kW,主軸轉(zhuǎn)速20000r/min以上,帶兩坐標(biāo)擺角銑頭;

  (5)由于整體鋁合金件切削加工去除量大,為便于排屑,最好需要工作臺可以翻轉(zhuǎn)90°的臥式加工中心,目前,國內(nèi)尚無這種臥式加工中心;

  (6)飛機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)件品種多,形狀各異,且工藝剛性差,需用大量卡具。為降低成本,縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期,需要各種柔性卡具;

  (7)鈑金成形件主要涉及蒙皮、型材、導(dǎo)管等曲面成形,要求成形精準(zhǔn)。為保證制造精度,需要大規(guī)格蒙皮拉伸機(jī);蒙皮滾彎成形機(jī);還有三軸滾校平機(jī)、型材拉彎機(jī)、導(dǎo)管成形機(jī)等。飛機(jī)部件裝配還需自動鉆鉚設(shè)備;

  (8)為減輕飛機(jī)重量,復(fù)合材料的應(yīng)用越來越多,制作復(fù)合材料構(gòu)件需要鋪帶機(jī)等等(鋪帶機(jī)在國內(nèi)還是空白)。

  飛機(jī)發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵件與加工要求

  飛機(jī)發(fā)動機(jī)的關(guān)鍵件有機(jī)匣、各類葉片和整體葉盤。

  機(jī)匣加工

  航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣有三類,一類是對開環(huán)形結(jié)構(gòu),一類是整體環(huán)形結(jié)構(gòu),還有一種是異形殼體。

  機(jī)匣材料是一種 難加工的耐高溫的高強(qiáng)度鈦合金材料。機(jī)匣又是薄壁、弱剛性結(jié)構(gòu),型面復(fù)雜,精度要求高,加工難度大。機(jī)匣是大型零件,一臺推力為15000公斤航空發(fā)動機(jī) 機(jī)匣直徑為φ800mm。大飛機(jī)的大型風(fēng)扇機(jī)匣外形尺寸φ1823.5mmx546mm,最薄處壁厚3mm。所以,機(jī)匣加工需要中、大型多功能、高精度數(shù) 控機(jī)床。如加工直徑為φ2000mm的數(shù)控立車和精密數(shù)控立車;工作臺尺寸為2400mm×5000mm的龍門式五軸聯(lián)動加工中心,需具備雙工位、在線測量和仿真功能,刀庫容量60把刀左右,數(shù)控系統(tǒng)具有高級編程功能,工作臺3000mm×5000mm的龍門式數(shù)控鏜銑床。

 葉片加工

  航空發(fā)動機(jī)的葉片材料為耐高溫的鈦合金材料,需用五軸聯(lián)動加工中心,五軸高速龍門銑等加工葉片形面。葉根榫頭的加工需用拉床和緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床,并希望緩進(jìn)給強(qiáng)力磨床具有換砂輪功能和滾輪修砂輪裝置,還需要有在線測量、程序調(diào)整和自動補(bǔ)償功能。

  葉片形面用電解加工可大大提高加工效率,還需用數(shù)控六軸砂帶拋光設(shè)備拋光。希望有葉片形面檢測設(shè)備。

  大型寬弦空心風(fēng)扇葉片采用寬弦、空心、帶阻尼凸臺結(jié)構(gòu),直徑φ1600mm以上,風(fēng)扇葉尖速度高達(dá)457m/s,選用重量更輕的鈦合金或樹脂基材料,制造這類葉片需要五坐標(biāo)葉片銑床;自動拋光機(jī);組合封焊和擴(kuò)散連接及超塑成形設(shè)備等。

  葉片有很多冷卻用的小孔,用電脈沖打孔,比用激光打孔好(激光打孔有硬化層),但現(xiàn) 在,電加工打孔機(jī)床沒有打孔深淺的顯示,操作困難。希望能解決這個問題,能顯示打孔的深淺。而耐1100°C高溫的鎳基單晶渦輪葉片具有很好的高溫強(qiáng)度和 綜合性能,葉片上有許多直徑為φ0.3~φ0.4mm的冷卻氣膜孔,制作這類葉片,需要定向/單晶熔鑄爐、陶瓷型芯焙燒爐、制芯機(jī)、磨削中心、數(shù)控緩進(jìn)給磨床以及葉片制孔的電液束流設(shè)備和小孔加工單元等裝置。

  整體葉盤加工

#p#分頁標(biāo)題#e#  整體葉盤是薄壁盤類零件,葉盤圓周上有裝葉片的榫 槽。直槽可用拉削加工和磨削加工。圓弧形榫槽可用銑削和成形磨加工,但圓弧形榫槽的檢測困難。葉環(huán)和葉盤的加工需要數(shù)控臥車、精密數(shù)控立車。要求加工機(jī)床 的剛性好,定位精度高,定位精度約為2~3μm。整體葉盤的葉片部分,可用五軸高速加工中心加工,還可以用電火花成形加工。重型燃機(jī)葉盤直徑可達(dá) 2000~3000mm,需要用砂輪線速度100m/s以上的高速磨床加工。

  加工發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零件所需的主要設(shè)備有:

  帶A/B擺角銑頭或A/C擺角銑頭的五軸聯(lián)動加工中心;

  五坐標(biāo)葉片銑床;

  整體葉盤高效加工中心;

  工作臺3000mm×5000mm數(shù)控龍門鏜銑床;

  精密數(shù)控立式車削中心;

  數(shù)控立式車床;

  精密數(shù)控車床;

  車銑復(fù)合加工中心;

  榫齒倒圓專用加工中心;

  激光熔覆加工機(jī)床;

  電火花銑削加工機(jī)床;

  數(shù)控臥式車床

  數(shù)控立式磨床;

  數(shù)控緩進(jìn)給磨床;

  端面弧齒磨床;

  高速轉(zhuǎn)子葉尖磨床;

  700t電動螺旋壓力機(jī);

  板類件無模多點(diǎn)成形壓力機(jī);

  定向/單晶熔鑄爐;

  用于葉片制孔的電液束流設(shè)備、小孔加工單元以及真空熱處理爐等等。

  上述設(shè)備要求機(jī)床具有足夠的剛性,操作簡單,人機(jī)界面清楚,具備樣條插補(bǔ)(NURBS)功能,過程均勻控制,以減少對拐角處加工精度的影響,還具有在線測量和仿真功能。

 

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