[发明专利]一种双“S”形双曲薄壁件制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种双“S”形双曲薄壁件制造工艺。

背景技术

双“S”形双曲面薄壁壁板为飞机复杂壁板，即沿轴线的任何剖视图均为双“S”形结构，壁厚最薄处为1.5mm，为增加结构强度，在曲面外形面上设计了多处加强筋，加强筋为开闭角共存的扭曲形状。特殊的双“S”形双曲面薄壁壁板形状复杂，加工难度大，且该结构无可借鉴的制造工艺。类似的曲面薄壁件的加工工艺及与双“S”形双曲面薄壁壁板的区别：① 采用钣金成形之后铆接成形为单曲或双曲薄壁壁板，但是加强筋与薄壁型面的密封性无法保证，而双“S”形双曲面薄壁壁板的筋条为开闭角共存的扭曲形状，无法采用钣金成形工艺；② 采用与结构件内形面完全贴合的真空吸附工装进行加工，而双“S”形双曲面薄壁壁板为细长形结构，曲率半径小，型面复杂，且存在闭角区，计算得到吸附力不满足吸附要求，因此采用真空吸附工装进行加工不可行。双“S”形双曲面薄壁壁板由于结构外形为双“S”形双曲面，内形面为狭长细窄，曲率半径不断变化，且无定位基准，因此，该结构件的制造工艺需要设计特殊的工艺方法。

加工该零件有以下三大难点：

1）零件为复杂曲面薄壁件，型面为双“S”形双曲面，曲率变化大，制定合理的工艺方案为一大难点；2）零件结构均为空间曲面，无装夹定位基准，零件定位装夹困难，加工时易产生振动；3）零件型面结构复杂，外形型面上存在较多的扭曲加强筋，加强筋与腹板厚度为1.5~2mm，加工变形难以控制，壁厚尺寸、外形容差以及表面质量要求高，结构件加工顺序、刀具选择、程序编制、切削方式难以定制。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种双“S”形双曲薄壁件制造工艺。

为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为：

一种双“S”形双曲薄壁件制造工艺，步骤如下：

1）内形面粗加工：

以带筋条外形面周边工艺凸台底面定位，采用一面两孔装夹定位方式，在毛坯周边开压板槽，压板装夹，粗加工后零件留4mm工艺余量，采用不同悬长的刀具分三段粗加工，刀具悬长递增，以保证内形面的加工刚性，并在工艺凸台表面铣出内形面加工基准面；

2）带筋条外形面粗加工：

以内形面周边工艺凸台基准面定位，压板装夹，采用不同悬长的刀具分段粗加工带筋条外形面，刀具悬长递增，粗加工后零件留5mm工艺余量，并铣出阶梯工艺凸台作为内形面加工定位基准面；

3）自然时效：＞48小时，用于释放粗加工过程中因材料塑性变形和切削热引起的机加应力；

4）铣平面消除变形，确定加工基准：

自由状态下铣平面消除时效过程中的零件变形，并为后续半精加工、精加工内形面提供定位基准，扩铰工艺孔，保证工艺孔垂直度，确定精确的加工基准；

5）内形面半精和精加工：

将阶梯工艺凸台装夹为加工基准平面，使用不同悬长刀具分两段加工内形面，半精加工后预留1mm工艺余量，然后精加工至零件理论内形面，并铣出工艺凸台上装夹定位孔；

    6）石膏填充：

在内形面与工艺凸台围成的腔体内填充呈流体状态石膏，待石膏凝固之后，修平石膏面，保证石膏面低于工艺凸台面，解决带筋条外形面半精加工和精加工过程中零件的振动问题，提高零件的加工刚性；

 7）带筋条外形面半精和精加工：

零件翻面加工带筋条外形面，带筋条外形面为双“S”形双曲面，加工难度大，为了控制零件变形和保证加工精度，采用分区域换刀长分段加工方法；

8）去除工艺凸台。

在步骤7）中分区域换刀长分段加工方法如下：

a）装夹定位：以内形面工艺凸台贴合工装台面，压板装夹，为防止加工时的振动，保证零件加工刚性；

b）加工区域划分：根据加工所需刀具长度和零件加工刚性将零件划分为A、B、C三个加工区域，便于加工双“S”形双曲面和型面上的扭曲筋条；

c）A区域半精和精加工：半精加工A区域双“S”形双曲面和型面上的扭曲筋条，预留工艺余量，加工外形面扭曲筋条时按轴向径向分层加工方法加工，然后加工A区域扭曲筋条和型面到理论尺寸；

d）B区域半精和精加工：半精加工B区域双“S”形双曲面和型面上的扭曲筋条，预留工艺余量，加工外形面扭曲筋条时按轴向径向分层加工方法加工，然后加工B区域扭曲筋条和型面到理论尺寸；