[发明专利]机身整体壁板的成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用材料弹性变形机械加工成形飞机机身整体壁板的方法。

背景技术

飞机机身整体壁板是由整块板料制造而成的承力结构件。由于机身整体壁板能够实现零件的等强度设计、结构效率高、适宜承受集中载荷且气动外形光滑流线，以及装配过程相对简单和协调性好等优势，在现代飞机中得到了越来越广泛的应用。例如，庞巴迪公司研制的DASH8(冲8)Q400飞机的中机身气动外形，就是由5块约长8.5米，宽2米，材料厚度2～6.5毫米的整体壁板构成的。随着喷丸成形技术的发展，对于曲率较小的金属机翼整体壁板，通常采用先展开图形在平面状态下进行数控机械加工，然后再喷丸成形的制造方法。但对于曲率较大的机身类整体壁板零件，由于受到喷丸成形覆盖率饱和状态的限制，是无法采用上述喷丸方法成形的。因此国内大型机身整体壁板的制造通常采用先滚弯或拉伸成形，然后进行立体化学铣切技工的方法。由于化铣是用化学液体，将零件材料进行一层层腐蚀形成零件上要求的台阶和槽腔的方法。化铣槽液对环境污染很大，排污的处理费用非常高昂。并且化学铣切零件的疲劳强度不如机械铣切零件的疲劳强度好，化学铣切零件的精度较低。

因此，国外目前通常采用机械加工的方法，逐步替代化学铣切的工艺。但由于大型整体壁板成形后的机械铣切，需要大型专用带型面的立体工装或带5坐标柔性托架的数控加工设备。由于飞机机身的整体壁板中有多级不同厚度的台阶和槽腔，如果在平面状态(成形前)进行机械铣切加工，则由于机械铣切后材料的厚薄不均，无法成形出合格的产品。以达索F7X公务机机身右侧整体壁板的制造为例，如图1，它的右侧整体壁板的材料为铝合金2024-T3，壁板尺寸为：8500X 2200X 4.8毫米，壁板零件加工后最大厚度为4.0毫米，最小厚度1.2毫米，共分为16个厚度级。零件厚度公差为-0.10/+0.20毫米。零件外表面为飞机单曲度气动外形，仅加工内表面。壁板上需要钻制400多个用于定位框、长桁等零件的协调孔，壁板周边及门框、窗框切口为精确外形。

国内长期以来，是在单曲度零件成形后，采用立体铣切，包括化学铣切和立体机械铣切的方法。如果按现有技术滚弯成形后，带弧度进行立体机械铣切，则需要更加昂贵的专用立体铣切工装和设备。该技术的难点在于工艺流程和工艺参数的正确设计；壁板成形后的展平。由于零件通过外力展平后，内部存在较大的应力，加工中零件和刀具很容易发生共振，导致零件故障，因此必须设计正确的工艺参数进行机械铣切。需要怎样的吸附真空度以及补充措施，使其能够铣切出满足工程设计的尺寸和精度要求；机械铣切完成消除吸附力等后，整体壁板能够基本回复到成形的弧度。

发明内容

本发明的任务是提出一种铣切夹具结构简单，价值低，生产效率高，绿色环保效果好机身整体壁板的成型方法。

本发明的上述目的可以通过以下措施来达到。一种机身整体壁板的成型方法，其特征在于包括如下步骤：

1)首先采用滚弯成形设备成形出机身整体壁板的弧度；

2)整体壁板滚弯成形后，利用材料的弹性变形特性，再将成形后的弧度展平后再进行机械铣切加工壁板上的多级台阶、槽腔和轮廓。

3)检查壁板恢复的滚弯成形时的外形/弧度状况，局部校形。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明建立单曲度机身整体壁板成形，利用材料弹性变形的特性将其展平，进行机械铣切的方法，在平面状态进行壁板中多级台阶、槽腔和轮廓的铣切，卸载后材料基本恢复到成形时的弧度状态，取代了国内长期以来单曲度零件成形后采用立体铣切(包括化学铣切和立体机械铣切)的方法，提高了产品的制造精度和疲劳强度，又避免了化铣槽液对环境的污染以及高昂的排污处理费用。达到了提高产品质量、生产效率、绿色环保的要求。平面铣切夹具的结构简单，价值低。工艺参数实用，质量可靠。

附图说明

图1是F7X公务机机身右侧整体壁板的示意图。

具体实施方式