[发明专利]一种大尺寸薄壁陶瓷基复合材料翼构件加工方法

说明书

本发明公开了一种大尺寸薄壁陶瓷基复合材料翼构件加工方法，所述方法包括如下步骤：制作翼构件切削专用加工工装；利用步骤一设计并研制的主特征辅助加工工装对仿形翼状毛坯进行装夹定位；步骤三：确定仿形翼状毛坯加工基准；仿形翼状毛坯的外形特征加工完成后，使用机床侧铣头转换工件主轴刀具夹持方向为原机床Y轴方向，使用φ10mm金刚石磨头加工仿形翼状毛坯的内腔型面、壁厚特征，得到未打特征孔的翼构件；将未打特征孔的翼构件放置在特征孔打孔专用工装的主体基座上，使用夹紧装置将工件紧固装夹，加工特征孔。本发明能够实现大尺寸薄壁陶瓷基复合材料翼构件的精确加工，从而为系列重点型号的飞行器的研制和生产提供了重要保障。

技术领域

本发明属于陶瓷基复合材料精密加工技术领域，尤其涉及一种大尺寸薄壁陶瓷基复合材料翼构件加工方法。

背景技术

随着航空、航天领域制造技术精度要求的不断提高，我国飞行器越来越趋向于强突防、快速机动和迅速反应等方向发展，陶瓷基复合材料因其优异的材料性能越来越多的应用于航空、航天领域。翼构件是飞行器的重要部件，是实现长时间、高机动飞行的关键，承担着控制飞行姿态、调整飞行方向等重要作用。翼构件选用陶瓷基复合材料，因材料本身所具有的高脆性、高硬度、非均质及各向异性等特点，加之翼构件薄壁、加工基准难以确定，导致其在加工时精度难以控制，主要体现在以下几个方面：

(1)该构件型面壁厚仅为3mm～5mm，长度尺寸达到米级，毛坯通过近净尺寸仿形工艺制备，加工余量仅为0.5mm～2mm，致使加工过程中装夹找正效率低、变形难以控制；

(2)该构件型面内腔采用狭窄半封闭深腔结构，内腔最大开口处仅为100mm左右，且加工深度近300mm，刀具操作空间狭小、且悬出长度近250mm，致使产品加工精度的控制要求高。

(3)该构件具有与开口方向垂直的特征孔，且尺寸、位置精度要求严格，无法使用常规的机械钻孔方式保证该特征孔的尺寸和位置精度。

(4)产品加工时，容易产生震颤，导致产品的尺寸精度控制难度大。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种大尺寸薄壁陶瓷基复合材料翼构件加工方法，有效的解决工件加工过程中变形大、定位基准难以确定、加工精度难以保证的难题，能够实现大尺寸薄壁陶瓷基复合材料翼构件的精确加工，从而为系列重点型号的飞行器的研制和生产提供了重要保障。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：一种大尺寸薄壁陶瓷基复合材料翼构件加工方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：制作翼构件切削专用加工工装；其中，翼构件切削专用加工工装包括主特征辅助加工工装和特征孔打孔专用工装；其中，所述主特征辅助加工工装包括主体基座、支撑嵌块、重力压块和弓形夹具；所述特征孔打孔专用工装包括主体基座、角度转接头和夹紧装置；

步骤二：利用步骤一设计并研制的主特征辅助加工工装对仿形翼状毛坯进行装夹定位，将翼构件放置于主体基座上，验证并消除翼构件与主特征辅助加工工装主体基座之间的接触间隙，在翼构件内部放入支撑嵌块，在支撑嵌块放置到合适位置时，使用弓形夹具将翼构件和主特征辅助加工工装主体基座夹紧；

步骤三：确定仿形翼状毛坯加工基准，使用金刚石磨头加工仿形翼状毛坯的外形特征尺寸；

步骤四：仿形翼状毛坯的外形特征加工完成后，使用机床侧铣头转换工件主轴刀具夹持方向为原机床Y轴方向，使用φ10mm金刚石磨头加工仿形翼状毛坯的内腔型面、壁厚特征，得到未打特征孔的翼构件；

步骤五：将步骤四中未打特征孔的翼构件放置在特征孔打孔专用工装的主体基座上，使用夹紧装置将工件紧固装夹，在角度转接头上安装φ8mm的PCD钻头，加工特征孔。

上述大尺寸薄壁陶瓷基复合材料翼构件加工方法中，在步骤二中，所述合适位置为支撑嵌块到距离毛坯边缘1000mm至2000mm。