1、引言

　　新中國(guó)成立以來(lái)，航空事業(yè)一直在不斷的發(fā)展，尤其是近幾年更是隨著科技的發(fā)展而越來(lái)越快，目前我國(guó)的航空事業(yè)已經(jīng)具有了進(jìn)行自主研制的能力，實(shí)現(xiàn)了系列化的生產(chǎn)，在飛機(jī)的種類上也已經(jīng)越來(lái)越齊全，相關(guān)的配套產(chǎn)品也都陸續(xù)進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn)?，F(xiàn)在，我國(guó)已經(jīng)擁有了一個(gè)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)飛機(jī)。同時(shí)“新舟60”在市場(chǎng)上的反映也非常好，目前已經(jīng)開始打入了國(guó)際市場(chǎng)。“殲-10”的第三代戰(zhàn)斗機(jī)在性能上已經(jīng)超越了美國(guó)的“F-16B”，這說(shuō)明了我國(guó)的航空水平已經(jīng)進(jìn)入到了國(guó)際先進(jìn)水平的行列。近幾年隨著科技的發(fā)展，在設(shè)計(jì)和制造發(fā)動(dòng)機(jī)方面已經(jīng)有了一些突破，同時(shí)政府也越來(lái)越重視航空事業(yè)，相信在未來(lái)我國(guó)的航空事業(yè)將發(fā)展的越來(lái)越快。

　　目前飛機(jī)零件為了適應(yīng)飛機(jī)向大型機(jī)、乘坐舒適等要求的方向發(fā)展，工程師們?cè)谠O(shè)計(jì)零件的時(shí)候其理念同之前發(fā)生了很多的變化，希望可以減少飛機(jī)的零件數(shù)量從而減少飛機(jī)在安裝的過(guò)程中更加簡(jiǎn)單，同時(shí)為了減輕飛機(jī)的重量這樣就要使零件變得更輕薄，所以目前來(lái)看如何制造出高質(zhì)量的航空結(jié)構(gòu)件，同時(shí)提升生產(chǎn)的效率是整個(gè)航空制造業(yè)急待解決的問(wèn)題。下面就航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形問(wèn)題來(lái)進(jìn)行討論并且給出幾點(diǎn)控制策略。

2、航空結(jié)構(gòu)件及其特點(diǎn)

　　目前看來(lái)為了適應(yīng)整個(gè)航空事業(yè)的發(fā)展，在設(shè)計(jì)過(guò)程中被廣泛使用的是具有整體結(jié)構(gòu)的薄壁結(jié)構(gòu)件，具有這樣結(jié)構(gòu)的典型零件有飛機(jī)的肋、壁板、框、梁、飛機(jī)的座艙蓋骨架等等，這些零部件具有的最大的特征是在結(jié)構(gòu)為薄壁、零件的截面尺寸相對(duì)較小，零件在外形尺寸上相對(duì)較大、結(jié)構(gòu)上非常復(fù)雜而且零件并不是對(duì)稱的等一系列的特點(diǎn)。零件的材料是以彈性較小的鈦合金及鋁合金作為主要的原材料，其制造加工的工藝通常采用的是軋制板、鍛件或預(yù)拉伸件，加工方式通常采用的是數(shù)控銑削。在飛機(jī)的零件當(dāng)中通常在用具有薄壁和薄腹板構(gòu)成薄壁結(jié)構(gòu)，這樣的零部件通常局部剛性相對(duì)差一些；而整體件的最大特點(diǎn)其外形、截面尺寸具有是多樣性，零件的結(jié)構(gòu)在形狀上相對(duì)比較復(fù)雜、而且并不是對(duì)稱的。有一些零部件不僅具有薄壁同時(shí)還有整體這樣的特征。在加工的過(guò)程中，整個(gè)零件在毛坯狀態(tài)時(shí)需要進(jìn)行一些例如拉伸之類的預(yù)處理。這樣的處理過(guò)程，無(wú)法消除材料本身的內(nèi)應(yīng)力。所以會(huì)出現(xiàn)一些變形的問(wèn)題。

3、航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中出現(xiàn)變形的原因

　　航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形的因素有很多，而且變形并沒有固定的模式。我們通常會(huì)根據(jù)零件所發(fā)生變形的不同時(shí)間、不用尺度、不同原因極其不同的影響，將航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形進(jìn)行分類，分別是零件的結(jié)構(gòu)局部變形以及零件外形的輪廓整體變形。我們首先來(lái)看一下零件結(jié)構(gòu)的局部變形，這一變形主要是在零件的切削和加工這一工序中出現(xiàn)，通常所表現(xiàn)出來(lái)的是過(guò)切、讓刀、局部彎曲等現(xiàn)象，通常是出現(xiàn)在刀具和工件的接觸區(qū)域范圍內(nèi)。由于具有薄壁特征的零件的特點(diǎn)是薄壁這樣通常薄膜板在局部會(huì)有剛性不足的問(wèn)題，這樣往往就會(huì)引起零件的一些局部變形問(wèn)題，這樣的問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致的問(wèn)題是零件的局部尺寸相對(duì)超差以及零件在形貌上會(huì)差一些；再來(lái)看一下外形輪廓整體變形所表現(xiàn)的是在零件完成了切削加工之后在進(jìn)行扭曲、彎曲加工，同時(shí)如果零件加工完成后進(jìn)行一段時(shí)間的放置也有可能會(huì)發(fā)生變形，這樣整體的結(jié)構(gòu)件在完成加工之后就會(huì)出現(xiàn)外形輪廓整體變形的現(xiàn)象，發(fā)生變形的主要原因是由于當(dāng)材料被去除了很大的一部分之后它本身的內(nèi)應(yīng)力會(huì)重新進(jìn)行平衡的分布，加工時(shí)也會(huì)有溫度的變化，熱脹冷縮以前在放置的過(guò)程中外界的環(huán)境變化都會(huì)引起輪廓變形。整個(gè)零部件的熱脹冷縮問(wèn)題，可以說(shuō)在一定的溫度范圍內(nèi)通常會(huì)是一個(gè)可逆的過(guò)程，所以想要解決這個(gè)問(wèn)題通?？梢酝ㄟ^(guò)對(duì)加工車間溫度、零件運(yùn)輸過(guò)程中的溫度以及在后期飛機(jī)進(jìn)行裝配的車間溫度保持一致來(lái)進(jìn)行解決。

4、如何對(duì)航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形進(jìn)行控制

　　4.1如何消除薄壁零件局部變形

　　航空零部件的薄壁零件壁厚范圍通常是在為0.5-3毫米之前，由于零部件的壁厚小所以其局部剛性是相對(duì)較弱的，這樣整個(gè)零件在加工過(guò)程的切削熱量和切削力對(duì)零件都會(huì)有較大的影響。所以想要控制薄壁零件在加工過(guò)程中的各種變形所要解決的主要途徑之一就是要處理好零件局部的剛度和切削力兩者之間的關(guān)系也就是說(shuō)利用零件剩余剛度和降低切削力是減輕、消除薄壁零件局部變形的一個(gè)主要的方式。通過(guò)薄壁加工的一系列理論研究以及加工的一系列實(shí)際應(yīng)用都可以看出運(yùn)用高速切削的方式來(lái)改善薄壁零部件的局部變形主要具有兩方面的優(yōu)勢(shì)：

　　第一是高速切削的特點(diǎn)是具有相對(duì)較小的切削力，這樣在進(jìn)行生產(chǎn)、加工航空部件的薄壁零件時(shí)工件就會(huì)產(chǎn)生讓刀，這樣變形就會(huì)相應(yīng)的減少，使零部件加工的精度以及其形位精度都更加準(zhǔn)確。第二是在進(jìn)行高速切削的過(guò)程中，切削所產(chǎn)生的熱量大部分都會(huì)由加工過(guò)程中所產(chǎn)生切屑給帶走，所以工件在加工的過(guò)程中溫度升高的并不是很多，這樣工件的加工熱變形相對(duì)是很小的，也就是說(shuō)航空零件薄壁零件的熱變形也會(huì)相對(duì)較小。

　　4.2如何消除零件外形的輪廓整體變形

　　整體結(jié)構(gòu)件的特點(diǎn)是零件在加工的過(guò)程當(dāng)中需要去除很多的材料，同時(shí)零件的截面形狀相對(duì)復(fù)雜很多，零件的原材料當(dāng)中的宏觀內(nèi)應(yīng)力會(huì)在材料不斷進(jìn)行加工的過(guò)程中逐步的釋放出去。通過(guò)對(duì)實(shí)際狀況的研究我們可以看到如果內(nèi)應(yīng)力的分布是不一樣的，那么零件產(chǎn)生變形的程度也會(huì)是不同的，同時(shí)變形的程度會(huì)同材料在切除的過(guò)程中如果力矩不平衡那么就會(huì)直接影響零件的變形。

　　要克服內(nèi)應(yīng)力所引起的整體變形，在整個(gè)航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工的過(guò)程中主要采用下面的幾種方法：首先，從原材料方面看我們要選用應(yīng)力分布相對(duì)均勻的原料。從上面的分析我們可以知道整體變形的主要原因是內(nèi)應(yīng)力，所以選擇應(yīng)力分布均勻的原料對(duì)應(yīng)力測(cè)量是非常方便的，只有掌握了他的內(nèi)應(yīng)力是如何進(jìn)行分布的，我們才能避免零件外形的整體變形；其次是可以根據(jù)原材料的不同來(lái)進(jìn)行毛坯內(nèi)應(yīng)力的預(yù)釋放，這里面包含有兩種方式我們可以根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)選擇不同的釋放方法。最后一種方式是由一些研究人員通過(guò)仿真以及不斷的實(shí)驗(yàn)，對(duì)航空結(jié)構(gòu)件的安全校正理論進(jìn)行了不斷的研究，從而提出了一個(gè)針對(duì)復(fù)雜變形的校正方法，那就是通過(guò)機(jī)械的方法來(lái)校正已經(jīng)發(fā)生的整體變形零件。但是其中的缺點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)件已經(jīng)做了一次校正，所以影響零件的使用壽命，在使用的過(guò)程中對(duì)其要進(jìn)行特別的關(guān)注。

5、結(jié)語(yǔ)

　　隨著我國(guó)航空業(yè)的不斷發(fā)展，航空結(jié)構(gòu)件的加工也發(fā)展越來(lái)越快，本文對(duì)航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形中的典型薄壁的加工變形的原因及其控制策略給出了幾點(diǎn)建議，這里的很多關(guān)鍵技術(shù)還需要深入的研究，以提高航空結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工質(zhì)量和效率。