飞机部件工艺分离面切割工艺研究.pdf

1 甸 化 飞机部件工艺分离面切割工艺研究 Cut t in g pr oces s r esear ch of t he air cr a f t com ponent s pr odu ct ion br eak 彭玉海 侯红玲 李志峰 张昌明 何亚银 P ENG Yu h a i HOU Ho n g l i n g L I Zh i f e n g ZHANG Ch a n g min g HE Ya y in 陕西理工学院 汉中 7 2 3 0 0 1 摘 要 工艺分离面是为保证飞机装配工艺而划分的分离面 也是飞机总装的对接面 为了保证机身 部件装配的准确度要求 对飞机部件工艺分离面的切割加工工艺进行了研究 研制了一套以 圆锯片为切割工具的切割装置 进行了一系列的工艺试验 通过试验分析获得了相关工艺数 据 经过实际应用 采用锯切工艺对飞机部件工艺分离面进行切割加工能够满足飞机总装技 术要求 关键词 飞机部件 工艺分离面 切割工艺 研究 中图分类号 T P1 6 2 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 4 0 2 下 o l 5 4 0 3 D o i 1 0 3 9 6 9 J is s n 1 0 0 9 0 1 3 4 2 0 1 4 0 2 下 4 4 0 引言 工艺 分离面是为保证飞机装配工艺而划分 的 分离面 是飞机机身装配连接的接合面 为满足 机 身的同轴 度和工艺分 离面 蒙皮对缝 的均 匀性 和 阶 差小的要求 要对工艺分 离面进行加工 国 内飞机部件还 没有达到无余量制造 飞机机 身部 件制造过程 中在工艺分离面 留有蒙皮余量 通过 修边加工 的方 式获得工艺分 离面的精度和 表面质 量 以满足飞机部件总装对接要求 目前 国内飞机 部件工艺分离面蒙皮余量 的 切割加工主要采 用手工工艺 方法 首先用划线尺 沿着飞机部件理论工艺分离 面处划线 然 后用风 动剪沿着划线去除大余量 再通过风动铣刀精修 最后进行人工打磨 这样的工艺方法效率低 工人 劳动强度大 不能适应飞机产品的现代化生产 而 对于蒙皮较厚的飞机部件更是很难实现 1 工艺方案 1 1 加工技术要求 要求切割加工 的飞机部件 工艺分 离面也就是 飞机 总装的对接面 根据飞机总装的工艺要求 以 及飞机部件产品的状态 提 出以下加工要求 切割完成要保证航 向尺 寸 切 割面 综合误差 控制在 0 3 mm以内 体现为切割面 的平面度以及 切割面相对航向的垂直度 表面粗糙度控制在 Ra 6 3 u m 1 2 飞机部件工况 飞机 部件是蒙皮 长桁 框等的组合体 如 图1 所示 进行蒙皮余量切割前在装配型架上处 于 飞机坐标 系的定位状 态 航 向水平状态 切 割 面 即工艺分离面 处于竖直面 内 蒙皮余量 的 悬伸量约3 0 ram 蒙皮材料为硬铝合金 以下三个因素不利于蒙皮余量的切 割加工 1 飞机机身部件结构尺寸大 切割装备的设 计难度大 切割精度难以保证 2 蒙皮拉 伸且 张紧在 长桁和框 上 内部存 在张 力 内应力 切割加工后切 缝会收缩 同 时 铝合金热传导系数大 也会使切缝收缩 出 现夹锯现象 导致切割刀具切割状态变差 3 蒙皮为薄壁件 由于刚性较差 切割过程 产 生振颤 1 型架平板 2 蒙皮余量 3 工艺 分离面 4 飞机机身部件 图1 飞机机身部件在型架上的状态示意图 收稿日期 2 0 1 3 1 1 2 5 基金项目 陕西省工业 自动化重点实验室科研项目 2 0 1 0 J s o 4 1 作者简介 彭玉海 1 9 7 3一 男 副教授 硕士 研究方向为机械制造装备研究和机电控制 1 5 4 第3 6 卷第2 期2 0 1 4 0 2 下 学兔兔 w w w x u e t u t u c o m 务1 匐 化 1 3工艺方法 1 加 工方法 对 于薄壁 铝合金 材料 特种 加 工方法其实是一种很好的选择 如激光切割 等离子切割等 但是这些热切割方法产生的热影 响区改变了材料性能 会降低产品的可靠性 因 此 加工方法只能采用金属切削方法 考虑到飞 机 蒙皮属于薄 壁材料 合适 的方法是采用圆锯片 锯切 且锯片厚度不能太厚 O 8 2 5 mm 否则 切 削负载增大 引起薄壁件 的振 颤 导 致切 割质量 变差 2 2 2 运动 分析 根据工 艺分 离面加工 技 术要 求 除锯 片的旋转运动 以外 至少还需要三 个运 动 如图2 所示 航 向 图2 飞机机身部件在型架上 的状态不意 图 首先是航 向进给 调节 此运动 为保证机 身 部件 的航 向尺寸 该运动在 切割前调整到位 可 采用手动 或 自动方式进行调 节 其 次是径向进 给 切入 此运动保证 蒙皮 要切透 同时要保 证切线的长度 锯片至少同时有2 3 个锯齿参与切 削 该运动一般一次调 整到位 后不再变化 最 后是 圆周进给 通过 圆周进给 完成机身部件工 艺分离面的切割加工 由于机身部件装夹在型 架 上 因此这些运动均需要由切割装装置实现 3 切割装置 为实现上述运动 完成机身部 件工艺分离面的切割加工 保证切割精度 研制 了一 台切割机以及相应的工装 切割机 由主运动 部件 航 向调 节部件 径向进给部件 周向进给 部件 导 向部件等构成 如图3 所示 由气动驱 动 以图1 中型架平板为基准 设计一环形 曲线导 轨 并在导轨侧面安装链条 实现爬行切割 2 工艺试验 2 1试验方案 进行工艺 试验有两个的 目的 其一是验 证所 设 计切 割 装备 的功 能 其 二是 获得 一 组工 艺数 据 保证切割性能 为 此分别 进行 了空运转试验 和切割试验 其 中切割试验从锯切 方式 运动线 型 锯片参数 切削用量等方面进行试验 1 主运动部 件 2 航向调节部件 3 径 向进给部件 4 周向进给部件 5 导 向部件 图3 工艺分离面切割装置 试验内容 1 空运转试验 以及直线导轨 曲线导轨运动 的爬行切割试验 验证切割装备的功能 2 顺切和逆切试验 采取合理的锯切方式 3 锯片参数试验 选用合适的锯片材料和规 格 分别以 1 2 5 mm的高速钢锯 片和硬质合金锯 片进行不同规格的切割试验 如表1 所示 表1 锯片参数试验规格表 锯片材料 锯片厚度 单位 mm 锯 片齿数 高速钢 0 8 1 0 1 5 2 0 2 5 7 2 8 0 1 0 8 1 2 0 硬质合金 O 8 1 O 1 5 2 0 2 5 7 2 8 O 1 0 8 1 2 0 4 切削用量试验 根 据 切 割 条 件 切 割 速 度 推 荐 值 V l O 0 0 1 3 0 0 m min 由 1 1 0 0 0 式 中 V 为切割速度 r n min d 为锯片直径 mm n 为锯片转速 r min 锯片转速范围n 2 5 5 0 3 6 5 0 r min 进给量推荐值f z 0 0 1 0 1 mm t o o t h 由 z n L 一 1 0 0 0 2 式中 V 进给速度 m min Z 为锯片齿数 t o o t h n 9 锯片转速 r min f z 为进给量 mm t o o t h 进给速度范围Vf 2 7 3 7 m min 在锯片转速范 围n 2 5 5 0 3 6 5 0 r min 进给速 度范围Vf 2 7 3 7 m min 之内进行