第3章 飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造工藝

1、第3章 飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造工藝 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造工藝徐 巖 南京航空航天高校 航空宇航制造工程系 17:39 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 本章內(nèi)容3.1 概述 3.2 飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)主要工藝特點(diǎn) 3.3 整體壁板的制造 3.4 框、肋、梁類整體零件的制造 3.5 大型骨架類零件的制造 3.6 擠壓型材和桁條零件的機(jī)械加工 3.7 數(shù)控加工技術(shù) 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 3.1 概述飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件是構(gòu)成飛機(jī)機(jī)體骨架和氣動形狀的重要組 成部分，它們品種繁多、外形簡單、材料各異。為了減輕 重量，進(jìn)行等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，往往在結(jié)構(gòu)件上形成各種簡單型 腔。與一般

2、機(jī)械零件相比，加工難度大，制造水平要求高。 例如壁板、梁、框、座艙蓋骨架等結(jié)構(gòu)件由構(gòu)成飛機(jī)氣動 形狀的流線型曲面、各種異形切面、結(jié)合槽口、交點(diǎn)孔組 合成簡單的實(shí)體。 結(jié)構(gòu)件加工不但形位精度要求高，而且有嚴(yán)格的重量掌握 和使用壽命要求。由于現(xiàn)代飛機(jī)性能的不斷提高，整體結(jié) 構(gòu)件成為廣泛采納的主要承力構(gòu)件。 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 3.1 概述過去飛機(jī)機(jī)體主要部分都由鈑金零件裝配而成，而后來隨 著飛機(jī)性能的不斷提高，整體結(jié)構(gòu)(integral structure) 日益增多。由于整體框、梁、肋的消失及整體壁板結(jié)構(gòu)的 廣泛應(yīng)用，機(jī)械加工零件的類型和品種日益增加，在某些

3、類型飛機(jī)的生產(chǎn)中，機(jī)械加工零件所占勞動量比重已超過 鈑金成形零件，而且飛機(jī)工廠設(shè)備和廠房布局也由此相應(yīng) 有所轉(zhuǎn)變。例如協(xié)和號超音速客機(jī)的整體結(jié)構(gòu)件占機(jī)身重 量的65% 整體結(jié)構(gòu)件主要有： 蒙皮件 + 骨架件 =整體壁板 骨架件 + 骨架件 =整體梁、框、肋等 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 3.1 概述飛機(jī)制造業(yè)之所以為什么大量采納整體結(jié)構(gòu)件，主要是由 于整體結(jié)構(gòu)件與舊式鉚接結(jié)構(gòu)相比有如下優(yōu)點(diǎn)： (1)氣動性能方面：形狀精確，對稱性好； (2)強(qiáng)度方面：剛性好，比強(qiáng)度高，可減輕重量(約 15%20%),氣密性好；(3)工藝和經(jīng)濟(jì)效益方面：大大削減零件和連接件數(shù)量， 裝配后變形小，可使部件成本降低5

4、0%左右。 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 3.1 概述飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件的主要類型有： (1)整體壁板 (2)整體梁類零件。 (3)整體框、肋類零件 (4)整體骨架類、接頭類零件(5)擠壓型材和變截面桁條類零件 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 格魯門公司的f14 戰(zhàn)斗機(jī)采納 的整體壁板是用鈦合金 制造的，它 的蒙皮壁板 與變后掠用 的轉(zhuǎn)軸接耳 構(gòu)成一體 。 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 轟六整體壁板在飛機(jī)上的位置 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 arj21飛機(jī)機(jī)翼下中壁板零件arj21飛機(jī)機(jī)翼下中壁板零件。壁板由21個口框 、口框加強(qiáng)區(qū)、肋加強(qiáng) 區(qū)、長桁加強(qiáng)區(qū)、雙向削斜變厚度蒙皮等

5、構(gòu)成，各加強(qiáng)區(qū)形成縱橫交叉的 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)區(qū)厚度和口框面積占整個壁板面積的46%,壁板最厚處達(dá) 11.8mm,而最薄處僅2mm。 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 整體梁 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 整 體框 飛機(jī)上典型整體框 幻影f1機(jī)身框 幻影f1機(jī)身框，整體框是由尺寸為1.82m,厚80mm的 軋制板坯整體切削加工出來的，框與加強(qiáng)條構(gòu)成一個整體， 加工后的成品重量只有毛板坯重量的10%。這種大型整體 框若采納舊式鈑金結(jié)構(gòu)，則所用零件約為1000件(包括連 接件),所需鉚接工時為100150h 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 jsf整體框的位置 jsf整體框 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 其它整體骨

6、架件 天窗、座艙骨架 雙曲線形狀，骨架結(jié)構(gòu)大部分為變截面、變角度的扭曲框架和接頭 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 3.2 飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件主要工藝特點(diǎn) 飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件的形狀多數(shù)與飛機(jī)形狀有關(guān)，有簡單的 裝配協(xié)調(diào)關(guān)系，精度要求較高。 對薄蒙皮和鉚接骨架的分散式結(jié)構(gòu)：薄蒙皮剛性很差，蒙皮和貼合的骨架的協(xié)作允許有較大容差， 如殲擊機(jī)為0.25mm,在裝配應(yīng)力不是很大的狀況下，可 以裝配出合格的產(chǎn)品 對骨架和蒙皮均為大厚度的整體結(jié)構(gòu)：若蒙皮和貼合的骨架有較大的裝配間隙，就會發(fā)生很大的裝 配應(yīng)力，從而產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，甚至?xí)?dǎo)致飛機(jī)強(qiáng)度和壽命的 降低。如在組裝時加相應(yīng)尺寸的調(diào)整墊片作為

7、補(bǔ)償，裝配工 時增多，周期延長，加墊過多也會影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和飛機(jī)壽命。 因此，整體結(jié)構(gòu)件精度要求較高 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 3.2 飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件主要工藝特點(diǎn) 多數(shù)整體結(jié)構(gòu)件尺寸大，外形簡單，加工技術(shù)難度大。 其中梁類整體件還有縱向剛性較差的特點(diǎn)。尺寸大：大型的整體壁板有的長達(dá)30m左右 ，毛坯重34 t, 大型機(jī)身整體框約63m,毛坯重約2t,小型機(jī)身框約22m, 毛坯重1t,必需配置大型機(jī)加機(jī)床和相應(yīng)的裝卸、搬運(yùn)等設(shè)備。 外形簡單：整體結(jié)構(gòu)件多數(shù)為板塊狀，其輪廓形狀部位一般均 與飛機(jī)機(jī)體簡單的形狀有關(guān)，如梁、框、肋等平面零件周邊外 形角度變化較大，具有空間立體外形的骨架零件的形狀一般為

8、 簡單立體曲面。內(nèi)部結(jié)構(gòu)多為縱橫交叉的筋條。因此，加工的 開敞性差，工作量大，加工技術(shù)難度大 一個中等簡單的整體結(jié)構(gòu)件的加工工序約需要100道以上，按40 架一批，每批的制造工時達(dá)10萬小時，制造周期需1012個月。 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 整體壁板 壁板的形狀尺寸大，壁板變厚度、非 等截面，成型后底面壁薄、筋條高、結(jié)構(gòu) 網(wǎng)絡(luò)化，加工完成后材料去除率大，易發(fā) 生變形。 梁、框、肋零件的腹板、筋和形狀緣條最小厚度僅有12mm,不易裝夾，銑 切加工時，零件易振動，如是鍛件毛坯，加工后變形量大，若加工的工步和 切削參數(shù)選用不當(dāng)，板面的翹曲可達(dá)幾十mm。 天窗、座艙骨架 天窗、座艙骨架為全數(shù)控加工的雙曲線 形狀，骨架結(jié)構(gòu)大部分為變截面、變角度 的扭曲框架和接頭。從零件結(jié)構(gòu)上分析， 屬于多曲面、變斜 面、薄壁類零件，加工 后極易發(fā)生變形。用傳統(tǒng)加工手段根本無 法加工成型，只有采納五坐標(biāo)高速數(shù)控加 工技術(shù)才能完成。 飛行器制造技術(shù)基礎(chǔ) 第3章 3.2 飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)件主要工藝特點(diǎn) 整體結(jié)構(gòu)件的材料大部分采納航空用的鋁合金，高強(qiáng)度 合金鋼、鈦合金和復(fù)合材料 。 鋁合金整體結(jié)構(gòu)件的毛坯有模鍛和預(yù)拉伸厚板材兩種。 平面類整體壁板、框、肋、梁的鋁合金零件大部分采納 預(yù)拉伸的厚