飛機(jī)制造工藝基礎(chǔ)3課件

成形時(shí)首先將被加工板料置于芯模上，在托板四周用壓板夾緊，該托板可沿導(dǎo)柱上下滑動(dòng)。然后把該裝置固定在三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控成形機(jī)上。加工時(shí)，工具先走到指定位置，并給板料以設(shè)定的壓下量，并根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，按照第一層輪廓的要求，按等高線的方式對(duì)板料進(jìn)行單點(diǎn)漸進(jìn)成形。一層結(jié)束后再按第二層截面輪廓要求加工第二層，以此類推，直到整個(gè)工件成形結(jié)束。

（2）變形機(jī)理

由于成形工具頭半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于板料的尺寸，所以每次產(chǎn)生的變形僅集中在成形球頭的周圍，是靠變形的積累而得到整體變形的。變形區(qū)材料受雙向拉應(yīng)力，導(dǎo)致板料變薄，極限情況就是產(chǎn)生拉伸失穩(wěn)而破裂。

（3）重要的研究方向

單點(diǎn)漸進(jìn)成形法要解決的重要課題是成形工藝規(guī)劃和加工路徑的設(shè)計(jì)問題。

（4）優(yōu)點(diǎn)

非常適合新產(chǎn)品的快速開發(fā)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)，并且能成形比較復(fù)雜、延伸率更高的零件。成形時(shí)首先將被加工板料置于芯模上，在托板四周用壓板夾緊，該托Anapproximatedeformationanalysisfortheincrementalbulgingofsheetmetalusingaballrollerisdeveloped.Theincrementalbulgingmethodhasbeenappliedfornon-symmetricshallowshells.

characteristicsoftheincrementalformingprocessarepointedout:-thesheetisformedaccordingtoagivenlocus-thedeformationofthesheetispoint-by-point-thedeformationofeverystepissmall.飛機(jī)制造工藝基礎(chǔ)3課件

Mostauthorsusedintheirexperimentalstudyonincrementalformingregular3axismillingmachine.Figure7presentstheincrementalformingprocess.Figure7Schematicdiagramoftheincrementalsheetmetalformingprocess

MostauthorsusedintDielessNCFormingisacoldformingtechnologythatisdevelopedinJapanfortheneedsofautomotiveindustry.IthasbeencommercialisedbyJapanesecompanyAimonoCorporation.DielessNCFormingisanumericallycontrolledincrementalformingprocessthatcanformvariousmaterialsintocomplexshapes.Themethodallowsformingwithoutlargeandexpensivedies,usingonlyasimplesupporttoolundertheformedpiece.Thismakesthemethodverycosteffective.DielessNCFormingisanalternativemanufacturingmethodtosmalllotproductionandprototyping.

飛機(jī)制造工藝基礎(chǔ)3課件Figure8ThecontrolsystemofDielessNCFormingmachine.

Figure8ThecontrolsystemoFigure9EquipmentforDielessNCFormingprocess

Figure9EquipmentforDie

Theblanksheetisattachedtoablankholder.TheblankholdermovesinverticaldirectionaccordingtodescendingofZ-toolandalongX-andY-planes.SomemachinesonlyallowmovingalongX-plane.Thesupporttoolisplacedundertheworkholderandtheblanksheetismouldedagainstthesupporttool.TheZ-tooliscomputercontrolled.TheformingprincipleisshowninFigure10.TheblanksheetisattFigure10PrincipalofDielessNCForming

Figure10PrincipalofDi

Formingstartsonthetopofthepiece,wherealsothesupporttoolisplaced.TheZ-toolmakesaroundpatharoundthesupporttoolandafteroneround,lowersitselfdownfordefinedpitchandcontinuesforming.ThetoolpathaswellastheverticalpitcharedefinedbytheconvertionsoftwarebasedontheCAD-modeloftheproduct.ThetoolchangesthemovingdirectionaftereachroundtopreventmaterialtwistingaroundtheZ-axisoftheproduct.TheformingprocessisillustratedinFigure11.

FormingstartsonthetFigure11DielessNCformingprocess

Figure11DielessNCfor

（５）Limitations

DielessNCFormingissuitableforone-pieceandlowvolumeproduction.Itcanalsobeusedasaprototypingmethodforsheetmetalproductsproducedinlargeseries.ThemaximumproductioncapacityoftheDielessNCFormingmachineisabout500piecesamonth,varyingwidelyonthesizeandgeometryofformedproducts.Themethodisslowwhencomparedtoforexampledeepdrawing,anditisnotcompetingwithtraditionalformingmethods.Therearestillsomelimitationswiththemethodingeometry，

productsizeandsurfacequality.

（５）Limitations第三章飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)機(jī)械加工制造工藝第一節(jié)概述過去飛機(jī)機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)件都是由鈑金零件裝配而成，而近年來隨著數(shù)控加工技術(shù)的普遍應(yīng)用，整體框、梁、肋結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)，同時(shí)整體壁板結(jié)構(gòu)更為常見，因此機(jī)械加工零件的比重已經(jīng)超過鈑金件。本章重點(diǎn)是了解一些大型整體結(jié)構(gòu)零件加工過程和設(shè)備，而對(duì)常規(guī)機(jī)械加工內(nèi)容不予介紹。第二節(jié)整體壁板的制造由于現(xiàn)代高速飛機(jī)要求薄翼型并有足夠的強(qiáng)度、剛度和疲勞性能，因此廣泛采用整體壁板和變厚度蒙皮。能大量地減少零件數(shù)量、簡(jiǎn)化連接形式，同時(shí)有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上：第三章飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)機(jī)械加工制造工藝過去飛機(jī)機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)件（1）剖面可按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)成理想的承力形式，所以壁板的強(qiáng)重比高，總體和局部剛性好；（2）疲勞壽命長(zhǎng)；（3）外形準(zhǔn)確、表面光滑；（4）可簡(jiǎn)化整體油箱的密封，騰出最大的有效空間。2.工藝方面：（1）簡(jiǎn)化了互換性問題、減輕了裝配工作量；（2）減少模具和裝配型架數(shù)量、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；（3）可采用鍛、擠、軋、鑄等加工方法，在大批量生產(chǎn)時(shí)提高生產(chǎn)效率。3.存在缺點(diǎn)：（1）要切除大量金屬，須配備大型加工設(shè)備和專用機(jī)床；（2）除熱碾平板毛坯外，其他形式毛坯供應(yīng)困難且費(fèi)用較高；（3）從“破損”角度看，裂紋擴(kuò)展速度較快，不如鉚接、更不如膠接結(jié)構(gòu)。（1）剖面可按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)成理想的承力形式，所以壁板的強(qiáng)重比高一.整體壁板毛坯主要為鋁合金，另有鈦合金、鎂合金。整體壁板毛坯的主要制造方法：熱摸鍛、擠壓、自由鍛板坯、熱軋平板毛坯和特種鑄造。1.大噸位液壓機(jī)和鍛模生產(chǎn)壁板毛坯優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高、鍛件纖維組織連續(xù)，晶粒致密，強(qiáng)度高，可制造復(fù)雜形狀筋肋和對(duì)接接頭。 熱模鍛毛坯接近于成品尺寸，厚度和桁條間距誤差小于0.6mm，鍛造斜度小，對(duì)鋁合金簡(jiǎn)單形狀最小壁厚可達(dá)4mm。但模鍛需要噸位極大的機(jī)床，鋁合金壁板每平方米投影面積約需3萬噸壓力，精鍛時(shí)要5～6萬噸。且鍛模制造困難、周期長(zhǎng)、勞動(dòng)量大。如某飛機(jī)整體壁板的鍛模重量達(dá)50～60噸。這些問題限制了熱模鍛方法的廣泛應(yīng)用。一.整體壁板毛坯 熱模鍛毛坯接近于成品尺寸，厚度和桁條間距誤2.熱擠和冷擠壓毛坯優(yōu)點(diǎn)：（1）能獲得比模鍛更大的壁板，因?yàn)檎龜D壓方法在理論上不受加工廠長(zhǎng)度的限制；（2）與模鍛相比，要求設(shè)備功率小、模具制造費(fèi)用低、生產(chǎn)率高、材料利用率可達(dá)70％以上；（3）擠壓件尺寸精度和光潔度較好，除形狀復(fù)雜部位需表面修整外，不需進(jìn)一步加工；（4）擠壓時(shí)材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)塑性較差的材料加工意義很大。缺點(diǎn)：（1）擠壓毛坯只能是等剖面有縱向加強(qiáng)筋或桁條的整體壁板；（2）毛坯仍受擠壓設(shè)備及校平設(shè)備限制；（3）模具壽命低。2.熱擠和冷擠壓毛坯擠壓法制造整體壁板的兩種方法：（1）先擠出帶筋的筒形（U或V形）毛坯，然后沿軸線剖開展平優(yōu)點(diǎn)：能擠出較寬的壁板；缺點(diǎn)：展開工序較為復(fù)雜。（2）直接擠出帶筋的平直壁板缺點(diǎn)：寬度尺寸不大。 擠壓毛坯在淬火后一般需要在拉伸機(jī)上校正，以消除壁板在擠壓及淬火過程中產(chǎn)生的縱向波紋度和橫向翹曲（“馬刀形”變形），消除內(nèi)應(yīng)力，然后在滾床（水壓機(jī)）上進(jìn)行校平。3.自由鍛毛坯和熱軋平板實(shí)質(zhì)上是在一塊經(jīng)過自由鍛造初步接近于零件形狀的立體形狀毛坯或在一塊軋制的厚板上“雕刻”出所需零件的形狀來。擠壓法制造整體壁板的兩種方法：優(yōu)點(diǎn)：（1）厚板供應(yīng)來源廣；（2）且允許設(shè)計(jì)者比較自由地布置筋條和凸臺(tái)；（3）準(zhǔn)備周期短，制造精度及光潔度高。缺點(diǎn)：（1）加工量大，材料利用率低（～10％）；（2）需配備大型高效切削加工設(shè)備；（3）經(jīng)過切削加工后，材料纖維被切斷，機(jī)械性能變差；（4）機(jī)械加工中發(fā)生翹曲程度大，消除困難。用板坯或板料加工整體壁板時(shí)，必須考慮：（1）由于機(jī)加過程通常使用真空平臺(tái)來定位和夾緊板料，所以要求平直度較高，板坯提供狀態(tài)最好是上下表面預(yù)先經(jīng)過銑平，并裁切成與零件外形接近的形狀；（2）加強(qiáng)筋不可設(shè)計(jì)成T形或比較復(fù)雜的形式；（3）加強(qiáng)筋最好設(shè)計(jì)成等距平行排列。優(yōu)點(diǎn)：4.特種鑄造制毛坯對(duì)尺寸不大、有敞開斜角內(nèi)筋，且壁板厚度大于2～4mm時(shí)，可采用擠鑄和低壓鑄造法加工整體壁板毛坯。圖3－5就是用擠鑄法原理成批生產(chǎn)的鋁合金導(dǎo)彈翼面，把金屬液注入半開的鑄型中，合攏機(jī)架使金屬液面上升充滿模腔，擠出多余的金屬。特點(diǎn)：鑄造金屬的機(jī)械性能較差，但能適應(yīng)復(fù)雜形狀，成本低、機(jī)加工作量小，為等強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供了可能。鑄造壁板一般內(nèi)外表面都鑄成最后尺寸，機(jī)械加工只限于接頭部分和對(duì)外形的修光，生產(chǎn)效率高。4.特種鑄造制毛坯二.毛坯的校平與殘余應(yīng)力的消除供應(yīng)給飛機(jī)制造廠的整體壁板毛坯在原材料廠需要進(jìn)行熱處理、時(shí)效、校平、消除殘余應(yīng)力以及探傷檢驗(yàn)等工序。其中校平和消除殘余應(yīng)力是影響壁板加工效率和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。一般來說，機(jī)床精度高并不肯定能加工出來高精度零件，必需要制訂合理的工藝路線。如切削加工后，從夾具上卸下的工件往往產(chǎn)生很大的翹曲變形，原因是當(dāng)板坯的表層被切削掉之后，其殘余應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞。解決方法：（1）固熔熱處理后進(jìn)行拉伸（約2％）；（2）厚板兩面輪番加工也可以減少加工后的殘余變形；（3）先粗加工并留出小余量，然后進(jìn)行熱處理并矯正變形，最后再精加工。矯正方法：（1）加熱后矯正；（2）高溫蠕變矯正：專門設(shè)計(jì)矯正模胎，形狀與工件相同，將工件固定在模胎上并送到加熱爐內(nèi)，在一定溫度下使工件產(chǎn)生蠕變達(dá)到矯正目的。二.毛坯的校平與殘余應(yīng)力的消除三.整體壁板的加工無論采用何種方法得到的整體壁板毛坯，一般都要進(jìn)一步加工，以便獲得要求的筋、肋；加強(qiáng)口框以及變厚度的壁板零件。常見方法：機(jī)械加工和化學(xué)銑切兩種。1.整體壁板的機(jī)械加工早期：由大型龍門銑床、龍門刨床、搖臂銑床改造的設(shè)備加工，一般用真空夾具，特點(diǎn)是施壓均勻、裝夾方便，不會(huì)有夾緊痕跡。后期又普遍采用靠模銑，但需要增加一臺(tái)與主臺(tái)面同樣大小用來放置靠模的臺(tái)面，機(jī)床很大。今天：多用數(shù)控機(jī)床來加工。三.整體壁板的加工2.整體壁板的化學(xué)銑切（1）化銑原理：利用金屬能在某些酸或堿溶液中溶解的特性，“銑切”（蝕除）掉須加工的表面，對(duì)不需加工的表面則用保護(hù)層加以保護(hù)?；娧b置見圖?？杉庸ぃ轰X合金、合金鋼、 鈦合金。鋁合金在苛性鈉溶液中溶解生成可溶的鋁酸納并釋放大量的氫氣和水。（2）工藝過程：蝕前處理、局部保護(hù)、化學(xué)腐蝕、蝕后處理。2.整體壁板的化學(xué)銑切可加工：鋁合金、合金鋼、 鈦合1）蝕前處理清潔金屬表面，去處毛料表面污垢。用脫脂液，80度熱堿液清洗，冷水沖洗，鉻酸中侵洗再冷熱水多次沖洗，烘干。2）局部保護(hù)：涂保護(hù)劑，干燥后形成保護(hù)膜。3）化學(xué)腐蝕：去除金屬。4）蝕后處理：從腐蝕槽中取出工件，先放入冷水槽沖洗，再用20％的稀硝酸溶液中出光，再放入有機(jī)溶液中去除保護(hù)膜，再清洗檢驗(yàn)。（3）化銑特點(diǎn)：1）化銑過程中，在腐蝕界限處呈現(xiàn)圓角（圖3-13）；2）化銑時(shí)間決定于腐蝕深度和速度，而與面積大小無關(guān)；3）化銑不需夾緊毛料，因而適合于加工剛度小的零件；4）加工曲面與加工平面一樣方便，所以可先成形整體壁板后再化銑加工。5)設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)個(gè)人技術(shù)水平依賴不強(qiáng)。1）蝕前處理四.整體壁板的成形整體壁板由于尺寸大、材料厚，帶有各種加強(qiáng)筋和凸臺(tái)，外形精確度要求高，所有在成形時(shí)有很多困難。一.常規(guī)成形方法（一）閘壓成形單曲度整體壁板可用閘壓成形，原理如下：在筋條之間墊上硬塑料，在凹模上墊上彈簧鋼板托住工件，目的是讓成形的工件表面光滑、減少棱邊現(xiàn)象。如壁板長(zhǎng)度超出模具時(shí)，可沿長(zhǎng)度方向移動(dòng)壁板位置，所以能適應(yīng)大長(zhǎng)度整體壁板成形。壓彎時(shí)也可加熱工件以減少殘余應(yīng)力。四.整體壁板的成形（二）滾彎成形單曲度整體壁板也可用滾彎成形，成形時(shí)在內(nèi)表面墊上硬塑料板，與工件一起滾彎，避免由于筋條而阻礙滾彎。滾彎時(shí)，改變上滾軸位置可以得到不同曲率半徑的工件。（三）拉形 沿用飛機(jī)蒙皮拉形方法，可拉形簡(jiǎn)單的整體壁板，但通常需用復(fù)雜的工夾具。由于有無筋條部位的剛度相差很大，拉形后會(huì)出現(xiàn)凸凹不平，因此需用專用拉形機(jī)。（二）滾彎成形二.整體壁板的噴丸成形噴丸技術(shù)最早是用于工件的表面強(qiáng)化，目的使表面層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕能力，之后用于整體壁板的成形。所謂噴丸成形是借助于噴丸設(shè)備對(duì)準(zhǔn)工件的預(yù)定部位噴射彈丸，打擊工件表面層并產(chǎn)生塑性變形（伸展），達(dá)到板件成形目的。彈丸：鋼丸、鋁丸、玻璃丸等。鋼丸壽命長(zhǎng)、損耗小，尺寸0.076-3.35mm，可用來制造單、雙曲度壁板。噴丸時(shí)，噴丸在高速下打擊金屬表面并在表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，而表層之下則產(chǎn)生平衡的拉應(yīng)力，表面壓應(yīng)力層深度約為0.1-0.7mm，最大壓應(yīng)力值達(dá)到材料屈服極限的一半，見圖。二.整體壁板的噴丸成形馬鞍形雙曲度整體壁板的噴丸成形過程（圖）：第一步：先噴擊外表面，成單曲度；第二步：在剖面的中性層以下涂橡皮屏蔽層，只噴射筋條的上面部分，使之伸展后零件呈現(xiàn)馬鞍形。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，成形零件的長(zhǎng)度基本不受限制，如波音747機(jī)翼壁板長(zhǎng)度達(dá)32米，采用噴丸可以成形，而其他方法沒有這么大的設(shè)備。注意事項(xiàng)：1）噴丸成形后的壁板要鉆孔或切邊時(shí)必須慎重；2）噴丸前必須完成熱處理工序，噴丸后不允許用機(jī)械方法校正零件；3）噴丸后如需要加溫則對(duì)溫度要加以限制：鋁合金：不超過95℃；鈦合金：不超過200℃.馬鞍形雙曲度整體壁板的噴丸成形過程（圖）：第三節(jié)梁、框類整體零件的制造第四節(jié)大型骨架零件的制造第五節(jié)擠壓型材和桁條零件的機(jī)械加工以上幾節(jié)內(nèi)容均為機(jī)械加工內(nèi)容。（略）第三節(jié)梁、框類整體零件的制造

第四章飛機(jī)裝配工藝 飛機(jī)結(jié)構(gòu)中絕大多數(shù)仍為薄壁鈑金零件，相對(duì)尺寸大、剛度小，而對(duì)裝配后的外形尺寸和精度又要求很高，因此裝配是飛機(jī)生產(chǎn)的一個(gè)重要工藝過程，約占45～50%的全機(jī)制造勞動(dòng)量。對(duì)飛機(jī)的性能、壽命和成本影響重大。飛機(jī)裝配的主要問題：（1）飛機(jī)部件裝配方案的制訂與分析； （2）零件定位方法與工具設(shè)計(jì)； （3）裝配與連接工藝； （4）裝配工藝裝備的制造與協(xié)調(diào)方法。第一節(jié)飛機(jī)裝配工作概述一.機(jī)體結(jié)構(gòu)分解與分離面 飛機(jī)機(jī)體必須分成幾個(gè)獨(dú)立的部件，如機(jī)身、機(jī)翼和尾翼等。原因：①各部件氣動(dòng)力特征及功能差別較大；②幾何形狀及選材差異顯著。第四章飛機(jī)裝配工藝飛機(jī)部件還必須再細(xì)分為更小的小部件。如：機(jī)身：分為前、中、后機(jī)身和尾錐；機(jī)翼：襟翼、副翼、中翼、外翼。從工藝的角度還要進(jìn)一步分解，以滿足生產(chǎn)的要求。見圖4-1為某殲擊機(jī)的分解圖，而圖4-2為安-22運(yùn)輸機(jī)前機(jī)身的工藝分解圖。飛機(jī)部件還必須再細(xì)分為更小的小部件。如：飛機(jī)分解為部件、部件再分解成許多較小的裝配單元，都會(huì)在兩個(gè)相鄰的裝配單元之間的對(duì)接處或結(jié)合處形成分離面，有兩大類：（1）設(shè)計(jì)分離面： 根據(jù)構(gòu)造、使用維護(hù)上的要求確定的。 如機(jī)翼除了氣動(dòng)和強(qiáng)度特點(diǎn)之外，為了運(yùn)輸及更換，必須與機(jī)身分離而設(shè)計(jì)成獨(dú)立的部件。（2）工藝分離面： 是根據(jù)生產(chǎn)和工藝上的要求確定的。 如前機(jī)身可分成雷達(dá)罩、駕駛艙蓋、側(cè)壁、地板、加強(qiáng)框等組合件，這些裝配單元之間的分離面就是工藝分離面，只在制造過程中發(fā)生作用。區(qū)別：設(shè)計(jì)分離面是采用螺接或鉸接等可拆卸連接，而工藝分離面采用鉚、膠、焊等不可卸連接方式。設(shè)計(jì)分離面確定有必然性，而工藝分離面的考慮因素較多，而且分解方案可能是多種的。飛機(jī)分解為部件、部件再分解成許多較小的裝配單元，都會(huì)在兩個(gè)相二.飛機(jī)部件的裝配方案分離面的采用，將部件結(jié)構(gòu)分解為較小單元可帶來工藝的許多方便：（1）復(fù)雜形狀簡(jiǎn)單化； （2）克服設(shè)備功率、尺寸限制和原材料供應(yīng)規(guī)格上的困難； （3）可避免不同材料間因工藝過程因素產(chǎn)生有害影響等； （4）工件形狀簡(jiǎn)單化必然使開敞性得以改善。 工藝分離面的劃分與分散裝配和集中裝配兩種方案有關(guān)。（1）分散裝配： 指裝配工作分散在較多的工作地和裝配工裝上進(jìn)行；（2）集中裝配： 指裝配工作集中在較少的工作地和裝配工裝上進(jìn)行。二.飛機(jī)部件的裝配方案 雖然也集中了較多裝配工作，但兩個(gè)方案中都采用了較多的裝配型架，總體上屬于分散裝配。 如把它放在機(jī)身前后段及總裝配型架中，而不另外分出板件及翼肋裝配，就變成集中裝配了。分散裝配方案的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）裝配對(duì)象及型架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；（2）開敞性和勞動(dòng)條件好；（3）便于連接工作機(jī)械化和自動(dòng)化，效率高，有利于保證裝配質(zhì)量；（4）分散裝配擴(kuò)大了工作面，裝配工作可平行進(jìn)行，縮短了裝配周期。缺點(diǎn)：要用較多的專用工藝裝備，工裝的設(shè)計(jì)、制造準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，工裝之間相互協(xié)調(diào)的關(guān)系和方法較為復(fù)雜。集中裝配與分散裝配的特點(diǎn)恰好相反。 雖然也集中了較多裝配工作，但兩個(gè)方案中都采用了較多的三.飛機(jī)裝配的定位方法：1.飛機(jī)制造的準(zhǔn)確度要求包括：機(jī)體氣動(dòng)力外形、部件相對(duì)位置、部件內(nèi)部組合件和零件位置、接頭配合的要求。（1）部件氣動(dòng)力外形準(zhǔn)確度 部件氣動(dòng)力外形誤差是指部件實(shí)際外形相對(duì)于理論外形的偏差，它必須小于允許的最大值。圖4-4為殲擊機(jī)各部件外形準(zhǔn)確度要求。三.飛機(jī)裝配的定位方法：規(guī)律：翼面準(zhǔn)確度高于機(jī)身、機(jī)身最大剖面前段高于后段。圖4-5為表面平滑度要求，如蒙皮對(duì)接處階差小于1毫米。外形偏差的具體形式：（1）外形誤差ΔY

是實(shí)際外形對(duì)于經(jīng)過模線修正后的切面理論外形的縱坐標(biāo)偏差；（2）波紋度Δλ是相鄰兩波峰與波谷平均高度差h和波長(zhǎng)l的比值；（3）表面平滑度誤差包括鉚釘、螺栓和焊點(diǎn)處的局部凹陷以及蒙皮對(duì)縫間隙、階差值。規(guī)律：翼面準(zhǔn)確度高于機(jī)身、機(jī)身最大剖面前段高于后段。（2）部件相對(duì)位置準(zhǔn)確度是對(duì)整架飛機(jī)幾何參數(shù)的要求，包括：下反角β、安裝角α和后掠角等公差。為便于測(cè)量，通常將角度換算成線性尺寸，如翼尖位置偏差?？刹僮鞯幕顒?dòng)面相對(duì)于固定翼面規(guī)定了階差、偏轉(zhuǎn)角和間隙等要求。（2）部件相對(duì)位置準(zhǔn)確度（3）內(nèi)部組合件和零件位置準(zhǔn)確度部件內(nèi)部的梁、肋、隔框、長(zhǎng)桁等組合件和零件的位置誤差過大，不僅影響部件外形準(zhǔn)確度，而且對(duì)強(qiáng)度也有負(fù)面影響，甚至妨礙裝配。所以一般規(guī)定：·梁軸線允許位置偏差和不直度為±0.5～±1.0毫米；·肋軸線位置偏差±1.0～±2.0毫米；·長(zhǎng)桁位置偏差±2.0毫米。（4）接頭配合準(zhǔn)確度總體要求：可拆卸連接接頭中螺栓與孔，叉形接頭中的耳與叉配合應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)才不致產(chǎn)生強(qiáng)迫裝配或受力不均而影響飛機(jī)壽命。不論部件氣動(dòng)力外形或內(nèi)部組合件和零件的位置誤差，都與裝配過程密切相關(guān)，首先與裝配時(shí)零件或組合件的定位方法有關(guān)，因此必須針對(duì)不同情況選擇合適的裝配定位方法。2.裝配定位方法（3）內(nèi)部組合件和零件位置準(zhǔn)確度任一剛體在空間都有6個(gè)自由度：沿X、Y、Z軸的平動(dòng)以及繞三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，對(duì)剛性工件只要約束住這6個(gè)自由度就能定位，通常叫做“六點(diǎn)定位原則”。如圖4-10圓柱體在V形支座中的定位，就是根據(jù)這個(gè)原則。

若：約束數(shù)=自由度數(shù)，是靜定的；

約束數(shù)﹥自由度數(shù)，超靜定的，工件將受到強(qiáng)迫，產(chǎn)生應(yīng)力并導(dǎo)致變形。任一剛體在空間都有6個(gè)自由度：沿X、Y、Z軸的平動(dòng)以及飛機(jī)裝配中：大多數(shù)零件是低剛性的，為保證定位準(zhǔn)確，常采用“超六點(diǎn)定位”，即過定位進(jìn)行裝配。如圖4-11機(jī)翼壁板上的桁條利用裝配孔定位時(shí)，如果按照六點(diǎn)定位原則，只要用1、3兩個(gè)孔定位，但由于長(zhǎng)桁為細(xì)長(zhǎng)零件，其剛性很差，在自重的作用下就會(huì)發(fā)生彎曲變形，因此需要增加孔2定位才能保證長(zhǎng)桁定位的直線性。影響：三個(gè)孔不易完全對(duì)齊，可能要強(qiáng)迫插入銷釘，但不致于產(chǎn)生嚴(yán)重的裝配應(yīng)力。但對(duì)剛度大的組合件過定位，則可能產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，還可能引起應(yīng)力腐蝕，對(duì)LC4這類高強(qiáng)度材料要特別謹(jǐn)慎。飛機(jī)裝配中：大多數(shù)零件是低剛性的，為保證定位準(zhǔn)確，常采用“超飛機(jī)裝配中的四種定位方法：（1）按基準(zhǔn)零件定位

基準(zhǔn)零件一般是指先裝好的零件或剛度較大的主要零件，是一種輔助的定位方法，見圖4-12a中的長(zhǎng)桁2按先裝在隔框4上的角片3定位。圖4-12b中的軸5按套筒7定位。其定位準(zhǔn)確度與基準(zhǔn)零件的剛度和精度有關(guān)，在機(jī)械制造中，這是一種普遍的定位方法。飛機(jī)裝配中的四種定位方法：（2）畫線定位根據(jù)飛機(jī)圖紙用通用量具畫線定位零件。定位精度取決于工人的技術(shù)水平，通常只能保證1毫米的準(zhǔn)確度，重復(fù)精度和生產(chǎn)效率較低。只適用試制和小批量生產(chǎn)中形狀簡(jiǎn)單、剛度較大、位置準(zhǔn)確度要求不高的場(chǎng)合。圖4-13.（3）按裝配型架定位是飛機(jī)裝配中最基本的方法。由于夾具制造準(zhǔn)確度較高，同時(shí)具有夾緊和支撐作用，可以消除工件的定位間隙，限制工件變形，因此定位準(zhǔn)確度和重復(fù)精度都較高。受人為因素影響小，生產(chǎn)效率高，適合于批量生產(chǎn)。（2）畫線定位（4）按裝配孔定位裝配孔是預(yù)先協(xié)調(diào)加工出來的，通常是直接利用零件上的一些鉚釘孔。如圖4-15，翼肋中段的上下緣條、角材和腹板利用裝配孔確定彼此位置，這些孔位置非常重要，所以應(yīng)按樣板鉆出。協(xié)調(diào)關(guān)系見圖4-16.定位準(zhǔn)確度取決于裝配孔的協(xié)調(diào)制造方法和銷孔配合精度，定位方便迅速，盡量采用。（4）按裝配孔定位3.形成部件外形的基準(zhǔn) 薄壁結(jié)構(gòu)零件構(gòu)成的飛機(jī)部件外形是在裝配過程中逐漸形成的，其外形準(zhǔn)確度不僅與零件的制造精度有關(guān)，而且受裝配過程的影響很大。因此，選擇哪種基準(zhǔn)非常重要，只有考慮到了裝配基準(zhǔn)對(duì)形成部件外形尺寸的作用，并在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上采取相應(yīng)措施，才能達(dá)到飛機(jī)部件外形準(zhǔn)確度的要求。兩種裝配基準(zhǔn)：骨架外形、蒙皮外形。（1）以骨架外形為基準(zhǔn)部件裝配過程： 先將縱向（如長(zhǎng)桁）和橫向（翼肋）骨架零件定位連接，構(gòu)成完整的部件骨架，然后把蒙皮裝到骨架上，從蒙皮外表面施力，使其貼緊到骨架上，連接蒙皮和骨架，最后形成部件。（圖4-17）3.形成部件外形的基準(zhǔn)部件剖面外形尺寸Lu表述如下：其中：

-骨架名義尺寸及其制造誤差；

-上下蒙皮厚度及誤差，若為板材則只有負(fù)差；C-蒙皮與骨架貼合性、裝配變形及溫度變化引起的尺寸變化。從公式中可見：部件外形準(zhǔn)確度的影響因素有：-骨架零件制造誤差；-蒙皮厚度誤差；-骨架和蒙皮貼合不好而產(chǎn)生的間隙；-零件定位和連接過程中產(chǎn)生的變形。骨架和蒙皮剛度越小，則裝配過程產(chǎn)生誤差可能性越大。部件剖面外形尺寸Lu表述如下：（2）以蒙皮外形為基準(zhǔn) 先讓蒙皮緊貼在裝配型架的卡板上，再將縱向和橫向骨架零件與蒙皮定位連接，然后再將橫向骨架零件相互連接起來，形成完整的結(jié)構(gòu)，見圖4-18.部件剖面的外形尺寸Lu由下式表述：

-型架外形卡板的控制尺寸；

-蒙皮與卡板貼合間隙；

C-裝配中變形及溫度變化引起的尺寸變化。因?yàn)榭ò迨蔷芗庸ぃ湔`差很小，蒙皮與卡板的貼合精度高，裝配中由于骨架剛度相對(duì)小些，而蒙皮的剛度較大，因此整體和局部變形都小得多，所以以蒙皮外形為基準(zhǔn)形成部件外形時(shí)，準(zhǔn)確度和重復(fù)精度都比骨架外形為基準(zhǔn)的高得多，但一定是蒙皮厚度較大時(shí)。（2）以蒙皮外形為基準(zhǔn)第二節(jié)飛機(jī)裝配中的連接工藝零件定位和連接是飛機(jī)裝配的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)。常用的連接方法有：機(jī)械連接、膠接、焊接，以及復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的連接。一.鉚接 鉚接廣泛的應(yīng)用于鋁合金薄壁結(jié)構(gòu)的連接，依然是飛機(jī)裝配中的主要連接方法。優(yōu)點(diǎn)：（1）鉚接方法以及工藝參數(shù)易于掌握和控制；（2）質(zhì)量檢驗(yàn)方便、故障易排除；（3）鉚接強(qiáng)度比較穩(wěn)定，可靠性較高；（4）手工鉚接能適應(yīng)幾何形狀復(fù)雜、開敞性較差的飛機(jī)結(jié)構(gòu)連接。缺點(diǎn)：（1）手工勞動(dòng)強(qiáng)度大、工作條件差；（2）連接縫處重量增加較多，并且易引起結(jié)構(gòu)變形；（3）表面平滑度較差。第二節(jié)飛機(jī)裝配中的連接工藝飛機(jī)上鉚釘材料：LY10:一般受力鋁合金結(jié)構(gòu)；LF10:鎂合金結(jié)構(gòu)；LF21:軟鋁合金及非金屬結(jié)構(gòu)；MLC15或30CrMnSiA:鋼結(jié)構(gòu)或受力很大的結(jié)構(gòu)。飛機(jī)工程中主要采用：小直徑鋁合金鉚釘?shù)睦溷T成形的方法，即鉚釘桿在錘擊力或靜壓力作用下形成鐓頭，構(gòu)成不可拆卸的永久性接頭。1.普通鉚接普通實(shí)心鉚釘?shù)牡湫豌T接工藝過程：確定鉚釘孔位置→制鉚釘孔（及釘頭窩）→裝鉚釘→鉚接。圖4－19飛機(jī)上鉚釘材料：鉚縫中鉚釘邊距a、排距b及釘距t的一般公差為±1.0mm.確定鉚釘孔位的方法：按圖紙尺寸畫線；制導(dǎo)孔；按樣板或鉆模等。鉚釘孔的制作：一般用鉆削，工藝規(guī)范規(guī)定鉚釘孔徑比鉚釘直徑大0.1～0.2mm，便于鉚釘?shù)陌惭b，并且在鉚釘桿鐓粗時(shí)，不致使工件產(chǎn)生過大變形。采用沉頭鉚釘時(shí)，鉆孔后還要制釘頭窩，它的尺寸精度對(duì)工件的外形平滑度及鉚縫強(qiáng)度都有影響。規(guī)定：釘頭窩深度應(yīng)小于釘頭高度，鉚接后允許釘頭凸出蒙皮0.1mm，但不允許下陷，否則會(huì)造成鉚釘松動(dòng)、降低連接強(qiáng)度，引起蒙皮腐蝕。蒙皮厚度小于0.8時(shí)，采用沖窩方法，只有蒙皮厚度大于釘頭高度時(shí)采用锪窩方法。鐓頭尺寸應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，如超過D=（1.5±0.1）d時(shí)，鉚縫強(qiáng)度下降。鉚縫中鉚釘邊距a、排距b及釘距t的一般公差為±1.0mm.正鉚法錘鉚鉚接反鉚法壓鉚正鉚：風(fēng)動(dòng)鉚槍在鐓頭一面直接錘擊釘桿，而用頂鐵頂住釘頭，變形極不均勻，在釘桿端頭逐步形成鐓頭，鉚接力較少傳到工件上，表面質(zhì)量好，變形較小。缺點(diǎn)是需要用大頂鐵，是反鉚法頂鐵的4倍，勞動(dòng)強(qiáng)度大，因?yàn)殂T槍要進(jìn)入工件結(jié)構(gòu)內(nèi)部，故要求工件開敞。反鉚：鉚槍在釘頭一面錘擊，頂鐵頂住釘桿，鉚槍在外，生產(chǎn)中除了對(duì)表面平滑度要求很高的部位，多采用反鉚法。錘鉚所產(chǎn)生的噪聲和振動(dòng)對(duì)人體健康都有害，所以盡量采用壓鉚。正鉚法壓鉚：利用壓鉚機(jī)的靜壓力使釘桿脹粗并形成鐓頭。優(yōu)點(diǎn)：壓鉚時(shí)無沖擊和振動(dòng)，鉚釘鐓粗比較均勻，工件鉚接變形也較小，鉚縫靜強(qiáng)度比錘鉚約高出2～3％，質(zhì)量穩(wěn)定、效率高。缺點(diǎn)：要求結(jié)構(gòu)有良好的開敞性。壓鉚工具：手提壓鉚機(jī)和固定式壓鉚機(jī)。壓鉚系數(shù)＝壓鉚鉚釘數(shù)/鉚釘總數(shù)，是評(píng)價(jià)鉚接結(jié)構(gòu)工藝性的重要指標(biāo)。壓鉚：利用壓鉚機(jī)的靜壓力使釘桿脹粗并形成鐓頭。2.密封鉚接飛機(jī)增壓氣密座艙、整體油箱等結(jié)構(gòu)的鉚縫，要求堵塞結(jié)構(gòu)中的滲漏渠道，形成密封鉚縫。普通鉚縫中釘桿不能完全填滿鉚釘孔，零件之間也可能出現(xiàn)縫隙，這都是泄漏的途徑，見圖4－25。密封鉚接的作用就是堵塞緊固件鉚釘和結(jié)構(gòu)元件中所有可能的泄漏渠道。密封形式：縫內(nèi)密封：把密封材料放在結(jié)構(gòu)元件接縫之間；縫外密封：在結(jié)構(gòu)內(nèi)表面敷設(shè)密封材料；混合密封：縫內(nèi)和縫外結(jié)合的方法。如果用密封鉚釘（自封鉚釘、冠頭鉚釘、帶膠圈或純鋁套的鉚釘），只用縫外密封即可。2.密封鉚接成形時(shí)首先將被加工板料置于芯模上，在托板四周用壓板夾緊，該托板可沿導(dǎo)柱上下滑動(dòng)。然后把該裝置固定在三軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控成形機(jī)上。加工時(shí)，工具先走到指定位置，并給板料以設(shè)定的壓下量，并根據(jù)控制系統(tǒng)的指令，按照第一層輪廓的要求，按等高線的方式對(duì)板料進(jìn)行單點(diǎn)漸進(jìn)成形。一層結(jié)束后再按第二層截面輪廓要求加工第二層，以此類推，直到整個(gè)工件成形結(jié)束。

（2）變形機(jī)理

由于成形工具頭半徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于板料的尺寸，所以每次產(chǎn)生的變形僅集中在成形球頭的周圍，是靠變形的積累而得到整體變形的。變形區(qū)材料受雙向拉應(yīng)力，導(dǎo)致板料變薄，極限情況就是產(chǎn)生拉伸失穩(wěn)而破裂。

（3）重要的研究方向

單點(diǎn)漸進(jìn)成形法要解決的重要課題是成形工藝規(guī)劃和加工路徑的設(shè)計(jì)問題。

（4）優(yōu)點(diǎn)

非常適合新產(chǎn)品的快速開發(fā)、設(shè)計(jì)驗(yàn)證和小批量、多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)，并且能成形比較復(fù)雜、延伸率更高的零件。成形時(shí)首先將被加工板料置于芯模上，在托板四周用壓板夾緊，該托Anapproximatedeformationanalysisfortheincrementalbulgingofsheetmetalusingaballrollerisdeveloped.Theincrementalbulgingmethodhasbeenappliedfornon-symmetricshallowshells.

characteristicsoftheincrementalformingprocessarepointedout:-thesheetisformedaccordingtoagivenlocus-thedeformationofthesheetispoint-by-point-thedeformationofeverystepissmall.飛機(jī)制造工藝基礎(chǔ)3課件

Mostauthorsusedintheirexperimentalstudyonincrementalformingregular3axismillingmachine.Figure7presentstheincrementalformingprocess.Figure7Schematicdiagramoftheincrementalsheetmetalformingprocess

MostauthorsusedintDielessNCFormingisacoldformingtechnologythatisdevelopedinJapanfortheneedsofautomotiveindustry.IthasbeencommercialisedbyJapanesecompanyAimonoCorporation.DielessNCFormingisanumericallycontrolledincrementalformingprocessthatcanformvariousmaterialsintocomplexshapes.Themethodallowsformingwithoutlargeandexpensivedies,usingonlyasimplesupporttoolundertheformedpiece.Thismakesthemethodverycosteffective.DielessNCFormingisanalternativemanufacturingmethodtosmalllotproductionandprototyping.

飛機(jī)制造工藝基礎(chǔ)3課件Figure8ThecontrolsystemofDielessNCFormingmachine.

Figure8ThecontrolsystemoFigure9EquipmentforDielessNCFormingprocess

Figure9EquipmentforDie

Theblanksheetisattachedtoablankholder.TheblankholdermovesinverticaldirectionaccordingtodescendingofZ-toolandalongX-andY-planes.SomemachinesonlyallowmovingalongX-plane.Thesupporttoolisplacedundertheworkholderandtheblanksheetismouldedagainstthesupporttool.TheZ-tooliscomputercontrolled.TheformingprincipleisshowninFigure10.TheblanksheetisattFigure10PrincipalofDielessNCForming

Figure10PrincipalofDi

Formingstartsonthetopofthepiece,wherealsothesupporttoolisplaced.TheZ-toolmakesaroundpatharoundthesupporttoolandafteroneround,lowersitselfdownfordefinedpitchandcontinuesforming.ThetoolpathaswellastheverticalpitcharedefinedbytheconvertionsoftwarebasedontheCAD-modeloftheproduct.ThetoolchangesthemovingdirectionaftereachroundtopreventmaterialtwistingaroundtheZ-axisoftheproduct.TheformingprocessisillustratedinFigure11.

FormingstartsonthetFigure11DielessNCformingprocess

Figure11DielessNCfor

（５）Limitations

DielessNCFormingissuitableforone-pieceandlowvolumeproduction.Itcanalsobeusedasaprototypingmethodforsheetmetalproductsproducedinlargeseries.ThemaximumproductioncapacityoftheDielessNCFormingmachineisabout500piecesamonth,varyingwidelyonthesizeandgeometryofformedproducts.Themethodisslowwhencomparedtoforexampledeepdrawing,anditisnotcompetingwithtraditionalformingmethods.Therearestillsomelimitationswiththemethodingeometry，

productsizeandsurfacequality.

（５）Limitations第三章飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)機(jī)械加工制造工藝第一節(jié)概述過去飛機(jī)機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)件都是由鈑金零件裝配而成，而近年來隨著數(shù)控加工技術(shù)的普遍應(yīng)用，整體框、梁、肋結(jié)構(gòu)大量出現(xiàn)，同時(shí)整體壁板結(jié)構(gòu)更為常見，因此機(jī)械加工零件的比重已經(jīng)超過鈑金件。本章重點(diǎn)是了解一些大型整體結(jié)構(gòu)零件加工過程和設(shè)備，而對(duì)常規(guī)機(jī)械加工內(nèi)容不予介紹。第二節(jié)整體壁板的制造由于現(xiàn)代高速飛機(jī)要求薄翼型并有足夠的強(qiáng)度、剛度和疲勞性能，因此廣泛采用整體壁板和變厚度蒙皮。能大量地減少零件數(shù)量、簡(jiǎn)化連接形式，同時(shí)有如下優(yōu)點(diǎn)：

1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上：第三章飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)機(jī)械加工制造工藝過去飛機(jī)機(jī)體的主要結(jié)構(gòu)件（1）剖面可按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)成理想的承力形式，所以壁板的強(qiáng)重比高，總體和局部剛性好；（2）疲勞壽命長(zhǎng)；（3）外形準(zhǔn)確、表面光滑；（4）可簡(jiǎn)化整體油箱的密封，騰出最大的有效空間。2.工藝方面：（1）簡(jiǎn)化了互換性問題、減輕了裝配工作量；（2）減少模具和裝配型架數(shù)量、縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期；（3）可采用鍛、擠、軋、鑄等加工方法，在大批量生產(chǎn)時(shí)提高生產(chǎn)效率。3.存在缺點(diǎn)：（1）要切除大量金屬，須配備大型加工設(shè)備和專用機(jī)床；（2）除熱碾平板毛坯外，其他形式毛坯供應(yīng)困難且費(fèi)用較高；（3）從“破損”角度看，裂紋擴(kuò)展速度較快，不如鉚接、更不如膠接結(jié)構(gòu)。（1）剖面可按等強(qiáng)度設(shè)計(jì)成理想的承力形式，所以壁板的強(qiáng)重比高一.整體壁板毛坯主要為鋁合金，另有鈦合金、鎂合金。整體壁板毛坯的主要制造方法：熱摸鍛、擠壓、自由鍛板坯、熱軋平板毛坯和特種鑄造。1.大噸位液壓機(jī)和鍛模生產(chǎn)壁板毛坯優(yōu)點(diǎn)：生產(chǎn)率高、鍛件纖維組織連續(xù)，晶粒致密，強(qiáng)度高，可制造復(fù)雜形狀筋肋和對(duì)接接頭。 熱模鍛毛坯接近于成品尺寸，厚度和桁條間距誤差小于0.6mm，鍛造斜度小，對(duì)鋁合金簡(jiǎn)單形狀最小壁厚可達(dá)4mm。但模鍛需要噸位極大的機(jī)床，鋁合金壁板每平方米投影面積約需3萬噸壓力，精鍛時(shí)要5～6萬噸。且鍛模制造困難、周期長(zhǎng)、勞動(dòng)量大。如某飛機(jī)整體壁板的鍛模重量達(dá)50～60噸。這些問題限制了熱模鍛方法的廣泛應(yīng)用。一.整體壁板毛坯 熱模鍛毛坯接近于成品尺寸，厚度和桁條間距誤2.熱擠和冷擠壓毛坯優(yōu)點(diǎn)：（1）能獲得比模鍛更大的壁板，因?yàn)檎龜D壓方法在理論上不受加工廠長(zhǎng)度的限制；（2）與模鍛相比，要求設(shè)備功率小、模具制造費(fèi)用低、生產(chǎn)率高、材料利用率可達(dá)70％以上；（3）擠壓件尺寸精度和光潔度較好，除形狀復(fù)雜部位需表面修整外，不需進(jìn)一步加工；（4）擠壓時(shí)材料處于三向壓應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)塑性較差的材料加工意義很大。缺點(diǎn)：（1）擠壓毛坯只能是等剖面有縱向加強(qiáng)筋或桁條的整體壁板；（2）毛坯仍受擠壓設(shè)備及校平設(shè)備限制；（3）模具壽命低。2.熱擠和冷擠壓毛坯擠壓法制造整體壁板的兩種方法：（1）先擠出帶筋的筒形（U或V形）毛坯，然后沿軸線剖開展平優(yōu)點(diǎn)：能擠出較寬的壁板；缺點(diǎn)：展開工序較為復(fù)雜。（2）直接擠出帶筋的平直壁板缺點(diǎn)：寬度尺寸不大。 擠壓毛坯在淬火后一般需要在拉伸機(jī)上校正，以消除壁板在擠壓及淬火過程中產(chǎn)生的縱向波紋度和橫向翹曲（“馬刀形”變形），消除內(nèi)應(yīng)力，然后在滾床（水壓機(jī)）上進(jìn)行校平。3.自由鍛毛坯和熱軋平板實(shí)質(zhì)上是在一塊經(jīng)過自由鍛造初步接近于零件形狀的立體形狀毛坯或在一塊軋制的厚板上“雕刻”出所需零件的形狀來。擠壓法制造整體壁板的兩種方法：優(yōu)點(diǎn)：（1）厚板供應(yīng)來源廣；（2）且允許設(shè)計(jì)者比較自由地布置筋條和凸臺(tái)；（3）準(zhǔn)備周期短，制造精度及光潔度高。缺點(diǎn)：（1）加工量大，材料利用率低（～10％）；（2）需配備大型高效切削加工設(shè)備；（3）經(jīng)過切削加工后，材料纖維被切斷，機(jī)械性能變差；（4）機(jī)械加工中發(fā)生翹曲程度大，消除困難。用板坯或板料加工整體壁板時(shí)，必須考慮：（1）由于機(jī)加過程通常使用真空平臺(tái)來定位和夾緊板料，所以要求平直度較高，板坯提供狀態(tài)最好是上下表面預(yù)先經(jīng)過銑平，并裁切成與零件外形接近的形狀；（2）加強(qiáng)筋不可設(shè)計(jì)成T形或比較復(fù)雜的形式；（3）加強(qiáng)筋最好設(shè)計(jì)成等距平行排列。優(yōu)點(diǎn)：4.特種鑄造制毛坯對(duì)尺寸不大、有敞開斜角內(nèi)筋，且壁板厚度大于2～4mm時(shí)，可采用擠鑄和低壓鑄造法加工整體壁板毛坯。圖3－5就是用擠鑄法原理成批生產(chǎn)的鋁合金導(dǎo)彈翼面，把金屬液注入半開的鑄型中，合攏機(jī)架使金屬液面上升充滿模腔，擠出多余的金屬。特點(diǎn)：鑄造金屬的機(jī)械性能較差，但能適應(yīng)復(fù)雜形狀，成本低、機(jī)加工作量小，為等強(qiáng)度設(shè)計(jì)提供了可能。鑄造壁板一般內(nèi)外表面都鑄成最后尺寸，機(jī)械加工只限于接頭部分和對(duì)外形的修光，生產(chǎn)效率高。4.特種鑄造制毛坯二.毛坯的校平與殘余應(yīng)力的消除供應(yīng)給飛機(jī)制造廠的整體壁板毛坯在原材料廠需要進(jìn)行熱處理、時(shí)效、校平、消除殘余應(yīng)力以及探傷檢驗(yàn)等工序。其中校平和消除殘余應(yīng)力是影響壁板加工效率和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。一般來說，機(jī)床精度高并不肯定能加工出來高精度零件，必需要制訂合理的工藝路線。如切削加工后，從夾具上卸下的工件往往產(chǎn)生很大的翹曲變形，原因是當(dāng)板坯的表層被切削掉之后，其殘余應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞。解決方法：（1）固熔熱處理后進(jìn)行拉伸（約2％）；（2）厚板兩面輪番加工也可以減少加工后的殘余變形；（3）先粗加工并留出小余量，然后進(jìn)行熱處理并矯正變形，最后再精加工。矯正方法：（1）加熱后矯正；（2）高溫蠕變矯正：專門設(shè)計(jì)矯正模胎，形狀與工件相同，將工件固定在模胎上并送到加熱爐內(nèi)，在一定溫度下使工件產(chǎn)生蠕變達(dá)到矯正目的。二.毛坯的校平與殘余應(yīng)力的消除三.整體壁板的加工無論采用何種方法得到的整體壁板毛坯，一般都要進(jìn)一步加工，以便獲得要求的筋、肋；加強(qiáng)口框以及變厚度的壁板零件。常見方法：機(jī)械加工和化學(xué)銑切兩種。1.整體壁板的機(jī)械加工早期：由大型龍門銑床、龍門刨床、搖臂銑床改造的設(shè)備加工，一般用真空夾具，特點(diǎn)是施壓均勻、裝夾方便，不會(huì)有夾緊痕跡。后期又普遍采用靠模銑，但需要增加一臺(tái)與主臺(tái)面同樣大小用來放置靠模的臺(tái)面，機(jī)床很大。今天：多用數(shù)控機(jī)床來加工。三.整體壁板的加工2.整體壁板的化學(xué)銑切（1）化銑原理：利用金屬能在某些酸或堿溶液中溶解的特性，“銑切”（蝕除）掉須加工的表面，對(duì)不需加工的表面則用保護(hù)層加以保護(hù)?；娧b置見圖?？杉庸ぃ轰X合金、合金鋼、 鈦合金。鋁合金在苛性鈉溶液中溶解生成可溶的鋁酸納并釋放大量的氫氣和水。（2）工藝過程：蝕前處理、局部保護(hù)、化學(xué)腐蝕、蝕后處理。2.整體壁板的化學(xué)銑切可加工：鋁合金、合金鋼、 鈦合1）蝕前處理清潔金屬表面，去處毛料表面污垢。用脫脂液，80度熱堿液清洗，冷水沖洗，鉻酸中侵洗再冷熱水多次沖洗，烘干。2）局部保護(hù)：涂保護(hù)劑，干燥后形成保護(hù)膜。3）化學(xué)腐蝕：去除金屬。4）蝕后處理：從腐蝕槽中取出工件，先放入冷水槽沖洗，再用20％的稀硝酸溶液中出光，再放入有機(jī)溶液中去除保護(hù)膜，再清洗檢驗(yàn)。（3）化銑特點(diǎn)：1）化銑過程中，在腐蝕界限處呈現(xiàn)圓角（圖3-13）；2）化銑時(shí)間決定于腐蝕深度和速度，而與面積大小無關(guān)；3）化銑不需夾緊毛料，因而適合于加工剛度小的零件；4）加工曲面與加工平面一樣方便，所以可先成形整體壁板后再化銑加工。5)設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)個(gè)人技術(shù)水平依賴不強(qiáng)。1）蝕前處理四.整體壁板的成形整體壁板由于尺寸大、材料厚，帶有各種加強(qiáng)筋和凸臺(tái)，外形精確度要求高，所有在成形時(shí)有很多困難。一.常規(guī)成形方法（一）閘壓成形單曲度整體壁板可用閘壓成形，原理如下：在筋條之間墊上硬塑料，在凹模上墊上彈簧鋼板托住工件，目的是讓成形的工件表面光滑、減少棱邊現(xiàn)象。如壁板長(zhǎng)度超出模具時(shí)，可沿長(zhǎng)度方向移動(dòng)壁板位置，所以能適應(yīng)大長(zhǎng)度整體壁板成形。壓彎時(shí)也可加熱工件以減少殘余應(yīng)力。四.整體壁板的成形（二）滾彎成形單曲度整體壁板也可用滾彎成形，成形時(shí)在內(nèi)表面墊上硬塑料板，與工件一起滾彎，避免由于筋條而阻礙滾彎。滾彎時(shí)，改變上滾軸位置可以得到不同曲率半徑的工件。（三）拉形 沿用飛機(jī)蒙皮拉形方法，可拉形簡(jiǎn)單的整體壁板，但通常需用復(fù)雜的工夾具。由于有無筋條部位的剛度相差很大，拉形后會(huì)出現(xiàn)凸凹不平，因此需用專用拉形機(jī)。（二）滾彎成形二.整體壁板的噴丸成形噴丸技術(shù)最早是用于工件的表面強(qiáng)化，目的使表面層產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，提高疲勞強(qiáng)度和耐腐蝕能力，之后用于整體壁板的成形。所謂噴丸成形是借助于噴丸設(shè)備對(duì)準(zhǔn)工件的預(yù)定部位噴射彈丸，打擊工件表面層并產(chǎn)生塑性變形（伸展），達(dá)到板件成形目的。彈丸：鋼丸、鋁丸、玻璃丸等。鋼丸壽命長(zhǎng)、損耗小，尺寸0.076-3.35mm，可用來制造單、雙曲度壁板。噴丸時(shí)，噴丸在高速下打擊金屬表面并在表層產(chǎn)生壓應(yīng)力，而表層之下則產(chǎn)生平衡的拉應(yīng)力，表面壓應(yīng)力層深度約為0.1-0.7mm，最大壓應(yīng)力值達(dá)到材料屈服極限的一半，見圖。二.整體壁板的噴丸成形馬鞍形雙曲度整體壁板的噴丸成形過程（圖）：第一步：先噴擊外表面，成單曲度；第二步：在剖面的中性層以下涂橡皮屏蔽層，只噴射筋條的上面部分，使之伸展后零件呈現(xiàn)馬鞍形。優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單、成本低，成形零件的長(zhǎng)度基本不受限制，如波音747機(jī)翼壁板長(zhǎng)度達(dá)32米，采用噴丸可以成形，而其他方法沒有這么大的設(shè)備。注意事項(xiàng)：1）噴丸成形后的壁板要鉆孔或切邊時(shí)必須慎重；2）噴丸前必須完成熱處理工序，噴丸后不允許用機(jī)械方法校正零件；3）噴丸后如需要加溫則對(duì)溫度要加以限制：鋁合金：不超過95℃；鈦合金：不超過200℃.馬鞍形雙曲度整體壁板的噴丸成形過程（圖）：第三節(jié)梁、框類整體零件的制造第四節(jié)大型骨架零件的制造第五節(jié)擠壓型材和桁條零件的機(jī)械加工以上幾節(jié)內(nèi)容均為機(jī)械加工內(nèi)容。（略）第三節(jié)梁、框類整體零件的制造

第四章飛機(jī)裝配工藝 飛機(jī)結(jié)構(gòu)中絕大多數(shù)仍為薄壁鈑金零件，相對(duì)尺寸大、剛度小，而對(duì)裝配后的外形尺寸和精度又要求很高，因此裝配是飛機(jī)生產(chǎn)的一個(gè)重要工藝過程，約占45～50%的全機(jī)制造勞動(dòng)量。對(duì)飛機(jī)的性能、壽命和成本影響重大。飛機(jī)裝配的主要問題：（1）飛機(jī)部件裝配方案的制訂與分析； （2）零件定位方法與工具設(shè)計(jì)； （3）裝配與連接工藝； （4）裝配工藝裝備的制造與協(xié)調(diào)方法。第一節(jié)飛機(jī)裝配工作概述一.機(jī)體結(jié)構(gòu)分解與分離面 飛機(jī)機(jī)體必須分成幾個(gè)獨(dú)立的部件，如機(jī)身、機(jī)翼和尾翼等。原因：①各部件氣動(dòng)力特征及功能差別較大；②幾何形狀及選材差異顯著。第四章飛機(jī)裝配工藝飛機(jī)部件還必須再細(xì)分為更小的小部件。如：機(jī)身：分為前、中、后機(jī)身和尾錐；機(jī)翼：襟翼、副翼、中翼、外翼。從工藝的角度還要進(jìn)一步分解，以滿足生產(chǎn)的要求。見圖4-1為某殲擊機(jī)的分解圖，而圖4-2為安-22運(yùn)輸機(jī)前機(jī)身的工藝分解圖。飛機(jī)部件還必須再細(xì)分為更小的小部件。如：飛機(jī)分解為部件、部件再分解成許多較小的裝配單元，都會(huì)在兩個(gè)相鄰的裝配單元之間的對(duì)接處或結(jié)合處形成分離面，有兩大類：（1）設(shè)計(jì)分離面： 根據(jù)構(gòu)造、使用維護(hù)上的要求確定的。 如機(jī)翼除了氣動(dòng)和強(qiáng)度特點(diǎn)之外，為了運(yùn)輸及更換，必須與機(jī)身分離而設(shè)計(jì)成獨(dú)立的部件。（2）工藝分離面： 是根據(jù)生產(chǎn)和工藝上的要求確定的。 如前機(jī)身可分成雷達(dá)罩、駕駛艙蓋、側(cè)壁、地板、加強(qiáng)框等組合件，這些裝配單元之間的分離面就是工藝分離面，只在制造過程中發(fā)生作用。區(qū)別：設(shè)計(jì)分離面是采用螺接或鉸接等可拆卸連接，而工藝分離面采用鉚、膠、焊等不可卸連接方式。設(shè)計(jì)分離面確定有必然性，而工藝分離面的考慮因素較多，而且分解方案可能是多種的。飛機(jī)分解為部件、部件再分解成許多較小的裝配單元，都會(huì)在兩個(gè)相二.飛機(jī)部件的裝配方案分離面的采用，將部件結(jié)構(gòu)分解為較小單元可帶來工藝的許多方便：（1）復(fù)雜形狀簡(jiǎn)單化； （2）克服設(shè)備功率、尺寸限制和原材料供應(yīng)規(guī)格上的困難； （3）可避免不同材料間因工藝過程因素產(chǎn)生有害影響等； （4）工件形狀簡(jiǎn)單化必然使開敞性得以改善。 工藝分離面的劃分與分散裝配和集中裝配兩種方案有關(guān)。（1）分散裝配： 指裝配工作分散在較多的工作地和裝配工裝上進(jìn)行；（2）集中裝配： 指裝配工作集中在較少的工作地和裝配工裝上進(jìn)行。二.飛機(jī)部件的裝配方案 雖然也集中了較多裝配工作，但兩個(gè)方案中都采用了較多的裝配型架，總體上屬于分散裝配。 如把它放在機(jī)身前后段及總裝配型架中，而不另外分出板件及翼肋裝配，就變成集中裝配了。分散裝配方案的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：（1）裝配對(duì)象及型架結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；（2）開敞性和勞動(dòng)條件好；（3）便于連接工作機(jī)械化和自動(dòng)化，效率高，有利于保證裝配質(zhì)量；（4）分散裝配擴(kuò)大了工作面，裝配工作可平行進(jìn)行，縮短了裝配周期。缺點(diǎn)：要用較多的專用工藝裝備，工裝的設(shè)計(jì)、制造準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，費(fèi)用高，工裝之間相互協(xié)調(diào)的關(guān)系和方法較為復(fù)雜。集中裝配與分散裝配的特點(diǎn)恰好相反。 雖然也集中了較多裝配工作，但兩個(gè)方案中都采用了較多的三.飛機(jī)裝配的定位方法：1.飛機(jī)制造的準(zhǔn)確度要求包括：機(jī)體氣動(dòng)力外形、部件相對(duì)位置、部件內(nèi)部組合件和零件位置、接頭配合的要求。（1）部件氣動(dòng)力外形準(zhǔn)確度 部件氣動(dòng)力外形誤差是指部件實(shí)際外形相對(duì)于理論外形的偏差，它必須小于允許的最大值。圖4-4為殲擊機(jī)各部件外形準(zhǔn)確度要求。三.飛機(jī)裝配的定位方法：規(guī)律：翼面準(zhǔn)確度高于機(jī)身、機(jī)身最大剖面前段高于后段。圖4-5為表面平滑度要求，如蒙皮對(duì)接處階差小于1毫米。外形偏差的具體形式：（1）外形誤差ΔY

是實(shí)際外形對(duì)于經(jīng)過模線修正后的切面理論外形的縱坐標(biāo)偏差；（2）波紋度Δλ是相鄰兩波峰與波谷平均高度差h和波長(zhǎng)l的比值；（3）表面平滑度誤差包括鉚釘、螺栓和焊點(diǎn)處的局部凹陷以及蒙皮對(duì)縫間隙、階差值。規(guī)律：翼面準(zhǔn)確度高于機(jī)身、機(jī)身最大剖面前段高于后段。（2）部件相對(duì)位置準(zhǔn)確度是對(duì)整架飛機(jī)幾何參數(shù)的要求，包括：下反角β、安裝角α和后掠角等公差。為便于測(cè)量，通常將角度換算成線性尺寸，如翼尖位置偏差?？刹僮鞯幕顒?dòng)面相對(duì)于固定翼面規(guī)定了階差、偏轉(zhuǎn)角和間隙等要求。（2）部件相對(duì)位置準(zhǔn)確度（3）內(nèi)部組合件和零件位置準(zhǔn)確度部件內(nèi)部的梁、肋、隔框、長(zhǎng)桁等組合件和零件的位置誤差過大，不僅影響部件外形準(zhǔn)確度，而且對(duì)強(qiáng)度也有負(fù)面影響，甚至妨礙裝配。所以一般規(guī)定：·梁軸線允許位置偏差和不直度為±0.5～±1.0毫米；·肋軸線位置偏差±1.0～±2.0毫米；·長(zhǎng)桁位置偏差±2.0毫米。（4）接頭配合準(zhǔn)確度總體要求：可拆卸連接接頭中螺栓與孔，叉形接頭中的耳與叉配合應(yīng)在規(guī)定范圍內(nèi)才不致產(chǎn)生強(qiáng)迫裝配或受力不均而影響飛機(jī)壽命。不論部件氣動(dòng)力外形或內(nèi)部組合件和零件的位置誤差，都與裝配過程密切相關(guān)，首先與裝配時(shí)零件或組合件的定位方法有關(guān)，因此必須針對(duì)不同情況選擇合適的裝配定位方法。2.裝配定位方法（3）內(nèi)部組合件和零件位置準(zhǔn)確度任一剛體在空間都有6個(gè)自由度：沿X、Y、Z軸的平動(dòng)以及繞三個(gè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，對(duì)剛性工件只要約束住這6個(gè)自由度就能定位，通常叫做“六點(diǎn)定位原則”。如圖4-10圓柱體在V形支座中的定位，就是根據(jù)這個(gè)原則。

若：約束數(shù)=自由度數(shù)，是靜定的；

約束數(shù)﹥自由度數(shù)，超靜定的，工件將受到強(qiáng)迫，產(chǎn)生應(yīng)力并導(dǎo)致變形。任一剛體在空間都有6個(gè)自由度：沿X、Y、Z軸的平動(dòng)以及飛機(jī)裝配中：大多數(shù)零件是低剛性的，為保證定位準(zhǔn)確，常采用“超六點(diǎn)定位”，即過定位進(jìn)行裝配。如圖4-11機(jī)翼壁板上的桁條利用裝配孔定位時(shí)，如果按照六點(diǎn)定位原則，只要用1、3兩個(gè)孔定位，但由于長(zhǎng)桁為細(xì)長(zhǎng)零件，其剛性很差，在自重的作用下就會(huì)發(fā)生彎曲變形，因此需要增加孔2定位才能保證長(zhǎng)桁定位的直線性。影響：三個(gè)孔不易完全對(duì)齊，可能要強(qiáng)迫插入銷釘，但不致于產(chǎn)生嚴(yán)重的裝配應(yīng)力。但對(duì)剛度大的組合件過定位，則可能產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，還可能引起應(yīng)力腐蝕，對(duì)LC4這類高強(qiáng)度材料要特別謹(jǐn)慎。飛機(jī)裝配中：大多數(shù)零件是低剛性的，為保證定位準(zhǔn)確，常采用“超飛機(jī)裝配中的四種定位方法：（1）按基準(zhǔn)零件定位

基準(zhǔn)零件一般是指先裝好的零件或剛度較大的主要零件，是一種輔助的定位方法，見圖4-12a中的長(zhǎng)桁2按先裝在隔框4上的角片3定位。圖4-12b中的軸5按套筒7定位。其定位準(zhǔn)確度與基準(zhǔn)零件的剛度和精度有關(guān)，在機(jī)械制造中，這是一種普遍的定位方法。飛機(jī)裝配中的四種定位方法：（2）畫線定位根據(jù)飛機(jī)圖紙用通用量具畫線定位零件。定位精度取決于工人的技術(shù)水平，通常只能保證1毫米的準(zhǔn)確度，重復(fù)精度和生產(chǎn)效率較低。只適用試制和小批量生產(chǎn)中形狀簡(jiǎn)單、剛度較大、位置準(zhǔn)確度要求不高的場(chǎng)合。圖4-13.（3）按裝配型架定位是飛機(jī)裝配