飛機鈑金小零件下料方法研究

飛機金屬零件在生產(chǎn)制造的過程中，其加工工藝主要分為鈑金加工和機械加工。與機械加工的零件相比，鈑金零件擁有高強度、易于加工及輕質(zhì)量等優(yōu)勢，所以在現(xiàn)代飛機金屬零件生產(chǎn)過程中得到了非常廣泛的運用。在飛機鈑金零件中，鈑金小零件項目多，數(shù)量大，精度要求高，材料種類多，不同的下料方式對零件的成形都會產(chǎn)生一定的影響。鈑金小零件典型特征為零件尺寸小于300mm×300mm，厚度從0.5～3mm不等，零件彎邊或腹板面有較多導(dǎo)孔，需要與機加零件進行裝配，孔位和表面質(zhì)量要求較高。本文主要對此類零件的下料方式進行探討。傳統(tǒng)下料及成形方式傳統(tǒng)鈑金小零件的下料方式有下條料和復(fù)合沖模落料兩種。圖1所示的匯流條類零件，一般采用利用復(fù)合沖模落料的方式進行零件下料。但是設(shè)計藍圖要求耳片底角為直角，落料后耳片底角至少有R2的圓滑過渡，無法達到直角狀態(tài)；而零件接受單位的橡膠壓模是機加銑切型面，均能達到圖紙要求直角狀態(tài)。匯流條最終要與零件接受單位橡膠壓模配合壓膠，因此配合過程中，匯流條耳片底角R區(qū)會與橡膠壓模直角區(qū)干涉，壓膠不合格時，由零件接受單位退回零件廠，借用零件接受單位橡膠壓模進行人工二次修配，仍舊未解決該零件返工問題。該類型零件生產(chǎn)20多年來，一直采用加工中借用零件接受單位包膠工裝進行人工二次修配的方式進行生產(chǎn)，效率低下，零件生產(chǎn)周期長。圖1平板類與成形類匯流條圖2所示的鈑金角片類零件，傳統(tǒng)工藝方法常常采用下條料的方式進行下料。通過剪板機和工藝給定的零件毛料尺寸，將來料進行剪切，再根據(jù)零件的展開樣板進行修剪，得到零件的展開外形。然后通過零件的成形工裝，完成零件成形。在零件成形完成之后，工人再根據(jù)零件的外形樣板或者鉆模板利用臺鉆對零件進行鉆孔，最終完成零件的交付。該工藝方案不僅需要較多的工裝，耗費時間，占據(jù)極大的零件成本，還容易由于工人的操作失誤，造成零件的報廢。圖2角片類零件數(shù)字化探索試驗數(shù)字化下料是指利用數(shù)控銑床或沖床對毛料板材進行裁剪或切割的方法，目前在飛機的板框類零件和汽車的大部分零件上使用比較多。在飛機鈑金數(shù)字化下料中，主要存在零件展開不夠準(zhǔn)確，下料不夠精確等問題。對于無法精確下料的問題，主要就是精確的二維圖紙難以得到。但我們基于數(shù)字化、柔性化制造的理念，經(jīng)過反復(fù)在數(shù)控銑床和數(shù)控沖床上加工試驗，終于獲得了一些結(jié)果。精確二維圖獲取根據(jù)鈑金零件材料較薄較軟的特性，利用傳統(tǒng)方式下料成形零件后，通過橡皮逆向還原零件的展開外形，再通過鈑金零件掃描機對還原的展開外形進行掃描，從而得到較為精準(zhǔn)的二維CAD圖紙。可以直接利用CATIA鈑金模塊中的展開方式得到相對精準(zhǔn)的二維CAD圖紙，圖3所示為數(shù)字化三維數(shù)模零件及展開圖。通過對兩種方式獲取的二維圖紙進行下料試驗，對比結(jié)果見表1。圖3數(shù)字化三維數(shù)模零件及展開圖表1兩種二維圖獲取方式對照結(jié)果試驗驗證對以上兩種不同方式獲取的二維圖紙，分別采用數(shù)控沖床（圖4）和數(shù)控銑床（圖5）進行下料試驗。由于獲取的零件展開二維圖紙都比較準(zhǔn)確，所以零件上的孔也在下料時就利用機床沖出來，既節(jié)省了人工加工時間，又減少了人工鉆孔失誤造成的零件報廢。圖4數(shù)控沖床圖5數(shù)控銑床通過對兩種機床下料的時間進行對比，發(fā)現(xiàn)小鈑金零件由于項目多，數(shù)量大，零件外形尺寸較小，輪廓周長長，同樣種類和數(shù)量的鈑金零件，利用銑床下料的方式占用機床的時間比數(shù)控沖切的時間更多。所以數(shù)控沖床比數(shù)控銑床更適合小鈑金零件的下料。四種下料方式比較對同一類型的鈑金小零件采用不同的方式進行下料，并對其進行分析和比較，表2為四種不同下料方式下的對照結(jié)果。表2四種不同下料方式下的對照結(jié)果基于這個結(jié)果，我們最后提出利用數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床進行飛機鈑金小零件的柔性化下料工藝。改進后的鈑金小零件加工工藝方案為：二維下料圖形獲取→沖切程序編制→沖切下料→成形/修外形→表面處理→包裝交付。利用數(shù)控轉(zhuǎn)塔沖床進行鈑金小零件（圖6）的下料，不再需要專用工裝，實現(xiàn)了鈑金小零件的數(shù)控柔性化下料，具有生產(chǎn)響應(yīng)快，適應(yīng)性強，所加工零件精度高，人工修銼量小等特點。實際生產(chǎn)表明改進后的下料工藝縮短了零件生產(chǎn)周期，提高了零件表面質(zhì)量。圖6數(shù)控沖切下料的鈑金小零件結(jié)束語通過對傳統(tǒng)下料工藝方法的改進，利用數(shù)字化、柔性化加工方式之后，不僅減少了工裝成本的投入，還保證了產(chǎn)品的一致性和質(zhì)量，