CN101412188B - 壁板零件数控加工变形的控制方法 - Google Patents

壁板零件数控加工变形的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明通过在大型壁板零件四周轮廓外设置应力槽的加工方法，有效的释放壁板材料在数控加工过程中产生的应力变形，达到控制壁板零件加工变形的目的。

Description

壁板零件数控加工变形的控制方法
技术领域
本发明涉及数控加工技术领域，特别是关于大型壁板零件数控加工变形的控制方法。
背景技术
目前，整体式机翼壁板是大型飞机机翼结构发展的趋势。飞机机翼壁板零件是一种壁板零件，其设计逐渐趋于整体化、大型化、复杂结构化，这种发展趋势将有利于提升飞机的整体性能。大型壁板零件覆盖在飞机的各类框、梁、接头等零件上，是构成飞机机身、机翼外形的主要零件。该类零件大多数采用预拉伸板材经过机械加工而成，一般飞机用的大型壁板零件带有理论外形、口框、斜面及断筋等结构，由于此类零件结构的特殊性，数控加工时，零件毛料上下两面材料去除量不均匀，导致零件加工过程中易产生变形，而机翼壁板加工变形的大小往往决定着后续壁板的成形质量，继而影响整个飞机的制造效率和质量。大型壁板零件加工的变形控制难题一直是制约着大型整体式机翼壁板制造发展的重要瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于公开一种对壁板零件数控加工过程中变形的控制方法。
壁板零件数控加工的变形控制方法，含有大于零件外形轮廓的待加工壁板材料，将壁板材料装夹固定在数控加工的机床工作台上，其特征在于首先将零件的理论外形轮廓投影到待加工的壁板材料上，环绕零件的理论外形轮廓线在壁板材料的工艺边上加工应力槽，该应力槽和壁板材料的边缘贯通，再在壁板材料上依据零件的理论外型数据进行数控加工，最后将零件轮廓线与工艺边分离加工。
具体实施中，上述的应力槽最好是由环绕零件的理论外形轮廓线的环形槽和由环形槽通向壁板材料边缘的放射状槽组成。
本发明的优点在于通过在大型壁板零件四周轮廓外设置应力槽的加工方法，能够有效的释放壁板材料在数控加工过程中产生的应力变形，达到控制壁板零件加工变形的目的。
以下结合实施例附图对该申请作进一步详细描述。
附图说明
图1是飞机壁板零件加工时应力槽的布局示意图
图2是图1壁板加工的应力槽结构剖面示意图
图中编号说明：1壁板零件、2壁板材料、3环形槽、4放射状槽、5外表面(基准面)、6内表面、7零件轮廓线
具体实施例
参见附图，实施例中的壁板零件1是一个飞机机翼的壁板零件，该零件长12460MM、宽2500MM、厚17MM。为加工该零件，选用的壁板材料2是一块拉伸成形的待加工板材，其长13000MM、宽2600MM、厚19MM。壁板材料2具有外表面5和内表面6，数控加工时，将壁板零件1的理论外形投影到待加工的壁板材料2上，零件轮廓线7以外部分为加工过程中的工艺边余料部分。零件的加工是将壁板材料的外表面5加工成平整的基准面即壁板零件1的外表面，将壁板材料的内表面6依据壁板零件1的理论外形数据进行去除余料加工。为了控制在去除余料时因材料应力变化导致零件的扭曲变形，本发明在实施加工时，先加工壁板材料2的一侧外表面5即壁板零件1的外表面，然后将壁板材料2在数控机床上翻面装夹，加工壁板零件1的内表面结构。特别强调的是，在加工壁板零件1的内表面结构之前，沿壁板零件1的四周轮廓线7在壁板材料2的工艺边余料部分加工两圈平行的环形槽3，其中内圈槽的内侧距离最终零件轮廓线7约3mm，内外圈应力槽间隔距离约10mm，如图1所示。此外，为了将加工应力由壁板材料的中部释放出去，在应力槽的外部工艺余料上，加工若干条呈放射状槽4，间隔距离约500mm到2000mm之间。放射状槽4和环形槽3贯通并通向壁板材料1的边缘。上述应力槽的加工可以破坏壁板材料的整体刚性和强度，释放零件加工中产生的应力变形。如果在加工中，遇到零件因翘曲变形过大而真空平台无法吸附时，通常也可采用在壁板材料2四周多开几条放射状应力释放槽，破坏毛料的强度，释放应力变形，便于零件的吸附装夹。通过设置环绕零件轮廓的应力槽之后，再依据零件的理论外形数据进行去除余料的粗、精加工，可以有效控制壁板零件的加工变形，为壁板零件的后续成形提供了有利的保证。
为了有效的释放壁板材料加工中的应力，应力槽3的深度通常大于加工材料厚度的1/3，最好达到2/3左右，以不铣透壁板材料为宜。实际加工中环形应力槽可以是一环，也可以是双环或者三环，环形应力槽之间可以通过槽型结构贯通，环形应力槽最好通过放射状应力槽与材料边缘贯通。
通过以上方法的实施，大型机翼壁板加工变形得到有效控制，加工过程稳定、高效。

Claims (3)

1.壁板零件数控加工的变形控制方法，含有大于零件外形轮廓的待加工壁板材料，将壁板材料装夹固定在数控加工的机床工作台上，其特征在于首先将零件的理论外形轮廓投影到待加工的壁板材料上，环绕零件的理论外形轮廓线在壁板材料的工艺边上加工应力槽，该应力槽和壁板材料的边缘贯通，该应力槽是由环绕零件的理论外形轮廓线的环形槽和由环形槽通向壁板材料边缘的放射状槽组成，再在壁板材料上依据零件的理论外型数据进行数控加工，最后将零件轮廓线与工艺边分离加工。
2.如权利要求1所述的壁板零件数控加工的变形控制方法，其特征在于所述的应力槽的深度大于壁板材料厚度的1/3。
3.如权利要求2所述的壁板零件数控加工的变形控制方法，其特征在于所述的环形槽是等间距平行的双环槽。
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