CN104109748B - 一种飞机上缘条零件热处理变形控制方法 - Google Patents

Abstract

一种控制飞机上缘条零件热处理变形的方法，所述零件由薄壁状曲面翼板和位于翼板中心的上立筋和下立筋组成，已知零件的理论外形，有变形控制夹具，该夹具含有夹具本体、多个定位块和多个压紧块以及连接销，每个定位块的上表面中部还设有零件对应部位下立筋的避让槽，每个压紧块的下表面中部还设有零件对应部位上立筋的避让槽，将变形控制夹具和零件一起进行热处理后再将零件与变形控制夹具分离即可。

Description

一种飞机上缘条零件热处理变形控制方法

技术领域

本发明属于飞机制造技术领域，涉及零件热处理变形控制技术，具体是一种飞机上缘条零件热处理变形控制方法。

背景技术

在飞机制造中，有很多的上缘条类机加件，这些零件的毛料状态大多为Ti-6Al-4V锻件，其结构单薄，形状大多数为由一个大曲面的翼板和位于翼板上、下的立筋组成。随着飞机技术的不断发展，在一些大飞机中，这些上缘条类零件长度更长，最长的有3米，形状复杂，曲率变化大且壁薄。加工这些上缘条类零件的理论外型面和立筋面需进行多次数控加工，分别为数控粗铣，半精铣，精铣等多道工序。

这类钛合金零件在机械加工中会产生极大的内应力，这些内应力会造成零件严重变形或者在零件装机服役中导致应力腐蚀断裂。因此，在机械加工过程中需要对零件进行多次的去应力退火(又称热处理)将零件存在的内应力消除。

去应力退火是将工件加热到适当温度，保温一定时间后再冷却至室温的工艺方法。存在内应力的机加件在去应力退火热处理过程中内应力释放会产生变形。热处理是一个从加热到冷却的过程，零件会发生体积和显微金相组织的变化，产生热应力和组织应力不可避免，零件因此产生的变形也是不可避免，而且零件越大，形状越复杂，其变形也就越大越严重，较大的变形使机械加工校正非常困难，甚至造成零件报废。对于形状复杂不规则，曲率变化大、体积大且壁薄的上缘条类零件，特别是要控制多个精度面的变形时，缺乏经验。

随着现代飞机对制造技术精度要求的提高，采用控制变形的专用工装作为约束来限制和矫正零件在热处理过程中的变形成为势在所趋。所以，热处理变形控制专用工装应运而生。此类工装与普通的机加工装不同，要多次反复在高温加热然后冷却的冷热循环状态下工作，会出现热胀冷缩，自身也将面临着冷热变形的问题。因此，热处理变形控制专用工装要结合零件的结构特点，如何在保证工装自身结构稳定的情况下，还要起到控制产品零件变形的作用，这是当前面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够很好地控制零件多个精度面的热处理变形控制方法，特别是对于形状复杂不规则、曲率变化大、体积大且壁薄的上缘条类零件。

一种控制飞机上缘条零件热处理变形的方法，所述零件由薄壁状曲面翼板和位于翼板中心的上立筋和下立筋组成，已知零件的理论外形，其特征在于包括一个变形控制夹具，该夹具含有夹具本体、多个定位块和多个压紧块以及连接销，所述的夹具本体的外形大于零件的长度和宽度，定位块均衡固定在夹具本体上表面，每个定位块的上表面具有与零件对应部位的翼板下表面相同的理论外形，每个定位块的上表面中部还设有零件对应部位下立筋的避让槽，定位块的两侧设有连接孔，固定在夹具本体两端的定位块上还分别设有定位孔，所述的压紧块与定位块匹配，每个压紧块的下表面具有与零件对应部位的翼板上表面相同的理论外形，每个压紧块的下表面中部还设有零件对应部位上立筋的避让槽，压紧块的两侧同样设有连接孔，将所述的零件置于定位块的上表面，零件的下立筋嵌入定位块的下立筋避让槽内，将压紧块压接在对应的定位块上，将零件的上立筋嵌入压紧块的上立筋避让槽内，通过连接销将定位块与压紧块两侧的连接孔压紧连接，最后将变形控制夹具和零件一起进行热处理后再将零件与变形控制夹具分离即可。

本发明的优点在于：

(1)本发明采用一套工装的定位块和压紧块控制钛合金上缘条类零件翼板的多个精度面的热处理变形，节约成本，提高效率。

2)夹具结构合理，制造使用方便；

3)夹具根据零件的理论外形精加工制造，还具有对零件的校形动能。

以下结合实施例附图对本申请做进一步详细描述：

附图说明

图1为飞机上缘条零件结构示意

图2为飞机上缘条零件热处理变形控制示意图；

图3为图2的断面结构示意图；

图4为图2的局部放大图；

图5为控制夹具定位块结构示意图；

图中编号说明：1零件、2翼板、3上立筋、4下立筋、5工艺耳片、6夹具本体、7加强筋、8定位块、9连接槽、10定位孔、11下立筋避让槽、12压紧块、13上立筋避让槽、14连接销、15楔形槽、16楔形块、17连接孔、18定位销

具体实施方式

参见附图，实施例中的零件1是某型号飞机的中上缘条类零件，该零件的材料为Ti-6Al-4V锻件，如图1所示，零件长约3米，壁厚和筋厚不到4mm,零件翼板2的上表面和下表面都是精度面，即必须控制变形的面，且上表面上有上立筋3，下表面上有下立筋4，零件的两端设有工艺耳片5，以及位于工艺耳片上的定位孔，已知该零件的设计理论外形数据。

为了控制该零件在热处理过程中的变形，本发明公开了如图2所示的控制方法，首先必须要有一个变形控制夹具，该夹具含有夹具本体6、多个定位块8和多个压紧块12以及连接销14，所述的夹具本体的外形大于零件的长度和宽度，定位块8均衡固定在夹具本体6上表面，每个定位块8的上表面具有与零件1对应部位的翼板2下表面相同的理论外形，每个定位块8的上表面中部还设有零件对应部位下立筋的下立筋避让槽11，定位块8的两侧设有连接孔17，固定在夹具本体两端的定位块上还分别设有定位孔10，所述的压紧块12与定位块8匹配，每个压紧块12的下表面具有与零件对应部位的翼板上表面相同的理论外形，每个压紧块12的下表面中部还设有零件对应部位上立筋的上立筋避让槽13，压紧块的两侧同样设有连接孔17；使用时，表面处理前需将所述的零件1置于定位块的上表面，第一次定位用定位销18将零件两端的定位耳片定位在定位块两端对应的定位孔上，将零件的下立筋4嵌入定位块的下立筋避让槽11内，将压紧块12压接在对应的定位块8上，将零件1的上立筋3嵌入压紧块12的上立筋避让槽13内，通过连接销14将定位块8与压紧块12两侧的连接孔17压紧连接；将定位块8和压紧块12压紧连接后，将第一次定位的定位销18解除，以防止定位销18热处理完出炉后变形，从夹具上无法取下的问题；最后将变形控制夹具和零件一起进行热处理后再将零件与变形控制夹具分离即可。

实施中，为了定位块8均衡固定在夹具本体6的上表面，在夹具本体的上表面设有两条凸起的加强筋7，定位块8的下表面具有与加强筋7对应的连接槽9，如图3所示，夹具本体的加强筋7固定嵌入压紧快的连接槽9内，各定位块之间用加强筋板连接形成一个整体框架，这样不但可以增加工装的刚度,而且还减轻了工装的重量。当然，定位块与夹具本体的固定也可以是焊接或其他固定连接方式。

通过连接销将定位块8和压紧块12压紧连接时，该连接销最好采用楔形块连接，以便热处理后容易拆卸，当然也可以采用其他连接方法，便于拆卸即可。楔形块连接时，在连接销14上设有紧固用的楔形槽15，另有紧固用的楔形块16可与楔形槽15连接。

Claims (3)

1.一种控制飞机上缘条零件热处理变形的方法，所述零件由薄壁状曲面翼板和位于翼板中心的上立筋和下立筋组成，零件的两端有定位耳片，已知零件的理论外形，其特征在于包括一个变形控制夹具，该夹具含有夹具本体、多个定位块和多个压紧块以及连接销，所述的夹具本体的外形大于零件的长度和宽度，定位块均衡固定在夹具本体上表面，每个定位块的上表面具有与零件对应部位的翼板下表面相同的理论外形，每个定位块的上表面中部还设有零件对应部位下立筋的避让槽，定位块的两侧设有连接孔，固定在夹具本体两端的定位块上还分别设有定位孔，所述的压紧块与定位块匹配，每个压紧块的下表面具有与零件对应部位的翼板上表面相同的理论外形，每个压紧块的下表面中部还设有零件对应部位上立筋的避让槽，压紧块的两侧同样设有连接孔，将所述的零件置于定位块的上表面，零件的下立筋嵌入定位块的下立筋避让槽内，将压紧块压接在对应的定位块上，将零件的上立筋嵌入压紧块的上立筋避让槽内，通过连接销将定位块与压紧块两侧的连接孔压紧连接，最后将变形控制夹具和零件一起进行热处理后再将零件与变形控制夹具分离即可。

2.如权利要求1所述的控制飞机上缘条零件热处理变形的方法，其特征在于所述夹具本体的上表面具有两条凸起的加强筋，定位块的下表面具有与加强筋对应的连接槽，夹具本体的加强筋固定嵌入定位块的连接槽内。

3.如权利要求1所述的控制飞机上缘条零件热处理变形的方法，其特征在于连接销上设有楔形的紧固槽，另有楔形的紧固块可与紧固槽连接。