1、引言

　　新中國成立以來，航空事業(yè)一直在不斷的發(fā)展，尤其是近幾年更是隨著科技的發(fā)展而越來越快，目前我國的航空事業(yè)已經(jīng)具有了進(jìn)行自主研制的能力，實現(xiàn)了系列化的生產(chǎn)，在飛機(jī)的種類上也已經(jīng)越來越齊全，相關(guān)的配套產(chǎn)品也都陸續(xù)進(jìn)行研發(fā)生產(chǎn)。現(xiàn)在，我國已經(jīng)擁有了一個具有自主知識產(chǎn)權(quán)飛機(jī)。同時“新舟60”在市場上的反映也非常好，目前已經(jīng)開始打入了國際市場。“殲-10”的第三代戰(zhàn)斗機(jī)在性能上已經(jīng)超越了美國的“F-16B”，這說明了我國的航空水平已經(jīng)進(jìn)入到了國際先進(jìn)水平的行列。近幾年隨著科技的發(fā)展，在設(shè)計和制造發(fā)動機(jī)方面已經(jīng)有了一些突破，同時政府也越來越重視航空事業(yè)，相信在未來我國的航空事業(yè)將發(fā)展的越來越快。

　　目前飛機(jī)零件為了適應(yīng)飛機(jī)向大型機(jī)、乘坐舒適等要求的方向發(fā)展，工程師們在設(shè)計零件的時候其理念同之前發(fā)生了很多的變化，希望可以減少飛機(jī)的零件數(shù)量從而減少飛機(jī)在安裝的過程中更加簡單，同時為了減輕飛機(jī)的重量這樣就要使零件變得更輕薄，所以目前來看如何制造出高質(zhì)量的航空結(jié)構(gòu)件，同時提升生產(chǎn)的效率是整個航空制造業(yè)急待解決的問題。下面就航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形問題來進(jìn)行討論并且給出幾點控制策略。

2、航空結(jié)構(gòu)件及其特點

　　目前看來為了適應(yīng)整個航空事業(yè)的發(fā)展，在設(shè)計過程中被廣泛使用的是具有整體結(jié)構(gòu)的薄壁結(jié)構(gòu)件，具有這樣結(jié)構(gòu)的典型零件有飛機(jī)的肋、壁板、框、梁、飛機(jī)的座艙蓋骨架等等，這些零部件具有的最大的特征是在結(jié)構(gòu)為薄壁、零件的截面尺寸相對較小，零件在外形尺寸上相對較大、結(jié)構(gòu)上非常復(fù)雜而且零件并不是對稱的等一系列的特點。零件的材料是以彈性較小的鈦合金及鋁合金作為主要的原材料，其制造加工的工藝通常采用的是軋制板、鍛件或預(yù)拉伸件，加工方式通常采用的是數(shù)控銑削。在飛機(jī)的零件當(dāng)中通常在用具有薄壁和薄腹板構(gòu)成薄壁結(jié)構(gòu)，這樣的零部件通常局部剛性相對差一些；而整體件的最大特點其外形、截面尺寸具有是多樣性，零件的結(jié)構(gòu)在形狀上相對比較復(fù)雜、而且并不是對稱的。有一些零部件不僅具有薄壁同時還有整體這樣的特征。在加工的過程中，整個零件在毛坯狀態(tài)時需要進(jìn)行一些例如拉伸之類的預(yù)處理。這樣的處理過程，無法消除材料本身的內(nèi)應(yīng)力。所以會出現(xiàn)一些變形的問題。

3、航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工中出現(xiàn)變形的原因

　　航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形的因素有很多，而且變形并沒有固定的模式。我們通常會根據(jù)零件所發(fā)生變形的不同時間、不用尺度、不同原因極其不同的影響，將航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形進(jìn)行分類，分別是零件的結(jié)構(gòu)局部變形以及零件外形的輪廓整體變形。我們首先來看一下零件結(jié)構(gòu)的局部變形，這一變形主要是在零件的切削和加工這一工序中出現(xiàn)，通常所表現(xiàn)出來的是過切、讓刀、局部彎曲等現(xiàn)象，通常是出現(xiàn)在刀具和工件的接觸區(qū)域范圍內(nèi)。由于具有薄壁特征的零件的特點是薄壁這樣通常薄膜板在局部會有剛性不足的問題，這樣往往就會引起零件的一些局部變形問題，這樣的問題會導(dǎo)致的問題是零件的局部尺寸相對超差以及零件在形貌上會差一些；再來看一下外形輪廓整體變形所表現(xiàn)的是在零件完成了切削加工之后在進(jìn)行扭曲、彎曲加工，同時如果零件加工完成后進(jìn)行一段時間的放置也有可能會發(fā)生變形，這樣整體的結(jié)構(gòu)件在完成加工之后就會出現(xiàn)外形輪廓整體變形的現(xiàn)象，發(fā)生變形的主要原因是由于當(dāng)材料被去除了很大的一部分之后它本身的內(nèi)應(yīng)力會重新進(jìn)行平衡的分布，加工時也會有溫度的變化，熱脹冷縮以前在放置的過程中外界的環(huán)境變化都會引起輪廓變形。整個零部件的熱脹冷縮問題，可以說在一定的溫度范圍內(nèi)通常會是一個可逆的過程，所以想要解決這個問題通常可以通過對加工車間溫度、零件運(yùn)輸過程中的溫度以及在后期飛機(jī)進(jìn)行裝配的車間溫度保持一致來進(jìn)行解決。

4、如何對航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形進(jìn)行控制

　　4.1如何消除薄壁零件局部變形

　　航空零部件的薄壁零件壁厚范圍通常是在為0.5-3毫米之前，由于零部件的壁厚小所以其局部剛性是相對較弱的，這樣整個零件在加工過程的切削熱量和切削力對零件都會有較大的影響。所以想要控制薄壁零件在加工過程中的各種變形所要解決的主要途徑之一就是要處理好零件局部的剛度和切削力兩者之間的關(guān)系也就是說利用零件剩余剛度和降低切削力是減輕、消除薄壁零件局部變形的一個主要的方式。通過薄壁加工的一系列理論研究以及加工的一系列實際應(yīng)用都可以看出運(yùn)用高速切削的方式來改善薄壁零部件的局部變形主要具有兩方面的優(yōu)勢：

　　第一是高速切削的特點是具有相對較小的切削力，這樣在進(jìn)行生產(chǎn)、加工航空部件的薄壁零件時工件就會產(chǎn)生讓刀，這樣變形就會相應(yīng)的減少，使零部件加工的精度以及其形位精度都更加準(zhǔn)確。第二是在進(jìn)行高速切削的過程中，切削所產(chǎn)生的熱量大部分都會由加工過程中所產(chǎn)生切屑給帶走，所以工件在加工的過程中溫度升高的并不是很多，這樣工件的加工熱變形相對是很小的，也就是說航空零件薄壁零件的熱變形也會相對較小。

　　4.2如何消除零件外形的輪廓整體變形

　　整體結(jié)構(gòu)件的特點是零件在加工的過程當(dāng)中需要去除很多的材料，同時零件的截面形狀相對復(fù)雜很多，零件的原材料當(dāng)中的宏觀內(nèi)應(yīng)力會在材料不斷進(jìn)行加工的過程中逐步的釋放出去。通過對實際狀況的研究我們可以看到如果內(nèi)應(yīng)力的分布是不一樣的，那么零件產(chǎn)生變形的程度也會是不同的，同時變形的程度會同材料在切除的過程中如果力矩不平衡那么就會直接影響零件的變形。

　　要克服內(nèi)應(yīng)力所引起的整體變形，在整個航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工的過程中主要采用下面的幾種方法：首先，從原材料方面看我們要選用應(yīng)力分布相對均勻的原料。從上面的分析我們可以知道整體變形的主要原因是內(nèi)應(yīng)力，所以選擇應(yīng)力分布均勻的原料對應(yīng)力測量是非常方便的，只有掌握了他的內(nèi)應(yīng)力是如何進(jìn)行分布的，我們才能避免零件外形的整體變形；其次是可以根據(jù)原材料的不同來進(jìn)行毛坯內(nèi)應(yīng)力的預(yù)釋放，這里面包含有兩種方式我們可以根據(jù)實際的情況來選擇不同的釋放方法。最后一種方式是由一些研究人員通過仿真以及不斷的實驗，對航空結(jié)構(gòu)件的安全校正理論進(jìn)行了不斷的研究，從而提出了一個針對復(fù)雜變形的校正方法，那就是通過機(jī)械的方法來校正已經(jīng)發(fā)生的整體變形零件。但是其中的缺點就是結(jié)構(gòu)件已經(jīng)做了一次校正，所以影響零件的使用壽命，在使用的過程中對其要進(jìn)行特別的關(guān)注。

5、結(jié)語

　　隨著我國航空業(yè)的不斷發(fā)展，航空結(jié)構(gòu)件的加工也發(fā)展越來越快，本文對航空結(jié)構(gòu)件數(shù)控加工變形中的典型薄壁的加工變形的原因及其控制策略給出了幾點建議，這里的很多關(guān)鍵技術(shù)還需要深入的研究，以提高航空結(jié)構(gòu)件的數(shù)控加工質(zhì)量和效率。