飞机都有哪些零件？

黄中柳說 2024-05-26 04:40:34

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结构件是飞机零件中最大的一种零件。这类零件主要用铝合金制造。基于制造工艺和零件重量考虑，以前主要采用铝板经铆而成(至今仍有部分零件采用此种方法制造)。现在采了全然不同的设计技术，需要将多种不同功能集成到一个结构件上。这就是集成设计技术。这种零件是用一块实体铝坯经铣削加工而成。这类零件很复杂，通常包含极小的底面和薄壁(0.6~2mm)，呈蜂巢状。这类零件的几何形状由不同的表面及规定的曲面构成。接近飞机外部轮廓的表面也是必须是自由曲面。图1 整体结构的pilatus pc 9飞机主梁(图片提供：starragheckert公司) 例如，pilatus pc 9飞机的主梁，在以前的设计中是由156个不同零件构成的。这样，就需要各种折弯设备和装配夹具。在pilatus pc 12飞机上，这类部件采用了集成设计技术。零件的数量减少到3个，而且是采用简单的螺栓连接(图1)。在25年前，这家飞机公司在开发飞机时，由于没有复杂的软件工具，nc技术还处于初期阶段，只能用繁琐的编程语言，如apt、fortran等等定义复杂的几何形状；nc机床还是采用21/rd控制，从而严重聘用制了复杂形面和几何形状的生成。由于某种原因上述原因，为控制铝件的重量，用铝板构成机架，即将20余种不同形状的板材成型件组装和连接在一起构成一个大的结构件。零件成型过程极为复杂。工件材料要经过12次机械加工和4次热处理，由于几何形状的不一致、拉伸/断裂等，致使废品率极高。这种机架的装配需要6道工序，而且必须考虑到材料的拉伸问题。如今，编程系统和cnc机床已经能使我们铣削加工出以前无法生成的形状。以前，采用传统技术，需要20多个板材成型件才能构成的部件，现在只用2个零件。几何形状极为复杂，必须完全满足零件的所有要求。用一块实体铝坯铣制一个零件，其中98%的材料都变成了废屑。三步完成产品加工 nc编程过程需要的专业知识要求最高，要求集成各种不同生产工艺：cad/cam、切削刀具、夹具设计和铣削技术。现在只需三道貌岸然工序就可以制造出这样一个机架部件：1)获取经过预切削并带有夹持用孔的原材料，2)铣削零件，3)手动钻出铆钉孔(利用夹具)。零件毛刺在加工过程中完成。首件检验合格后，铣削加工过程自动进行，无需操作员干预。这样就大大简化了尺寸和裂纹的检测，与以前的制造方法相比，降低了生产成本。集成结构还对零件装配具有重大影响。整个模块(部件)可以直接装配。所制造的零件公差极为严格，具有很好的互换性。装配精度得到保证，且过程稳定，大幅度缩短了所需的装配时间。图2 特别适合于五轴联动加工的starragheckert公司的stc 1000/130机床，功率为70kw时，主轴转速为24,000r/min 适用于高速铣削的机床与刀具坯料是用水刀将厚127mm或76mm的铝板切切割到近似形状。坯料尺寸为840×665mm，重90kg或60kg。夹具包括角度板和标准孔系及加工工件第二面的真空接合适配板。机床采用特别适用于五轴联动加工的斯达拉格海科特stc 1000/130型机床：主轴功率为70kw，在100%负载运行时最高转速达24000r/min (图2)；主轴锥孔：hsk63a；机床x/y/z轴行程为：1700mm/1600mm1950mm；主轴可倾范围：-60/+100°；工作台是b轴。该机床采用钢板焊接结构，具有较高的刚度。整个加工过程需要7把切削刀具和4把钻头。刀具为整体刀体，最大直径为32mm，形状配合的刀片能防止其在以高达24000r/min的转速切削时离心力可能造成的损坏。全部刀具直径都在25mm以上，中空冷却，油雾润滑。起先直径小于25mm的刀具为整体硬质合金刀，采用收缩式刀柄。刀具长度为90和220mm.。全部切削刀具连同刀柄都经过平衡，在24000r/min转时平衡质量为q2.5。为保证加工过程的安全，精确定义了每把刀具的切削参数，即采用专用软件，对刀具组件进行了知识临界速度(自振)检测。零件经二次装夹完成全部加工(包括铆接孔)。为防止薄壁件在加工中的应力变形和保证严格控制的公差，面铣和周边铣削采用了高速铣削加工工艺。在总的铣削加工时间内，约60%的时间需要五轴联动加工，粗加工占总加工时间的40%，手动加工主要是去毛刺和钻部分铆钉孔。图3 二次装夹时，利用一专用工件适配夹具夹持零件已加工面上的工艺搭子结果超过预期首先将工件用螺栓固定在夹具上，用雷尼绍测头识别零件。第一道貌岸然工序是用直径63mm 的刀头，沿z面运动，将工件粗铣至接近最终形状。粗铣时的进给速度可达17m/min ，金属切除率达6500mm 3 /min。第二道工序是用25mm整体硬质合金立铣刀粗铣出零件外形。由于这一轮廓面是曲面，要采用五轴联动加工才能获得一致的精加工允差。随后用直径16mm 整体硬质合金立铣刀，以9m/min的进给出量对此外形进行精加工(五轴联动)。零件的二次装夹加工也采用同一夹具。二次装夹时，利用专用工件适配夹具夹持零件已加工面上的工艺搭子(图3)。其第一道工序仍是用63mm 的铣刀，沿z面粗铣出零件轮廓，以下工序亦与上述第一次装夹的加工方法相同。随后的精加工极为关键。此时，零件已经变得极薄，在振动下极易损坏。为防止损坏零件，精加工时要先加工零件轮廓，再加工凹槽。最后一道工序还包括使用一把直径10mm 立铣刀将零件与工艺搭子分离。就零件加工情况来看，对于这种新型飞机，各项结果均远远超出预期要求。所加工出的零件精度完全位于要求的严格公差范围内，具有完全的互换性。整个生产周期缩短了75%并减少了生产人员。由于采连续加工链，可以实现快速变换并简化了物流链。 20210311

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