第九章 整体壁板的制造

结构件加工不但形位精度要求高，而且有严格的重量控制和使用 寿命要求。由于现代飞机性能的不断提高，整体结构件成为广泛 采用的主要承力构件。
3.1 概述
过去飞机机体主要局部都由钣金零件装配而成，而后来随着飞 机性能的不断提高，整体结构〔integral structure〕日益增多 。由于整体框、梁、肋的出现及整体壁板结构的广泛应用，机 械加工零件的类型和品种日益增加，在某些类型飞机的生产中 ，机械加工零件所占劳动量比重已超过钣金成形零件，而且飞 机工厂设备和厂房布局也由此相应有所改变。例如协和号超音 速客机的整体结构件占机身重量的65% 整体结构件主要有：
3.3 整体壁板的制造
3.3 整体壁板的制造
3.3.1整体壁板的类型
〔1〕按筋条在腹板上的分布特点分类
平行筋条类
放射筋条类
网格筋条类
平行放射筋条类
点辐射筋条类
3.3.1整体壁板的类型
〔2〕按横向剖面形状分类
3.3.2整体壁板的制造过程
方案一：毛坯生产〔制坯〕后 先进行切削加工，经过矫正， 然后成形加工，最后光整加工 和外表处理。
3.3.3整体壁板的切削加工
为了更合理地采用数控加工，在选择数控方法来加工零件时应考 虑以下的一些因素：
零件几何形状的复杂程度如何？是否便于用数学方法定义其外 表？ 零件几何的形状要求刀具做几坐标联动？
采用数控能节省多少夹具、靠模、模具等工艺设备？
要求缩短的加工周期和提高的加工质量。 管理人员和设备条件如何？
数控加工过程：
五坐标数控龙门铣
五坐标数控高速壁板铣
六坐标卧式数控铣镗床
数控激光样板切割机
数控加工设备的控制方式
伺服系统的驱动方式
开环控制方式

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3.1 概述
飞机整体结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的重要组 成部分，它们品种繁多、形状复杂、材料各异。为了减轻 重量，进行等强度设计，往往在结构件上形成各种复杂型 腔。与一般机械零件相比，加工难度大，制造水平要求高。 例如壁板、梁、框、座舱盖骨架等结构件由构成飞机气动 外形的流线型曲面、各种异形切面、结合槽口、交点孔组 合成复杂的实体。 结构件加工不但形位精度要求高，而且有严格的重量控制 和使用寿命要求。由于现代飞机性能的不断提高，整体结 构件成为广泛采用的主要承力构件。
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3.3.3整体壁板的切削加工
毛坯
成型 热处理
残余应力
数控加工
加工变形
残余应力释放
变形
预拉伸板 粗加工 热处理 精加工 矫形（压力机、高温蠕变）
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3.3.4 整体壁板的化学铣切
化学铣切俗称化学腐蚀加工，即将金属坯料浸没在化学腐 蚀溶液中，利用溶液的腐蚀作用去除表面金属的工艺方法， 化学铣切没有刀痕，也没有切屑，已经成为现代航空航天 工业中广泛应用的一种特种加工工艺。
六坐标卧式数控铣镗床五坐标数控龙门铣五坐标数控高速壁板铣数控激光样板切割机数控加工设备的控制方式伺服系统的驱动方式开环控制方式闭环控制方式数控加工设备的控制方式机械系统的控制方式点位控制轮廓控制同时控制xxyy两个坐标的轮廓控制同时控制yyzz两个坐标的轮廓控制两轴联动动三轴联动四轴联动五轴联动333整体壁板的切削加工3工装选择最适合装夹整体壁板的夹具是真空平台或真空夹具
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3.3.3整体壁板的切削加工
为了更合理地采用数控加工，在选择数控方法来加工零件 时应考虑以下的一些因素：
零件几何形状的复杂程度如何？是否便于用数学方法 定义其表面？

飞机高筋条壁板整体成形工艺改进研究摘要：整体壁板具有重量轻、刚性好、气密性好等优点。

作为飞机的关键构件，整体壁板因其尺寸大、外形和结构特征复杂、制造难度大、周期长、成本高而成为型号研制的主要攻关任务之一。

深入研究整体壁板的成形工艺方法成为目前航空制造领域的重要方向，本文通过将易产生裂纹的口框处增加连接筋条，断开的筋条连接成整体，同时将终止端过渡区加大，成形后铣切去除等一系列简单而行之有效的措施，解决了高筋条壁板成形中易出现裂纹这一重大问题，提高了产品质量。

关键词：高筋条壁板；整体成形；连接筋条1、研究背景整体壁板结构具有表面光滑、强度重量比高、气密性好等许多优点。

整体结构的制造技术水平，已成为衡量航空技术水平的重要标志之一。

现代大型飞机双曲率高筋整体壁板普遍具有如下特点：(1)整体尺寸大：作为现代大型飞机的典型结构件，整体壁板的尺寸越来越大；(2)外形曲面复杂：因涉及气动性能，整体壁板外形曲面一般设计为几何上不可精确展开的双曲率空间曲面，曲率变化复杂；(3)内壁结构特征复杂：为提高结构效率，整体壁板内壁构造比较复杂，除了加强筋条外，通常还包括凸台、口盖孔、减轻槽等局部特征[1-4]。

通过对壁板成形的工艺研究，基本掌握了网格式壁板的成形技术，对提高飞机的生产能力具有十分重要的意义。

2、零件结构与问题分析飞机下壁板均为主承力壁板重要件，零件材料7B04 T7451δ45，外廓尺寸较大，为典型高筋条、大曲率整体壁板，结构如图1所示。

加工方案为展开状态铣切后采用闸压方式成形,即按三维展开数据集加工零件展开状态下的所有外形以及内孔，再采用压弯成形并辅助以手工修整的方式成形零件，所需设备为蒙皮三轴滚弯机，制造和检验依据为模胎。

图1 零件结构图零件成形过程以及后续处理中出现如下问题：（1）筋条与蒙皮连接终止处出现裂纹；（2）筋条弯曲严重，修整后不平直，装配后部分铆钉杆漏出；（3）零件整体型面与检验模不符合，口框内长桁成形不到位，装配时与型架无法贴合，影响产品质量；造成零件出现裂纹、筋条弯曲、型面超差的原因如下：（1）零件外廓尺寸较大，弯曲变形大成形困难；（2）闸压成形时，容易产生筋条失稳、筋条压裂；腹板失稳、腹板压裂；贴胎间隙小于1mm不容易保证；（3）筋条高度27mm-32 mm，厚度2 mm，高厚比过大，端头容易出现裂纹，筋条厚度较小受力容易失稳；（4）压弯时，模具与壁板为线接触甚至点接触，接触面小，应力大，容易失稳。

第四十四页，共108页。
3.3.3整体壁板的切削加工
为了更合理地采用数控加工，在选择数控方法来加工零件时应 考虑以下的一些因素：
零件几何形状的复杂程度如何？是否便于用数学方法定义其表 面？
零件几何的形状要求刀具做几坐标联动？ 采用数控能节省多少夹具、靠模、模具等工艺设备？ 要求缩短的加工周期和提高的加工质量。 管理人员和设备条件如何？
三轴联动 四轴联动
第四十一页，共108页。
五轴联动
第四十二页，共108页。
第四十三页，共108页。
3.3.3整体壁板的切削加工
3、工装选择 最适合装夹整体壁板的夹具是真空平台或真空夹具。
通用性好，适用于底部为平面的平板格子型零件；
装夹后零件受力均匀；
装卸方便，可缩短辅助生产时间； 零件加工区无障碍物，适宜多结构集中安排的数控加工； 真空平台/夹具固定安装工艺孔系，便于协调零件和机床坐标系关系。
因此，整体结构件精度要求较高
第十六页，共108页。
3.2 飞机整体结构件主要工艺特点
② 多数整体结构件尺寸大，形状复杂，加工技术难度大。其 中梁类整体件还有纵向刚性较差的特点。
尺寸大：大型的整体壁板有的长达30m左右 ，毛坯重3～4 t，大型机身 整体框约6×3m，毛坯重约2t，小型机身框约2×2m，毛坯重1t，必须 配置大型机加机床和相应的装卸、搬运等设备。
本章内容
3.1 概述 3.2 飞机整体结构主要工艺特点 3.3 整体壁板的制造 3.4 框、肋、梁类整体零件的制造 3.5 大型骨架类零件的制造 3.6 挤压型材和桁条零件的机械加工 3.7 数控加工技术
第一页，共108页。
3.1 概述
飞机整体结构件是构成飞机机体骨架和气动外形的重要组 成部分，它们品种繁多、形状复杂、材料各异。为了减轻 重量，进行等强度设计，往往在结构件上形成各种复杂型 腔。与一般机械零件相比，加工难度大，制造水平要求高。 例如壁板、梁、框、座舱盖骨架等结构件由构成飞机气动 外形的流线型曲面、各种异形切面、结合槽口、交点孔组 合成复杂的实体。

缝合加筋壁板vari整体成型工艺研究缝合加筋壁板Vari整体成型工艺研究缝合加筋壁板Vari是一种新型的建筑材料，它采用了先进的整体成型工艺，具有轻质、高强、防火、隔音、保温等优点，广泛应用于建筑领域。

本文将对缝合加筋壁板Vari整体成型工艺进行研究。

一、缝合加筋壁板Vari的结构缝合加筋壁板Vari由两层钢板和中间的聚苯乙烯泡沫塑料组成。

钢板采用高强度冷轧钢板，厚度为0.5-1.2mm，聚苯乙烯泡沫塑料的密度为18-25kg/m³。

钢板和泡沫塑料通过缝合加筋的方式固定在一起，形成整体结构。

二、缝合加筋壁板Vari的整体成型工艺缝合加筋壁板Vari的整体成型工艺包括以下几个步骤：1. 钢板切割：将冷轧钢板按照设计要求进行切割，得到所需的尺寸和形状。

2. 钢板表面处理：对钢板表面进行除锈、喷涂等处理，以提高钢板的耐腐蚀性和美观度。

3. 泡沫塑料加工：将聚苯乙烯泡沫塑料按照设计要求进行切割和加工，得到所需的尺寸和形状。

4. 缝合加筋：将钢板和泡沫塑料通过缝合加筋的方式固定在一起，形成整体结构。

5. 热压成型：将缝合加筋的钢板和泡沫塑料放入热压机中进行热压成型，使其达到所需的强度和形状。

6. 后处理：对成型后的缝合加筋壁板Vari进行修整、打磨、喷涂等后处理，以提高其美观度和使用寿命。

三、缝合加筋壁板Vari的优点1. 轻质高强：缝合加筋壁板Vari采用轻质材料，重量轻，但强度高，能够承受较大的荷载。

2. 防火隔音：缝合加筋壁板Vari采用聚苯乙烯泡沫塑料，具有良好的防火隔音性能，能够有效地隔绝噪音和热量。

3. 保温节能：缝合加筋壁板Vari采用聚苯乙烯泡沫塑料，具有良好的保温性能，能够有效地节约能源。

4. 施工方便：缝合加筋壁板Vari采用整体成型工艺，施工方便，能够大大缩短工期。

四、缝合加筋壁板Vari的应用缝合加筋壁板Vari广泛应用于建筑领域，如墙体、屋面、隔断、天花板等。

它具有轻质、高强、防火、隔音、保温等优点，能够满足不同建筑的需求。

在飞机制造过程中，对于大、中型曲线外形或带 有内凹形状的有色合金零件或毛料，当加工精度 要求较高时，常用铣切加工，铣切加工成本通常 高于冲裁，但产量小时情况却相反。
靠模铣、数控铣及数控激光切割机的采用，改善 了劳动条件、提高工作效率。
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2.2.3 冲裁
冲裁工艺在机器制造、仪表制造的各个领域均有 广泛的应用，小至钟表的齿轮、指针，大到载重 汽车的大梁，都是用冲裁下料或直接制造。 这部分参考冲压工艺学中相关内容。
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2.3.2 型材零件弯曲的特点
在飞机生产中，最常见的型材弯曲有内弯和外弯 两种：内弯即弯曲时型材的底边在内，为压缩变 形；外弯则底边在外，为拉伸变形。当然，还有 其它型式的弯曲。
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2.3.2 型材零件弯曲的特点
型材的剖面形状比较复杂，弯曲成形时往往伴随 型材的翘曲、扭转和剖面的畸变，大大增加了弯 曲成形的困难。如果弯曲成形时注意到这些特点， 则可改善零件的成形质量。
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本章内容
2.1 飞机钣金工艺概述 2.2 平板零件和毛料制造方法
2.3 飞机型材零件的制造方法
2.2 飞机回转体零件制造方法 2.5 框肋类零件的制造方法 2.6 飞机蒙皮零件的成形方法 2.7 飞机复杂壳形零件的成形方法 2.8 飞机钣金零件制造的新工艺新方法 2.9 钣金成形的计算机模拟
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占飞机零部件的50％以上， 大型飞机约3～5万项钣金零件。
飞机钣金工艺是航空制造 工程的重要组成部分。
蒙皮 隔框 壁板 翼肋 导管
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飞机钣金零件
挤压型材零件
板材零件
管材零件
压压 下弯 陷型 型材 材
滚拉复
绕弯杂
弯型形
型材型
材