一种双“s”形双曲薄壁件制造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种双“S”形双曲薄壁件制造工艺。
【背景技术】
[0002]双“S”形双曲面薄壁壁板为飞机复杂壁板，即沿轴线的任何剖视图均为双“S”形结构，壁厚最薄处为1.5mm，为增加结构强度，在曲面外形面上设计了多处加强筋，加强筋为开闭角共存的扭曲形状。特殊的双“S”形双曲面薄壁壁板形状复杂，加工难度大，且该结构无可借鉴的制造工艺。类似的曲面薄壁件的加工工艺及与双“S”形双曲面薄壁壁板的区别:①采用钣金成形之后铆接成形为单曲或双曲薄壁壁板，但是加强筋与薄壁型面的密封性无法保证，而双“S”形双曲面薄壁壁板的筋条为开闭角共存的扭曲形状，无法采用钣金成形工艺采用与结构件内形面完全贴合的真空吸附工装进行加工，而双“S”形双曲面薄壁壁板为细长形结构，曲率半径小，型面复杂，且存在闭角区，计算得到吸附力不满足吸附要求，因此采用真空吸附工装进行加工不可行。双“S”形双曲面薄壁壁板由于结构外形为双“S”形双曲面，内形面为狭长细窄，曲率半径不断变化，且无定位基准，因此，该结构件的制造工艺需要设计特殊的工艺方法。
[0003]加工该零件有以下三大难点:
I)零件为复杂曲面薄壁件，型面为双“S”形双曲面，曲率变化大，制定合理的工艺方案为一大难点；2)零件结构均为空间曲面，无装夹定位基准，零件定位装夹困难，加工时易产生振动；3)零件型面结构复杂，外形型面上存在较多的扭曲加强筋，加强筋与腹板厚度为
1.5~2mm，加工变形难以控制，壁厚尺寸、外形容差以及表面质量要求高，结构件加工顺序、刀具选择、程序编制、切削方式难以定制。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于解决上述问题，提供一种双“S”形双曲薄壁件制造工艺。
[0005]为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案为:
一种双“S”形双曲薄壁件制造工艺，步骤如下:
1)内形面粗加工:
以带筋条外形面周边工艺凸台底面定位，采用一面两孔装夹定位方式，在毛坯周边开压板槽，压板装夹，粗加工后零件留4mm工艺余量，采用不同悬长的刀具分三段粗加工，刀具悬长递增，以保证内形面的加工刚性，并在工艺凸台表面铣出内形面加工基准面；
2)带筋条外形面粗加工:
以内形面周边工艺凸台基准面定位，压板装夹，采用不同悬长的刀具分段粗加工带筋条外形面，刀具悬长递增，粗加工后零件留5_工艺余量，并铣出阶梯工艺凸台作为内形面加工定位基准面；
3)自然时效:>48小时，用于释放粗加工过程中因材料塑性变形和切削热引起的机加应力； 4)铣平面消除变形，确定加工基准:
自由状态下铣平面消除时效过程中的零件变形，并为后续半精加工、精加工内形面提供定位基准，扩铰工艺孔，保证工艺孔垂直度，确定精确的加工基准；
5)内形面半精和精加工:
将阶梯工艺凸台装夹为加工基准平面，使用不同悬长刀具分两段加工内形面，半精加工后预留Imm工艺余量，然后精加工至零件理论内形面，并铣出工艺凸台上装夹定位孔；
6)石骨填充:
在内形面与工艺凸台围成的腔体内填充呈流体状态石膏，待石膏凝固之后，修平石膏面，保证石膏面低于工艺凸台面，解决带筋条外形面半精加工和精加工过程中零件的振动问题，提高零件的加工刚性；
7)带筋条外形面半精和精加工:
零件翻面加工带筋条外形面，带筋条外形面为双“S”形双曲面，加工难度大，为了控制零件变形和保证加工精度，采用分区域换刀长分段加工方法；
8)去除工艺凸台。
[0006]在步骤7)中分区域换刀长分段加工方法如下:
a)装夹定位:以内形面工艺凸台贴合工装台面，压板装夹，为防止加工时的振动，保证零件加工刚性；
b)加工区域划分:根据加工所需刀具长度和零件加工刚性将零件划分为A、B、C三个加工区域，便于加工双“S”形双曲面和型面上的扭曲筋条；
c)A区域半精和精加工:半精加工A区域双“S”形双曲面和型面上的扭曲筋条，预留工艺余量，加工外形面扭曲筋条时按轴向径向分层加工方法加工，然后加工A区域扭曲筋条和型面到理论尺寸；
d)B区域半精和精加工:半精加工B区域双“S”形双曲面和型面上的扭曲筋条，预留工艺余量，加工外形面扭曲筋条时按轴向径向分层加工方法加工，然后加工B区域扭曲筋条和型面到理论尺寸；
e)C区域半精和精加工:为降低刀具悬长，避免使用长径比大于5倍的刀具，防止机床与零件干涉，把C区域处工艺凸台铣低，C区域处改用螺钉装夹，缩短刀具悬长，半精加工C区域双“S”形双曲面和型面上的扭曲筋条，预留工艺余量，加工外形面扭曲筋条时按轴向径向分层加工方法加工，然后加工C区域扭曲筋条和型面到理论尺寸。
[0007]本发明的有益效果在于:1、采用石膏填充法和阶梯式工艺凸台加垫方法，解决了零件的装夹、定位难题，增强了零件的装夹稳定性和加工刚性。2、零件采用分区域及分段分层加工，有效控制了超复杂薄壁曲面的加工变形，避免了加工过程中的振动问题，保证了零件尺寸和精度。
【附图说明】
[0008]图1为本发明中所要加工的双“S”形双曲复杂薄壁件局部示意图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明: 实施例:参见图1。
[0010]一种双“S”形双曲薄壁件的制造工艺，采用五座标高速铣进行内形面I粗加工、外形面2粗加工、内形面I半精和精加工、外形面2和筋条3半精和精加工，所述的内形面I为零件的凹面部分，外形面2为零件的带筋条凸面部分，采用加装阶梯垫块定位和石膏填充法进行装夹定位，其制造工艺流程为:
O内形面粗加工:
以带筋条外形面周边工艺凸台底面定位，采用一面两孔装夹定位方式，在毛坯周边开压板槽，压板装夹。粗加工后零件留4mm工艺余量，采用不同悬长的刀具分三段粗加工，刀具悬长递增，以保证内形面I的加工刚性，并在工艺凸台表面铣出内形面加工基准面。
[0011]2)带筋条外形面粗加工:
零件翻面，以内形面周边工艺凸台基准面定位，压板装夹，采用不同悬长的刀具分段粗加工带筋条外形面2，刀具悬长递增，粗加工后零件留5_工艺余量，并铣出阶梯工艺凸台作为内形面加工定位基准面。
[0012]3)自然时效:> 48小时，用于释放粗加工过程中因材料塑性变形和切削热引起的机加应力。
[0013]4)铣平面消除变形，确定加工基准:
自由状态下铣平面消除时效过程中的零件变形，并为后续半精加工、精加工内形面提供定位基准。扩铰工艺孔，保证工艺孔垂直度，确定精确的加工基准。
[0014]5)内形面半精和精加工:
将阶梯工艺凸台装夹为加工基准平面，使用不同悬长刀具分两段加工内形面，半精加工后预留Imm工艺余量，然后精加工至零件理论内形面，并铣出工艺凸台上装夹定位孔；
6)石骨填充:
在内形面与工艺凸台围成的腔体内填充呈流体状态石膏，待石膏凝固之后，修平石膏面，保证石膏面低于工艺凸台面，解决带筋条外形面半精加工和精加工过程中零件的振动问题，提高零件的加工刚性。
[0015]7)带筋条外形面半精和精加工:
零件翻面加工带筋条外形面，带筋条外形面为双“S”形双曲面，加工难度大，为了控制零件变形和保证加工精度，采用分区域换刀长分段加工方法。
[0016]a)装夹定位:以内形面工艺凸台贴合工装台面，压板装夹，为防止加工时的振动，保证零件加工刚性；
b)加工区域划分:根据加工所需刀具长度和零件加工刚性将零件划分为A、B、C三个加工区域，便于加工双“S”形双曲面和型面上的扭曲筋条。
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