非线性弧形尾翼的制造方法与流程

本发明涉及一种非线性弧形尾翼的制造方法，属于薄壁、非线性弧面加工的技术领域。

背景技术：

弧形尾翼作为飞行器的关键部件之一，是具有薄壁、以及非线性弧面特点的复杂结构零件。该弧形尾翼的毛坯材料为tc4锻件，目前，困扰弧形尾翼这个零件加工制造的难题有两点：1、该零件两侧面为大角度的薄壁、非线性弧面，加工难度极大；2、由于零件为薄壁件，零件最薄处的厚度仅有0.0028mm，加工稳定性及抗振性难以保证。

目前，对于该弧形尾翼的生产手段是：利用三轴数控铣床的球头刀对tc4锻件的两侧面进行弧面加工。由于弧形尾翼的两侧弧面为极其复杂的非线性弧面结构，因此加工后的弧面未能与预先设计的弧面达到完全一致，且由于弧形尾翼为薄壁件，还会存在刚性不足的问题，加工过程中产生的振动会导致弧面的表面质量超差，使得加工质量难以保证。

基于上述，本发明提出一种新型的非线性弧形尾翼的制造方法，以解决现有技术中存在的缺点和限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种非线性弧形尾翼的制造方法，可以实现对薄壁、非线性弧面的复杂结构进行五轴联动加工，确保加工质量，提高加工效率，具有高效性和可靠性。

为实现上述目的，本发明提供一种非线性弧形尾翼的制造方法，包含以下步骤：

s1、对毛坯材料进行磨削加工，形成长方体形状的毛坯外形；

s2、制作与s1中的毛坯外形相配合的工装，并将毛坯外形装配在该工装上；

s3、采用五轴数控加工中心对毛坯外形的第一侧面和第二侧面均进行粗加工，初步形成弧形尾翼；

s4、对弧形尾翼的第一侧面进行精加工；

s5、将弧形尾翼的第一侧面固定在工装上，对弧形尾翼的第二侧面进行精加工；

s6、采用电火花线切割加工方法，对弧形尾翼进行开槽、开孔以及割断处理；

s7、采用钻模定位弧形尾翼，并对其钻侧面通孔，获得加工完成的弧形尾翼。

所述的s2中，工装上开设有与毛坯外形相配合的凹槽，将毛坯外形的端部嵌入设置在该工装的凹槽内，并通过压板压紧固定。

所述的s2中，工装的凹槽侧壁控制毛坯外形在装夹时的x、y方向的定位；工装的凹槽底部表面控制毛坯外形在装夹时的z方向的定位。

所述的s5中，采用固体胶将弧形尾翼的第一侧面固定在工装的凹槽上。

所述的s6中，具体包含以下步骤：

s61、第一道次：加工弧形尾翼的根部凹槽形成根部外形；

s62、第二道次：加工弧形尾翼的内孔和第二侧面外形；

s63、第三道次：割断弧形尾翼的第一侧面的剩余外形。

所述的s7中，钻模与弧形尾翼的根部外形完全匹配，且采用弧形尾翼的尖端与钻模固定，进行侧壁通孔加工。

综上所述，本发明所提供的非线性弧形尾翼的制造方法，可以实现对薄壁、非线性弧面的复杂结构进行五轴联动加工，通过采用一次装夹定位加工，有效避免因多次装夹所产生的定位累计误差，确保加工质量，提高加工效率，具有高效性和可靠性。

附图说明

图1为本发明中的加工完成后的非线性弧形尾翼的结构示意图；

图2为本发明中的毛坯外形与工装装配的俯视图；

图3为本发明中的毛坯外形与工装装配的侧视图

图4为本发明中的采用固体胶将弧形尾翼的第一侧面固定在工装上的装配示意图；

图5为本发明中的弧形尾翼与钻模的装配示意图。

具体实施方式

以下结合图1～图5，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

本发明所提供的非线性弧形尾翼的制造方法，包含以下步骤：

s1、对毛坯材料进行磨削加工，以形成长方体形状的毛坯外形，作为后续工序的加工定位基准；

s2、制作与s1中的毛坯外形相配合的工装，作为后续工序的位置基准与压紧装置；并将毛坯外形装配在该工装上，该工装起到装夹定位的作用；

s3、采用五轴数控加工中心对毛坯外形的上下两个侧面(第一侧面和第二侧面)均进行粗加工，初步形成弧形尾翼；

s4、对弧形尾翼的第一侧面进行精加工；

s5、将弧形尾翼的第一侧面固定在工装上，对弧形尾翼的第二侧面进行精加工；

s6、采用电火花线切割加工方法，对弧形尾翼进行开槽、开孔以及割断处理；

s7、采用钻模定位弧形尾翼，并对其钻侧面通孔，获得加工完成的弧形尾翼。

如图2和图3所示，所述的s2中，工装1上开设有与毛坯外形2相配合的凹槽，将毛坯外形2的端部嵌入设置在该工装1的凹槽内，并通过压板3压紧固定。

所述的s2中，毛坯外形2以上下侧面、两侧侧面，以及非加工的端面为基准，和工装1的凹槽相匹配，且配合公差在5丝以内。

所述的s2中，工装1的凹槽的侧壁与底部表面具有定位功能，确保毛坯外形2在加工成为弧形尾翼的过程中的定位精度；其中，工装1的凹槽侧壁控制毛坯外形2在装夹时的x、y方向的定位；工装1的凹槽底部表面控制毛坯外形2在装夹时的z方向的定位。

所述的s3中，对毛坯外形2的第一侧面和第二侧面完成粗加工后，需保留单面余量0.1，以保证刚性要求。

所述的s4和s5中，对弧形尾翼的第一侧面和第二侧面完成精加工后，需确保达到设计要求的精度。

如图4所示，所述的s5中，采用固体胶将弧形尾翼4的第一侧面固定在工装1的凹槽上，能够防止薄壁的弧形尾翼在加工过程中由于刚性不足引起的振动。

所述的s6中，具体包含以下步骤：

s61、第一道次：加工弧形尾翼的根部凹槽形成根部外形，通过在弧形尾翼上现场钻穿丝孔并在中间部位开槽实现；

s62、第二道次：加工弧形尾翼的内孔和第二侧面外形，通过在弧形尾翼的中心钻设通孔，并割断第二侧面上的一半外形实现；

s63、第三道次：割断弧形尾翼的第一侧面的剩余外形，通过沿弧形尾翼的圆弧外形接平后割断另一半侧壁的剩余外形实现。

所述的接平具体是指与已加工完成的弧面完成对接，形成同一弧度的表面，确保看不出加工痕迹。

如图5所示，所述的s7中，钻模5与弧形尾翼4的根部外形6完全匹配，且采用弧形尾翼4的尖端7与钻模5固定，进行侧壁通孔加工，从而最终获得如图1所示的加工完成后的非线性弧形尾翼。

综上所述，本发明所提供的非线性弧形尾翼的制造方法，通过设计专用的工装夹具进行定位，实现毛坯零件在数控加工时方便准确稳定的装夹定位；并选用合理的切削刀具和加工参数，确保高效高精密加工过程的实现；结合电火花线切割技术，实现零件的制造过程。

本发明是一种可以实现对薄壁、非线性弧面的复杂结构进行五轴联动加工的方法，将毛坯材料装配在工装上并最终安装在数控工作台上，用数控一体化技术取代普通机床进行加工，从而实现薄壁零件的高精度加工制造。由于本发明采用一次装夹定位加工，有效避免因多次装夹所产生的定位累计误差，不仅保证加工产品的一致性，质量的稳定性，而且使加工更加简单易操作，有效提高加工质量和加工效率。本发明具有加工高效性和可靠性，以及持续生产性，可推广成为能够普遍用于薄壁、非线性弧面的复杂结构的高效加工手段。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。