超大型鈦板整體加工變形控制流程及加工變形控制效果

超大型鈦板類零件長(zhǎng)徑比很大，加工過(guò)程中容易造成零件側(cè)彎，導(dǎo)致真空泄漏，零件反彈，從而造成零件加工超差。所以控制零件的側(cè)彎也是非常重要的，為保證加工的穩(wěn)定性，在加工過(guò)程中采用多個(gè)限位插銷定位零件的方式來(lái)防止側(cè)彎。

超大型鈦板類零件的毛坯采用大型預(yù)拉伸鈦板材，毛坯整體重量可達(dá)到5~6t，在存放及運(yùn)輸過(guò)程中，由于振動(dòng)、溫度變化等因素的影響，毛坯本身容易產(chǎn)生很大的變形，對(duì)裝夾定位帶來(lái)很大的影響。如一塊19000mm×1500mm×75mm的毛坯經(jīng)過(guò)存放、運(yùn)輸后，變形量最大達(dá)到8mm，呈現(xiàn)“拱起”的狀態(tài)，使得零件無(wú)法裝夾到平臺(tái)上去。因此，對(duì)毛坯的變形進(jìn)行處理是非常重要和必要的。采用大余量去除余料對(duì)毛坯進(jìn)行開(kāi)槽的方式來(lái)消除毛坯的變形，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征，在保證加工余量的前提下，去除毛坯的余料部分達(dá)到毛坯總量的40%左右。大余量去除余料后，毛坯的殘余應(yīng)力得到很好的釋放，零件變形減少，控制在1mm左右，而且毛坯重量大大降低，降低了零件翻面等操作帶來(lái)的困難。大余量去除余料對(duì)機(jī)床和刀具沒(méi)有特殊的要求，而且加工效率較高，不僅解決了毛坯變形的問(wèn)題，而且提高了零件加工的整體效率。

粗加工
粗加工在保留精加工余量3mm的要求下，形成零件的基本輪廓，零件的基本結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成。經(jīng)粗加工后，對(duì)零件進(jìn)行48h自然時(shí)效，充分釋放應(yīng)力。粗加工主要是為了消除零件結(jié)構(gòu)特征帶來(lái)的應(yīng)力釋放而造成的變形，粗加工后的余量要滿足精加工的要求并保證精加工去除余量后不會(huì)造成大的變形，根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的不同，一般將粗加工余量設(shè)置為3~5mm。經(jīng)過(guò)粗開(kāi)毛坯和粗加工后，零件毛坯的殘余應(yīng)力90%以上都得到了釋放和均布，并形成了以零件理論尺寸為基礎(chǔ)、均布3~5mm余量的“模坯”，在這種情況下，才能滿足精加工的要求，在小余量精加工的環(huán)境下才能保證零件的加工精度。

精加工準(zhǔn)備
粗加工結(jié)束后，對(duì)零件進(jìn)行自然時(shí)效，然后進(jìn)行真空裝夾。由于零件長(zhǎng)度方向沿毛坯的纖維方向，在毛坯出去余料及粗加工過(guò)程中，切削方向也主要是沿纖維方向，所以在零件長(zhǎng)度方向變形量稍大，為滿足精度要求需在精加工前進(jìn)行判斷并調(diào)整精加工工藝。

應(yīng)用在線測(cè)量技術(shù)在機(jī)床工位上對(duì)零件兩端進(jìn)行在線檢測(cè)，測(cè)量粗加工效果，為精加工做準(zhǔn)備。根據(jù)實(shí)際零件的伸長(zhǎng)或縮短的變形量，預(yù)判最后零件的變形情況，再相應(yīng)調(diào)整加工兩端的偏移量，以達(dá)到對(duì)零件最終零件伸長(zhǎng)或縮短量的控制。實(shí)際加工過(guò)程中通過(guò)該方式將最大的伸長(zhǎng)或縮短的變形0.5mm控制到0.2mm以內(nèi)，達(dá)到了比較好的效果。

精加工工藝
通過(guò)精加工將形成零件的最終尺寸，因此精加工過(guò)程是非常重要的。由于零件尺寸巨大，而且結(jié)構(gòu)相對(duì)較復(fù)雜，所以在精加工過(guò)程中要對(duì)工藝進(jìn)行科學(xué)的設(shè)置。如圖4所示，分別對(duì)某局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工過(guò)程的等效分析，單向的加工容易造成零件應(yīng)力“推積”而造成變形積聚。對(duì)加工的順序進(jìn)行調(diào)整安排，采用往復(fù)加工的方式能夠很好地均化應(yīng)力而減少變形，其效果是非常明顯的。因此制定精加工工藝時(shí)，采用“局部往復(fù)、總體無(wú)序”的加工方式，把零件分為幾個(gè)區(qū)域，區(qū)域內(nèi)采用往復(fù)加工的方式，區(qū)域間采用對(duì)稱的順序，從而減少零件的變形。

全過(guò)程加工變形控制的思路適用于尺寸大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工周期長(zhǎng)、造價(jià)昂貴的結(jié)構(gòu)件的加工，對(duì)于此類零件而言，加工變形控制直接決定了加工結(jié)果。對(duì)于大飛機(jī)研制而言，超大型鈦板類零件的加工精度有非常重要的意義，所以控制加工變形是非常重要的。這種控制加工變形的工藝方法也是具有重要意義的。實(shí)踐生產(chǎn)表明，零件長(zhǎng)度達(dá)到19m左右的超大型鈦板類零件應(yīng)用整體加工變形控制的工藝，變形問(wèn)題得到了很好的解決，零件整體加工精度達(dá)到0.2mm左右，達(dá)到了大飛機(jī)研制的要求，這種加工變形控制方法也有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。