大型蒙皮零件化铣样板制造工艺研究

张云鹏 杨博 刘卉羽 刘琨 史添瑞

沈阳飞机工业（集团）有限公司 辽宁沈阳 110850

摘要：针对大型蒙皮零件化铣样板制造工艺，着重介绍了化铣样板的分类、基本技术要求和生产中存在的问题，通过改进加工方法，提出了化铣样板制造的新思路和新方法，从而解决制约化铣样板加工制造的各项生产问题和技术难点。

关键词：蒙皮；化学铣切；化铣样板；实样

1 引言

在现代航空制造业中，化学铣切技术作为一种特种加工的工艺方法有着广泛的应用。所谓化学铣切加工，是依靠化学溶液对工件表面溶解的一种加工技术，即利用化学腐蚀和电化学腐蚀原理加工工件的一种工艺方法。通过对化学溶液有效控制，从工件上预先确定的部位、范围与深度上除去基体材料，从而获得所需的加工尺寸。由于整个化铣加工过程无刀痕、无切屑和无工件协调的问题，所以化学铣切工艺在飞机制造中广泛应用。

现阶段，在飞机各类薄壁蒙皮类零件中，化学铣切零件占有较大比例。化学铣切样板（以下简称“化铣样板”）作为重要的辅助工具，是一种精确的平型或曲度型的划线工装，用来确定加工之前修整去掉保护涂层的刻线，确定工件上应接受化学铣切的部位。在传统的化铣样板制造过程中经常由于化铣样板与零件实样定位孔协调困难、不贴合等问题使化铣样板，尤其是立体化铣样板加工困难，影响化铣零件加工质量和的生产效率。

2 化铣样板的分类及基本技术要求

2.1化铣样板的分类和制造依据

化铣样板是化铣样板的简称，分为化铣（展）和化铣（成）两种样板。化铣（成）样板又称立体化铣，其主要按模胎、标准实样或展开模线制造，现阶段，也常用在三维数模中将化铣余量线设计完成，用数控机床在化铣实样上划线。化铣（展）样板为平面化铣样板，通常按模线制造。

2.2化铣样板加工的基本技术要求

首先，化铣样板的视口应开在化铣区，在保证强度的前提下，视口宽度方向应尽量大或全部开出；其次，化铣样板正面（打标记面）应设计为零件化铣面，当零件两面都化铣时，化铣样板两面打标记，若表示不清楚，则应做两块化铣样板；最后，化铣样板的工艺孔和结构孔不应该镶钻套。

2.3化铣样板应用过程

化铣零件是通过化学溶液对零件表面腐蚀达到所需尺寸要求的一种加工方法，而这种加工方法需要在加工前将化铣零件涂胶保护，同时，还要去除化铣区的保护胶，而去除保护胶使用的就是化铣样板，通过化铣样板与零件定位后进行刻型，刻型后揭掉化铣区胶膜，然后把零件放置到化铣溶液中进行化学铣切，所以，化铣样板质量的好坏直接决定了零件化铣质量的高低。化铣样板应用过程见图1。

图1 化铣样板应用过程

3 传统化铣样板加工中存在的问题

一般对于单曲率的化铣零件可采用化铣（展）样板作为零件化铣依据，而对于一些双曲度类复杂零件，按展开模线采用手工划线确定化铣区的传统加工方法难以实现化铣样板的加工，同时，传统手工划线方法效率低，精度差，不利于零件制造。为此，改变化铣工艺，采用先成形后化铣的加工工艺，化铣（成）样板应运而生，但在实际生产中，化铣（成）样板加工仍存在诸多技术难点。

3.1 复杂零件定位孔问题

在加工化铣样板的过程中，首先需要考虑的是化铣样板与实样的定位关系是否协调。但由于化铣样板板料较厚，样板与模胎贴合问题，常常导致定位孔不协调。

3.2 化铣样板与实样贴合问题

大曲率蒙皮化铣零件通常采用蒙拉成形，受成形工艺影响，部分蒙皮在成形后会产生回弹，导致样板毛料与实样、实样与工装贴合不到位，当样板毛料与实样定位后，内部会出现间隙，进而影响化铣样板的加工。

3.3化铣样板的铣切区划线问题

双曲度复杂蒙皮零件化铣区通常为不规则形状，无法按尺寸加工，而如果按展开模线加工，由于理论展开外形由于实际零件外形相加较大，导致无法定位，进而无法对铣切区进行划线。

4 大型蒙皮零件化铣样板制造新工艺

4.1化铣实样验收流程优化

为了快速完成化铣实样验收工作，提升化铣样板加工效率，化铣实样由接收单位检验人员单一接收审查，变更为检验人员、设计人员和加工人员三方审查验收，这样，不但可以全方位检查化铣实样是否符合设计标准，而且可以避免后续化铣样板加工过程中出现的一系列问题，提升加工质量和加工效率。

4.2样板贴合措施

对于蒙皮化铣样板与实样不贴合问题，因无法及时发现，经常加工后无法补救，造成样板外形偏差，影响样板加工质。为此，在样板加工前，将样板毛坯与实样用标准销钉固定，然后，使用电钻在样板上制作多处透视孔，通过透视孔可方便直观的检查出实样与化铣样板毛坯之间的贴合度，通过透视孔用拉铆钉将化铣样板毛坯与实样贴合固定，此方法可有效提高化铣样板与实样的贴合度。

4.3数控划线

鉴于双曲度蒙皮零件展开模线尺寸失真而无法准确刻划铣切线的问题，寻求数控划线工艺，具体为首先设计化铣三维制造数据集，然后数控划线部门按化铣三维制造数据集在实样上刻划化铣线，为了保证化铣区尺寸的准确性，在化铣线内侧增划5mm等宽线，以便实样在化铣区增开视口后，可以按等宽线检查化铣区工作边是否准确。数控划线如图2所示。

图2 实样数控划线

4.4新工艺应用

随着大型蒙皮零件化铣样板数量的增多，新工艺方法已在化铣样板加工制造过程中广泛应用，立体化铣样板加工技术瓶颈问题得到了较好解决。

5 结论

通过对大型蒙皮零件化铣样板制造工艺研究，在原有化铣样板制造工艺的技术上，对立体化铣样板制造工艺进行改进，新工艺方法有效提升了化铣样板加工质量和生产效率，具有广泛的应用前景。

参考文献

[1] 杨磊, 於智良, 张大钧.中国高新技术企业[J].2014（1），2014:8-9.

[2] 甘忠,王亮,谭海兵,黄官平.航空制造技术[J].2013(17),2013:78-80

3