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航空难加工材料的数字化应用

工程师 李添宇

1.薄壁复杂铝合金回转体零件加工

某型飞机铝合金支架(见图1),材料为7075,对其进行合理的加工方法及参数选择分析。

二是精益求精,努力做好项目前期开发工作。从2018年开始,公司全面接手储备土地项目前期代建管理工作,进一步规范项目总承包、勘察、设计、施工、监理、项目管理以及与工程建设有关的流程环节,建立并完善基础设施建设的管理体制和运行机制,在确保工程质量的前提下,提高公司效益。

(1)结构分析:该支架最大直径906mm,内径856mm,16爪处底径886mm,筋部最小壁厚3mm,零件结构属于典型的薄壁复杂型面结构,毛坯采用自由锻件,加工余量比较大,考虑粗、半精及精加工分开,合理安排加工余量;根据其结构,使用CATIA测量功能,各侧壁为曲面,因此编程时不能按直线轮廓编程,选择合理的加工方法与编程技巧就显得尤为重要。

(2)毛坯加工:零件为薄壁铝合金,因此加工过程中不能压紧零件,只能压紧毛坯,而在加工中靠6个改制的压紧螺钉将简易工装与毛坯体联接,零件最终加工完成后,钳工把工艺基准去掉(见图2)。

图1 某型铝合金支架

对零件进行粗车加工,分两次装夹进行,分别对零件的内腔和外形进行粗加工,两方向留量各约0.5mm。通过CAXA二维软件作图画出加工时刀具切削路线图,并提取加工路线点位,在端面数控车床上运用中心编程方法对零件先进行去量加工,然后分别对内腔和外形圆弧面进行仿形粗车加工(见图3)。车削加工完成后零件如图4所示。

(3)半精加工:由于加工到最后需要将图2线外的部分去除,为使精加工前零件残余应力释放到最大,防止精车后零件变形严重,采用铣削加工,先将零件铣成镂空形,由16根筋连接,方便精车加工。同时为减小铣槽时切削受力,选用直径φ6mm键槽铣刀,并事先在落刀处钻好32个落刀孔,以防扎刀、断刀(见图5)。

高纯度的氧气或干燥的空气可用于产生臭氧。通常,电晕放电发生器产生用于食品应用的臭氧,这些发电机需要高压供电单元。在食品的水臭氧处理中,气态臭氧水应融于水中。臭氧从气态到液态的转移效率是影响消毒可行性的重要因素。待处理的臭氧和基质(例如食物)在处理容器中聚集在一起,允许臭氧和基质之间的有效接触。自动控制器与过程流量计和监视器结合使用,以维持处理过程中的目标臭氧浓度并控制臭氧的产生。臭氧浓度和暴露时间是决定处理过程中臭氧效率的关键参数。

图2 毛坯装夹

(4)精加工:为消除铣削应力,精加工前进行人工时效处理,时效处理后需要对零件进行基准面的修复。

选用五轴加工中心对零件进行最后的精铣加工,螺纹底孔加工时,将机床C轴摆角完成加工。

在《青松红杏图》存世的几百年时间里,画卷终会日益敝损。 能保持几百年题画盛况不衰,源于清中后期的人们在题画同时也重新修裱,裁去裂幅,加纸以备后人继续题跋,如清末民初李慈铭、翁同龢、周荇农等。 然而解放后,崇效寺渐没,此画也下落不明。 当代画家王燕民创作《青松红杏聚贤图卷》以追昔日题咏盛况,略慰人心。

精铣加工前进行仿真,以避免打刀、磕碰零件(见图6)。

选择合适的加工策略,定义加工几何参数、选择合适的走刀路径、进退刀方式、刀具参数和进给速度等,生成加工路径(见图7)。

2.薄壁复杂不锈钢板筋零件加工

某型飞机不锈钢板筋件(见图8),材料为1Cr17Ni9Ti,具体分析如下。

图3 车削仿真路线示意

图4 粗车完成后零件

图5 铣槽示意

(1)结构分析:该零件属于难加工不锈钢材料,最小壁厚1.2mm。毛坯采用锻件,中间腹板厚度为1.2mm,侧壁为2mm,零件结构属于典型的壁角结构,使用CATIA测量功能,各侧壁为曲面,因此编程时不能按直线轮廓编程。

(2)零件毛坯:毛坯为自由锻件(见图9),加工余量比较大,考虑粗、精加工分开,合理安排加工余量;根据侧壁与侧壁之间的拐角以及侧壁与腹板的过渡值选择合理的精加工刀具。

基于协同育人模式,与多家企业建立了稳定的校外实践教学基地,保持良好可持续发展的合作关系,效果较好。企业行业专家弥补了校内教师实践能力弱的不足,企业专家走进教学课堂,同时进行名师大讲堂,使课堂教学与企业实践对接,为学校教学注入最新技术,提高学生对行业企业最新技术和热点的了解,开拓视野并激发学习兴趣。如财务总监做的专题性报告、财务总监走进课堂等活动、证券行业师分析等。

零件为薄壁不锈钢,因此加工过程中不能压紧零件,只能压紧毛坯,而在加工中零件与毛坯靠检查体联接,零件最终完成后,去掉工艺基准(见图10)。 创建轮廓边界用于定义刀具的轨迹位置,避免空走刀(见图11)。

图6 精铣仿真

图7 精铣加工

图8 不锈钢板筋件

(3)粗加工:先用φ20R3mm刀去除大部分加工余量,定义加工的几何参数(特征轮廓、加工余量等)、刀具参数(刀具类型、公称直径、圆角半径和长度等)和进给率(进给速度、切削速度、退刀速度和主轴转速等),对该加工操作进行刀具路径参数(切削类型、方向和刀具补偿等)定义和进刀、退刀路径定义,生成粗加工路径(见图12)。

(4)精加工:型腔为典型的壁角结构且侧壁为曲面,采用三轴加工,壁角处残留大,效率低。为此,在刀具轴选项里设置Combin Tanto向导,选用五轴加工中心高速切削,在进、退刀宏程序的设置采用圆弧进退刀,这样可以在进、退刀处避免出现一条接刀痕迹。另外为了满足侧壁表面粗糙度要求,外侧壁分半精加工与精加工两刀,即形成的刀具路径为双层(见图13)。

零件型腔外侧壁也属于壁角结构且外侧壁也属于曲面,形成的精加工刀具路径为双层(见图14)。

图9 毛坯

图10 创建的工艺基准

在精加工中,由于运用了高速切削,注意转角处需降速,并设置合理工艺参数,以避免过切或出现振颤(见图15)。

值得关注的是,第三季度,黄金总供应量小幅下降2%。有分析指出,连续两季度的套期保值解除,金价下跌以及美欧经济提振对黄金回收的阻碍对供应量构成影响。相比之下,本季度矿山黄金产量增长2%,至875 t,实现了第六个季度的持续增长。其中,俄罗斯和加拿大等主要产金国的产量增长及生产管道的改良将成为2018 年矿山黄金产量进一步增长的支撑因素。

3.薄壁复杂钛合金壳体类零件加工

某型飞机钛合金壳体(见图16),材料为TA15,对其进行合理的加工方法及参数选择分析。

(1)结构工艺性分析。该零件属于薄壁曲面构型,最小壁厚5mm,强度高、化学活性大及弹性模量低,加工采用五轴加工中心。刀具选用硬质合金刀具,大走刀量、慢速,充分冷却。该零件粗加工、半精加工采用固定轴等高线铣削技术,精加工及光整加工采用可变轴轮廓铣削技术。

(2)分区及刀轨的生成。壳体表面为不规则曲面,多个连接曲面的曲率不同,分区间设置过渡加工区域进行接刀(见图17)。

(3)工艺参数的选择:壳体表面精加工切削深度在0.03~0.05mm之间,切削步距在2~3mm之间,铣削速度50~100m/min,使用较低的线速度进行表面精加工可获得较好的零件表面质量。

图11 轮廓边界

图12 粗加工路径

图13 内腔精加工路径

图14 精加工路径

图15 高速加工参数设置

图16 钛合金壳体

图17 分区及刀轨

4.结语

航空难加工材料的数字化应用,减少了人工干预、人为出错的概率,生产流程规范化、标准化和自动化,生产效率提高、交付周期缩短且产品质量稳定,势必对未来航空工业的发展起到不可估量的推动作用。

不同类型的尾矿在粒度组成、力学强度、耐磨性、堆存稳定性和辐射强度等物理性质差别大,同时其有价矿物(元素)含量、有害矿物(元素)含量和利用技术条件等诸多方面,也存在较大差异。应该科学地对尾矿进行合理的分类分级,为尾矿利用、保护或者处置提供依据。现阶段,还没有与尾矿分级分类相对应的标准。由于采选冶技术进步,早期未综合利用的尾矿可能具备再选的价值,而对于现阶段产生的有价矿物(元素)含量低于入选原矿品位的尾矿,在未来也可能成为一种资源。我们应该对此制定相关的标准予以考虑。

参考文献:

[1] 韩荣弟,于启勋.难加工材料切削加工[M].北京:机械工业出版社,1996.

[2] 张维纪.金属切削原理与刀具[M].杭州:浙江大学出版社,2005.

[3] 李企芳.难加工材料的加工技术[M].北京:科学技术出版社,1992.

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