高性能铝锂合金变角度航空零件的加工工装及加工方法与流程

1.本发明涉及一种高性能铝锂合金变角度航空零件的加工方法，属于航空钣金零件制造技术领域。


背景技术：

2.铝锂合金在航空航天领域备受关注，因为航空航天器对选用的材料具有严格的轻量化要求，通常选用轻质、高强的材料为主。用其代替常规的高强度铝合金可使结构质量减轻10％～20％，刚度提高15％～20％”。新型铝锂合金具有低密度、高弹性模量、高比强度和高比模量的优点，同时还兼具低疲劳裂纹扩展速率、较好的高温及低温性能等特性，是理想的航空航天材料。因此，铝锂合金在航空工业得到广泛地应用。由于飞机各项性能要求逐渐提升，飞机零件的形状也趋向复杂，一方面要求减轻重量，另一方面要求增强零件的强度。铝锂合金在断裂、耐腐蚀性能、重量、疲劳等方面明显优于普通的铝合金，铝锂合金的材料性能有明显优越性，但其成形工艺研究鲜为少见。在传统制造工艺基础上，不断完善和优化铝锂合金成形技术，是推动我国航空航天领域技术发展的主要动力之一，研究铝锂合金变截面零件的成形技术，提高钣金零件外形精度及表面质量，同时形成一套相对完整的复杂铝锂合金零件成形技术体系，并为今后该类材料的成形工艺提供技术支撑。


技术实现要素：

3.本发明要解决高性能铝锂合金变角度航空零件成形技术的需求，提出了一种变角度铝锂合金航空零件的加工方法，实现复杂外形、变角度、曲面钻孔均满足设计要求的精准制造。此加工方法可用于制造不同规格、不同形状、不同角度的铝锂合金类航空零件。以典型的2198t3sδ2.5
㎜
的变角度铝锂合金零件为例。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种高性能铝锂合金变角度航空零件的加工工装，包括专用闸刀和型胎；
6.所述的专用闸刀包括：模柄1、刀体2、刀头3、工具销4和吊环螺钉5；其中，模柄1、刀体2和刀头3是整体结构；模柄1位于刀体2的顶端，呈t形结构，模柄1的长度与刀体2一致；刀体2的上下两端分别连接模柄1和刀头3；刀头3整体为半圆柱形，截面呈半圆形，半圆形的半径等于零件数模的内r角半径；工具销4设置在刀头3上，位置与零件的两个定位孔相对应，使用专用闸刀时工具销4插入零件的两个定位孔内，工具销4的作用是防止零件成形过程中，零件相对于刀头3发生偏移；刀体2两侧宽度方向各设置有一个吊环螺钉5，作用是吊装专用闸刀；
7.所述的型胎包括下模6、上模7、合模销8、蘑菇头定位销9和m16吊环螺钉10；下模6为梯形体，下模6的工作表面边缘均倒圆角，圆角的半径与零件数模的内r角一致，为了防止型胎割伤液压机的橡皮，非工作表面边缘倒圆角r10，整体表面光滑过渡；上模7的上表面边缘倒圆角r10，呈矩形结构；下模6的上表面与上模7均设置有销孔，合模时下模6与上模7使用合模销8连接；蘑菇头定位销9形状为蘑菇形，蘑菇头定位销9下部直接插在零件和下模6
上表面的销孔内，上模7的下表面在蘑菇头定位销9的对应位置制出躲避槽，用于容纳蘑菇头定位销9上部，防止成形过程中上模7压伤蘑菇头定位销9；m16吊环螺钉10分别装在型胎的两侧，用于吊装型胎。
8.进一步的，合模销8由能够相互拼接的两部分部件组成，合模销8的一部分部件固定在下模6的销孔内，合模销8的另一部分部件固定在上模7的销孔内，合模时，合模销8的两部分通过过盈连接的方式连接在一起。
9.一种高性能铝锂合金变角度航空零件的加工方法，包括以下步骤：
10.第一步：检查零件表面质量，要求表面光洁，材料牌号及材料规格，不允许出现肉眼可见的表面缺陷；
11.第二步：按照编制的数控程序铣切零件所有开孔及外形边缘，铣切后的零件经过单件锉修去毛刺；根据零件成形需求，设置下料的纤维方向；所有边缘不允许有裂纹；使用丙酮、丁酮或乙醇清洗零件表面；
12.第三步：闸压成形；将专用闸刀中模柄1装入闸压床的夹板与固定块之间；利用扳手，手动拧紧闸压床固定螺丝，实现模柄1与闸压床滑块的连接；手动松开闸压床工作台的模具固定螺丝，将专用闸刀通用底座摆放在闸压床工作台上；
13.第四步：启动闸压床，将闸压床滑块向下滑动，使专用闸刀与闸刀通用底座合模；在合模状态，手动拧紧工作台的模具固定螺丝，将专用闸刀与通用底座装夹固定在合模时的位置，保证弯曲轴线能够重合；
14.第五步：将数铣后的铣切料送进闸压床，平稳摆放在闸刀通用底座上，铣切料端面与闸压床后挡板贴合；踩下闸压床合模开关，闸压床滑块下滑，专用闸刀的刀头3向铣切料表面施加压力，在专用闸刀与闸刀通用底座合模过程中将铣切料折弯；松开合模开关，闸压床滑块上行后取出半成品零件；闸压成形结束；
15.第六步：根据零件形状和工装结构选择合适液压机型号，检查设备的完好性，安全性，可靠性；用吊车将工装上模7抬起，将闸压后的半成品零件通过蘑菇头定位销9定位固定在下模6上，通过合模销8合模下模6和上模7，用吊车吊钩所有m16吊环螺钉10将型胎移动至液压机上；启动液压机，型胎跟随闸压床工作台进入到液压机工作区域，按照设定的压力值进行橡皮囊成形；成形完成后，推出闸压床工作台，使用吊车一同吊出型胎与零件，橡皮囊成形结束。
16.本发明的有益效果：
17.一种高性能铝锂合金变角度航空零件的加工方法解决了多种类、多尺寸铝锂合金变角度零件成形，这种加工方法避免了铝锂合金零件组合成形过程中多次定位产生的公差累积，从根源解决了铝锂合金零件成形困难及定位误差问题。按照此加工方法制造的零件在自然状态下外形的公差符合≤0.5
㎜
，所有导孔孔位精度满足
±
0.2
㎜
。
附图说明
18.图1为本发明一种高性能铝锂合金变角度航空零件的专用闸刀简图。
19.图2为本发明一种高性能铝锂合金变角度航空零件的专用闸刀简图的侧视图。
20.图3为本发明一种高性能铝锂合金变角度航空零件的型胎主视图简图。
21.图4为本发明一种高性能铝锂合金变角度航空零件的型胎剖视图简图的a-a截面
图。
22.图5为本发明一种高性能铝锂合金变角度航空零件的型胎剖视图简图的b-b截面图。
23.图中：模柄-1，刀体-2，刀头-3，工具销-4，吊环螺钉-5，下模-6，上模-7，合模销-8，蘑菇头定位销-9，吊环螺钉-10
具体实施方式
24.根据高性能铝锂合金变角度航空零件的加工工艺流程，选取2198t3sδ2.5
㎜
的变曲度铝锂合金框类零件为类。
25.第一步：检查2198t3sδ2.5
㎜
板料表面质量，要求表面光洁，材料牌号及材料规格，不允许出现肉眼可见的裂纹、裂口、划伤、脱层、非金属夹杂物、气泡、腐蚀斑点等其他表面缺陷。
26.第二步：按照编制的数控程序铣切板料所有开孔及外形边缘，铣切后的毛料零件经过专用设备单件锉修去毛刺。根据零件成形需求，必要的话设置下料的纤维方向。所有边缘不允许有裂纹，需在规定的公差范围内打磨到ra6.3以上。使用丙酮gb/t686或丁酮q/shx010或乙醇gb/t394清洗零件表面。
27.第三步：闸压成形。将专用闸刀中模柄1装入闸压床的夹板与固定块之间，模柄1卡槽装入闸压床固定块槽口内。利用扳手，手动拧紧闸压床固定螺丝，实现模柄1与设备滑块的连接。手动松开闸压床工作台的模具固定螺丝，将闸刀通用底座摆放在闸压床工作台上，保证槽口与已装夹闸刀的弯曲圆角中心对正。
28.第四步：启动设备，将滑块向下滑动，使闸刀与底座合模。在合模状态，手动拧紧工作台的模具固定螺丝，将专用闸刀与通用装夹固定在合模时的位置，保证弯曲轴线能够重合。
29.第五步：将数铣后的铣切料送进，平稳摆放在底座上，端面与后挡板贴合。踩下设备合模开关，滑块下滑，将板材料折弯。松开合模开关，滑块上行后取出零件。闸压成形结束。
30.第六步：根据零件形状和工装结构选择合适液压机型号，检查设备的完好性，安全性，可靠性。用吊车吊钩所有m10吊环螺钉将工装上模7抬起，将闸压后的半成品零件通过蘑菇头定位销-9定位固定在下模6上，通过合模销8合模下模6和上模7，用吊车吊钩所有m16吊环螺钉10移动至液压机上，取下所有的m10吊环螺钉和m16吊环螺钉10。启动液压机，带压型型胎跟随工作台进入到液压机工作区域，按照设定的压力值进行橡皮囊成形。成形完成后，工作台推出，使用吊车一同吊出带压型型胎与零件，橡皮囊成形结束。