高强度钛合金多孔蒙皮零件钣金加工方法.docx
究，将原有工艺流程进行重构，通过引入激光切割、数控铳切等工艺方法，解决了冷拉回弹造成的加工精度问题，以及高强度材料手工铳切的加工难题，优化了各项难加工环节的生产效率，减少了加工时间。1序言银金蒙皮类零件的生产加工，其切割工艺多采用手工切割。面向铝合金材料的生产加工，3.()mm厚度以下板材的切割加工较为适宜，但整体生产效率及生产精度偏低。随着航空产品高精度、高性能需求的增长，钛合金、铝锂合金及不锈钢等材料的应用逐渐增加，面向外形复杂、轮廓不规则、多孔及高强度材料零件切割所需的加工时间长，加工难度更大。尤其是采用钛合金材料加工的大尺寸机身蒙皮零件，材料强度高，拉伸回弹变形大，采用冷拉成形实现精准外形难度极大。因采用激光切割、数控切割过程中均需考虑一定的工艺余量补偿，故降低了零件的生产效率“现本文以大尺寸钛合金冷拉蒙皮零件为例，在考虑工艺补偿的前提下，综合对比不同镀金加工工艺所需时间，并根据验证结果优化工艺流程，提高难加工钛合金蒙皮零件的生产效率和制造精度。经实际生产验证，解决了图1所示典型难加工钛合金蒙皮零件的加工问题，消除了切割加工主要难点，通过工艺流程迭代优化，产品加工总时间相比优化前大幅度缩短。a)外形b)多孔结构图1典型难加工钛合金蒙皮零件钛合金蒙皮零件孔位极多，且部分孔外形表现为L形、椭圆形及槽形等异形。零件开孔数量分布于2124个，装配环节存在多个定位基准和相互协调关系。该零件加工难度极高，生产效率低。零件在切割加工过程中，操作人员首先要预定位，划出各孔及零件外形线，粗切割外形并找出各开孔定位点，随后精确划线，再手工精铳。生产过程冗长，加工所需时间较长。表1列出了实际生产中各工位所需有效加工时间。4种蒙皮零件平均所需有效加工时间较长，为33.75h,且多数情况下需2或3人协同加工，生产效率低。表1实际生产中各工位所需有效加工时间（单位：h）产品手工划线手工粗切精确划线手工精铳加工总时间零件13741832零件23741832零件33.5842035.5零件43.5842035.53工艺方法优化与重构通过表1所示各工位所需有效加工时间不难发现，切割（粗切和精铳）所需时间在瓶颈工序中所占比例为78%,即产品生产组织提效关键点为切割环节。针对难切割问题，拟通过引入数控切割方法，重构工艺流程，逐步迭代优化工艺方法。引入激光切割开展优化。由于零件孔位切割、装配协调关系较多，且冷拉回弹造成零件外形精度偏差较大，所以在实施过程中保留余量，以避免产生废品。通过优化手工粗切环节为激光切割，切割工位所需有效加工时间有所降低，表2列出了第一次工艺方法优化后各工位所需有效加工时间，可以发现零件1、零件2所需加工总时间降低21.9%,零件3、零件4所需加工总时间降低16.9%,但零件所需加工时间仍然较长，且保留余量造成手工精确划线、手工精铳工作量较大，劳动强度过高。表2激光切割方法各工位所需有效加工时间（单位：h）产品F工划线激光切割留余量精确划线手工精铳加工总时间零件13641225零件23641225零件33.5641629.5零件43.5641629.5该4种蒙皮零件的生产加工所用时间仍然过长。第二次工艺方法优化为数控铳切，将划线、粗切和精铳环节工作量降低至仅外形线，孔位及孔尺寸则由数控铳切保证精度。工艺验证发现，整个流程所需加工时间有所回升，其主要影响工位为手工切割外形和手工精铳外形。表3列出了数控铳切工艺方法优化后各工位所需有效加工时间。相比第一次优化结果，零件1、零件2所需加工总时间增加8%,零件3、零件4所需加工总时间增加1.7%。分析其有效加工时间增加原因,主要为数控铳切时间其他工位优化减少总时间，数控定位、形面调整和检测环节所占时间较长，需要进一步调整。表3数控铳切方法各工位所需有效加工时间（单位：h）产品手工划外形线手工粗切外形精确到外形线手工精铳外形数控铳切加工总时间零件1232IO1027零件2232101027零件32.53.5313830零件42.53.5313830结合激光切割方法优化结果，在第三次工艺方法优化时，将数控铳切方法手工粗切外形环节优化为激光粗切外形。激光粗切能够尽可能减小零件铳切工艺余量，一方面降低了手工粗切外形所需时间，同时也间接大大提高了手工精铳外形的加工时间。表4列出了激光+数控铳切方法各工位所需有效加工时间，对比优化结果发现，整体优化效果明显，产品加工总时间相比优化前分别减少37.5%和40.8%o表4激光+数控铳切方法各工位所需有效加工时间（单位：h）产品手工划外形线激光粗切外形精确划外形线手工精铳外形数控铳切加工总时间零件122.51.541020零件222.51.541020零件32.532.55821零PM2.532.558214结束语本文针对钛合金多孔蒙皮零件的切割难点和生产效率低的问题，重构工艺流程并逐步优化工艺方法。在保留加工余量的前提下，进行不同镀金加工方法的验证，综合对比工艺所需时间，确定最优工艺流程，最终采用激光粗切割外形与数控铳切内孔相结合的方法，解决了零件的难加工问题，并大幅减少了加工时间。
