发展等温锻造工艺精化航空锻件

发展等温锻造工艺精化航空锻件哈尔滨飞机制造公司吴代斌众所周知，在满足飞机强度和刚度要求的情况下，减轻飞机结构件的重量，对节省燃油消耗和增加有效载荷是非常有意义的。飞机部件中使用碳纤维复合材料代替金属零件一般可比原结构重量轻２０％～２５％。但对于飞机结...     

飞机蒙皮厚度精确加工的最新技术——以数铣替代化铣的绿色加工工艺

分析了飞机蒙皮零件加工传统工艺无法满足精确加工要求和绿色制造发展需要的客观现实.并就正在推广使用的蒙皮精确铣,以及飞机蒙皮厚度加工由化铣向数铣发展的新趋势,作了详细论述.同时,还对国际上最新推出的集蒙皮切边、开口、制孔和蒙皮厚度精确加工于一体的多功能蒙皮精确铣和镜像铣,作了系统介绍.     

工艺技术

复合材料飞机构件 目前,越来越多的飞机制造公司正在用一种新材料代替铝来制造飞机零件,这种新材料是用玻璃纤维或碳石墨纤维或者这两种纤维的混合物制成的,它们都比铝轻。 使用复合材料能加快制造过程,并减轻飞机的总重量。这样,在不改变飞机设计的情况下,就可以增加其净载重量。 迄今为止,这些材料价格昂贵,每公斤为40～100美元,     

某型机化铣零件成形工艺

化铣是一种能使表面形状复杂、加工精度要求高的零件达到加工要求的表面处理方法。铝合金的化学铣切已经成为航空工业零件成形的可靠加工方法,尤其是在加工飞机蒙皮时要比用传统的机械加工方法优越得多。本文对某型机零件表面出现锤痕现象进行了技术分析,发现其锤痕原因是由于成形零件用榔头校形而造成。同时,提出了采用钣金"一步成形法"即在淬火时效期内进行零件成形后再化铣的工艺方法。     

国外工艺动态

Ｆ－２２的发动机首次使用钛基复合材料第一个钛基复合材料飞机零件计划在第５架Ｆ－２２上试飞。在Ｐｒａｔ＆ＷｈｉｔｎｅｙＦ１１９发动机的扩散式喷管汽缸内使用了钛基复合材料的活塞。该活塞由ＡｔｌａｎｔｉｃＲｅｓｅａｒｃｈ公司制造。其重量约比原有不锈钢活塞轻...     

MD-11飞机采用铝锂合金挤压件

美国麦道公司生产的MD-11飞机是世界上第一架采用铝锂合金挤压件的航线客机。该公司要求美国铝公司(ALCOA)为MD-11提供铝锂合金地板梁挤压件。该计划包括生产第一批5架MD-11飞机用地板梁并于1990年提供使用。铝锂地板梁的使用将取代现用铝合金梁,由此可使每架MD-11飞机减轻重量145kg。为使铝锂合金具有飞机零件需要的最佳性     

复合材料取代钛金属用于飞机发动机机匣

美国普拉特·惠特尼（P＆W）公司已研制开发出一种复杂的大型复合材料零件，该零件可显著降低军用飞机发动机的重量和制造成本．该零件──涡扇进气道机匣（FIC）用于将轴承支承在发动机机匣上。它包括一个内轴承轴套、多个叶型撑杆、一个外支撑环及数个安装接耳，所有这些都被模制成一个单体。该复合材料零件（MC）将取代目前由普拉特·惠特尼公司制造的用于F-22制空战斗机的F119发动机上的钛金属组件。同钛金属机匣相比，这种复合材料机匣在重量上减轻15磅．此外，这种模制成一个单体的零件在制造成本上远远低于由许多加工过的零件经…     

TORRESMILL~和TORRESTOOL~系统蒙皮切边钻铣床及柔性夹具装置

M.Torres集团公司是为航空工业设计和制造专用机床和自动化装配系统的公司。在公司为世界飞机制造业交付的众多产品中,有一套知名的、且经过验证证明为非常成功的系统,即用于蒙皮壁板高速切边和钻铣加工的解决方案,又称TORRES-MILL~和TORRESTOOL~系统。     

Altair OptiStructruct:结构优化技术在飞机设计中的应用

"为减轻每一克重量而努力"是每个飞机设计工程师的工作信条.随着对飞机动力性能及经济性的要求越来越高,工程师必须在满足苛刻的设计要求的前提下,还要尽可能的减轻重量.此外,为了在设计的最初阶段就能考虑零件的性能,从而使设计具有良好的基因,设计后期不出技术风险,并减少设计反复,工程师必须在概念设计阶段就对产品进行优化设计.     

航空航天用低成本碳纤维复合材料预成形件的自动化制造

从 6 0年代到 80年代 ,许多民用飞机的结构件都采用了碳纤维复合材料 ,如 196 8年麦道公司制造的ＤＣ10的方向舵 ;1979年由达索公司制造的空中客车Ａ310的垂尾翼盒和 1984年达索公司的空中客车和ＣＡＳＡ的Ａ32 0的水平安定面。目前 ,如果没有很高的制造费用 ,飞机碳纤维复合材料构件就不可能减轻重量和有耐久性。液体和树脂薄膜压膜的新工艺目前只被证明对于复杂的高成本零件是合理的。这是由于在模压前制造碳纤维预成形需要高成本的材料和劳动力。通过ＲＴＭ法加工零件 ,纤维用量达到 5 8%。制造各种规模蒙皮部件的成本模型表明采用这种工…     

数字化COE模式的研究及在航空发动机叶片中的应用

如果说航空发动机是飞机的心脏，那么叶片就是发动机心脏中的关键组成部分。叶片是航空发动机中非常关键的一类典型零件，具有种类多、数量大、形面复杂、几何精度要求高等特点。在航空发动机零件中，叶片是寿命较短的零件，因此发动机叶片的制造品质直接影响到发动机性能与寿命。在现代战争条件下，对于航空发动机的零部件制造效率和制造质量提出较高要求，其中叶片作为发动机中数量最大的一类零件，其制造效率直接影响发动机整体制造效率，而叶片的制造品质直接影响到发动机性能与寿命。对叶片加工采用数字化技术，已成为当今世界发动机叶片制造手段的潮流与方向[1-5]。     

浅谈复合材料整体成形技术

研究复合材料整体成形技术的意义是在满足结构总体性能要求的前提下,通过减少零件和紧固件数量减轻结构重量,降低成本,特别是降低制造成本     

波音调整制造观念

美国飞机制造商波音公司首席执行官ＰｈｉｌＣｏｎｄｉｔ称公司为了提高效益 ,将把精力放在更加专业化的装配作业上。新的观念可能意味着把那些利润少的零件加工厂卖掉或重组 ;把具体零件的制造转包出去 ,诸如卡箍、支架以及小零件等 ,公司将集中在集成制造和装配技术方面。公司宣布将卖掉它在圣路易斯的一个制造军用喷气机零件的工厂。还将对它在加利福尼亚的ＨｕｎｔｉｎｇｔｏｎＢｅａｃｈ工厂的人员进行裁减 ,在该厂进行的Ｄｅｌｔａ火箭工作将转移到其他工厂波音调整制造观念@任晓华     

TORRESMILL(R)和TORRESTOOL(R)系统蒙皮切边钻铣床及柔性夹具装置

M.Torres集团公司是为航空工业设计和制造专用机床和自动化装配系统的公司.在公司为世界飞机制造业交付的众多产品中,有一套知名的、且经过验证证明为非常成功的系统,即用于蒙皮壁板高速切边和钻铣加工的解决方案,又称TORRESMILL(R)和TORRESTOOL(R)系统.     

蒙皮镜像铣削支撑技术的研究现状和发展趋势

镜像铣作为一种飞机蒙皮加工的新技术,是一种高效、绿色的加工方法,具有逐步取代化铣加工的趋势,是众多工业发达国家的研究热点。支撑技术是飞机蒙皮镜像铣削系统的关键技术,关系到蒙皮的尺寸精度和表面质量,直接影响蒙皮外表面的形貌。本文在阐述飞机蒙皮零件加工工艺特点的基础上,介绍了飞机蒙皮减薄技术的发展,总结了蒙皮镜像铣削加工方法的优势及国内外研究现状。在详细分析镜像铣支撑技术的研究现状的同时,指出了当前镜像铣支撑技术存在的问题与难点,预测了镜像铣支撑技术的发展趋势,为镜像铣支撑技术的深入研究提供参考和指导。     

工艺动态

喷射成形大型航宇合金零件 　　喷射成形技术正在很快成为制造飞机发动机镍铝超级合金零件的一种最具成本-效益的可靠方法。这种技术采用很细的金属合金雾滴制造零件，在许多情况下用这种方法制造的零件比传统方法制造的零件更坚固，更有韧性。 　　在加工时采用氩气或氮气使金属呈雾状，形成液滴(10～500?μm)，然后通过锥形喷流沉积在预成形件的表面。添加陶瓷颗粒(5～15?μm碳化硅)转换合金涂层以形成金属基复合材料。该工艺特别适于制造发动机环和外壳等零件，在某些情况下比传统制造方法降低生产成本30%。 　　随着飞机发动机体积增大，通过传统方法制造令人满意的、有严格安全标准的部件显得日益困难。喷射成形技术制造的零件与传统方法制造的零件的强度和疲劳特性相同，因此，可以充分利用以前不适用于航宇零件的合金。由于这种工艺可以制造出大型零件，因此可用于制造更大的发动机和飞机。 　　采用高速加工单元 减少循环时间和装配时间 　　最近波音民机集团的Wichita公司开始采用高速加工单元更快更有效地制造飞机窗户连接隔框。铝钛锻件加工的窗户连接隔框包裹在飞机座舱的周围，制造起来很复杂。每个窗户连接隔框由带有100多个孔的复合角材组成。每个孔都必须很精确，公差为千分之几英寸，用传统方法很难加工，需要多次设定。这种情况不但影响循环时间，而且多次加工产生的热量可能使零件翘曲，损坏零件的整体性和精度。Wichita公司选择了3台高速加工单元，提高了零件的质量和产量，减少了循环时间。 　　新的加工单元包括9台Makino MC1816-5X高速加工中心，不但省去了专用机械设备，而且还合并了零件的精加工和钻孔工序。比以前的设备速度快30%，能制造更多高质量零件。高科技支撑系统可缩短每次循环时间，增加主轴的利用率，减少操作者出现误差的机会。MC1816-5X高速加工中心由A2单元控制器支撑并且是标准化工装，能为新一代737以及767和777飞机制造24种不同的窗户连接隔框。 　　高速钻削是新系统的主要应用。由于在MC1816-5X上进行钻孔工序，孔的精度从几百分之一英寸变为几千分之一英寸。嵌入式钻削刀具和端面铣用10?000?r/min的速度铣孔。切屑带走因切削产生的热量，减少了在工件上切割时的热影响。 　　零件的质量也影响窗户连接隔框组件的加工循环时间和成本。用于装配时消除由于零件不精确引起飞机铝蒙皮和窗户框之间的小间隙的衬垫已经减到最少。 　　传统装配这些零件需要几百个定做的垫片，制造和安装垫片负面影响了装配时间、成本和窗户组件的质量。现在只需一块垫片，而且已经特别设计到组件中。MC1816-5X加工中心的探测仪在加工过程中跟踪检测零件精度，保证没有人为误差。 激光成形技术——用粉末制造飞机零件 　　航空航天工业中采用一种激光成形技术，用粉末状钛制造高科技钛件。这是一种新的工艺，可以降低样机零件的生产成本。美国明尼苏达州的研究人员研究了这种激光成形工艺，可把钛合金粉末沉积到基材上，形成可加工到低表面粗糙度值的“预成形”形状。这种工艺可比传统的铸造法或其他加工方法减少生产废品80%，并把生产周期从几个月减少到几周。 　　激光成形工艺是在惰性气体(通常是氩气)室中采用高功率二氧化碳激光熔化基材和正在沉积的钛粉。采用这种工艺制造零件，激光保持不变，而零件本身通过计算机数控(CNC)装置移动。CNC机床随刀具轨迹移动。设计者采用标准的计算机辅助设计软件设计的实体模型直接形成刀具轨迹。该技术对于制造样机零件和小规模生产运行是理想的，还有可能广泛应用于钛合金加工。 降低飞机噪声的新工艺 　　通过采用Sulzer Metco公司的新型等离子喷涂内径技术，可制造更安静、效率更高的飞机发动机。 　　在2～4座的小型飞机中，发动机占了飞机总重量的很大比例。因此，如果采用较轻的材料制造发动机，飞机会更轻，污染会更小。这种既轻又有强度的材料是铝硅合金。但是在汽缸内径和活塞环之间还有摩擦问题。传统的解决方法是在铝块和活塞环之间插入铸铁环，这样就增加了重量和成本。另外还试验了其他方法，不是成本较高，就是产生了环境问题。 　　Sulzer Metco公司提供的解决方法是用耐磨损和摩擦的等离子涂层喷涂铝孔的内径。在喷枪头的旋转速度达到200次/min的Rota-Plasma-500设备上进行。35?mm内径可获得稳定的表面，可自动重复连续生产。 　　目前瑞士Langenthal的MDB Flugtechnik公司已成功应用这项技术制造了四缸铝发动机，采用液体冷却，使用无铝燃料，降低了常用的汽缸内衬的重量，发动机更轻了。 CNC改进了航空航天工厂的多轴向加工 　　制造数据系统公司(MDSI)的Open CNC软件是一种全软件化的CNC软件包，不但能满足航空航天用复杂的五坐标机床的需要，而且能帮助减少循环时间，增加可利用时间。采用MDSI的软件，机床总体性能大大提高。在双主轴Rigid五坐标铣床和Sundstrand五坐标Omnimil机床上安装了MDSI的Open CNC软件以后，明显提高了生产率，并能把网络上的一串机床连接起来，进行遥控诊断、直接数字控制和数据收集。此外，还可按照所需要的方式进行管理。 复合材料设计软件减少了 欧洲战斗机零件的加工时间 　　复合材料设计软件正在帮助英国航宇公司的工程师们大大减少欧洲战斗机2000中的复合材料的加工时间。美国马萨诸塞州复合材料设计技术公司(CDT)的制造工程师们在计算机上确定复合材料铺层，取消了过去在复杂表面上进行复合材料铺层的试车，消灭了误差。新技术保证制造能反映设计意图。通过取消不必要的补片可减轻重量，英国航宇公司也希望通过采用这个软件节省生产时间。 (盛蔼伦　供稿) 摩擦搅拌焊接技术用于航空航天领域 　　Eclipse航空公司打算把摩擦搅拌焊接技术应用于航空产品上。首先在薄的材料上应用。这是公司为制造强大、安全和经济性飞机计划的一部分，将在价格和性能上有新的突破。 　　摩擦搅拌焊接被用于波音火箭Delta家族的主要结构生产，并被批准用于航天飞机的外部燃料箱。此外，它还用于造船和海运业。摩擦搅拌焊接技术的优点很多，它取消了几千个铆钉，从而节省了装配成本，并且使连接件强度更高、重量更轻、结构效率更高。 　　摩擦搅拌焊接使用一种特殊的工具，该工具上带有突出的销棒，把销棒插入两片要焊接的材料之间，并且沿焊接区域移动，同时高速转动。这样在工具与铝合金之间产生摩擦热，使铝合金软化，但不熔化，材料变为塑性状态与基体成为一体。 　　Eclipse航空公司致力于设计和生产一种现代、经济的喷气飞机，以此改变运输机市场。公司正在应用产生巨大变革的推进装置、制造及电子系统来生产比今天更安全、成本更低、操作更容易的小型喷气飞机。 在B-2飞机上应用的新材料 　　美国空军正在试验一种新型磁性雷达吸波材料，目的是极大地减少对B-2轰炸机隐身表面进行维护的时间和精力。如果该材料满足预期的要求，将在今后7年计划要维修的20架飞机上应用。喷涂在雷达上的新型吸波材料试验是在加利福尼亚的爱德华空军基地进行的，这项试验将使维修时间从以小时计算缩减到以分钟计算。 　　新型材料名称为交变高频材料(Alternate High_Frequency Material，AHFM)，是一种永久涂层。这种涂层被喷涂在轰炸机外围有口盖的壁板处，大约90%可移动蒙皮壁板使用这种材料，从而减小缝隙尺寸，避免反射雷达信号。使用这种材料的大部分壁板是在B-2机身的下侧及靠近前缘及后缘部分。此外，用紧固件固定的壁板也要喷涂这种材料。使用该技术主要是提高飞机的低可探性，并且可使非隐身的军用飞机具有一定的隐身性。 (任晓华　供稿) 高速高精密龙门式加工中心 　　目前正在英国Marwin Production Systems公司的Wolver hampton工厂制造的高速高精密三轴联动CNC龙门式加工中心的床身有45?m长，7?m宽，比目前世界上航空航天工业领域中所使用的其他机床要大得多。该机床已由英国宇航系统的空中客车公司订购，用于加工空中客车A340-600的铝合金机翼蒙皮板。 　　该机床是Marwin Production Systems公司的Alumax系列产品，它有两个平行的41?m×3.6?m×0.55?m的加工区，可同时进行加工。龙门移动，立式双主轴，每一主轴具有85?kW功率，最高转速20?000?r/min,工进20?m/min，±1?m/s2加减速度。为了确保X轴定位的高精度，Marwin Production Systems公司采用了激光位移检测装置来代替常用的磁尺或光棚位移检测装置。该机床还装置了非接触式自动测量加工板材厚度的超声波检测系统、两个独立的ATC及刀具识别和使用寿命监测装置等，特别适用于航空航天工业铝合金板材和左右对称件的高效高质加工。Alumax系列的一台单龙门、五轴联动、30?m长床身的CNC高速高精密加工中心已在韩国航空工厂的新车间中运行，A、B轴的使用范围为±30°，该机床主要用于加工欧洲和美国的飞机零件，使用效果令人满意。 　　Marwin Production Systems公司已生产的Alumax系列产品中最大的机床是床身长87?m、三龙门、五轴联动的高速高精密CNC龙门式加工中心。该机床可容纳6个21?m长的机翼板材同时加工，是目前世界上最大的龙门式加工中心。 (是有钧) (栏目责编　宇　迪)     

降低飞机噪声的新工艺

通过采用ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ公司的新型等离子喷涂内径技术 ,可制造更安静、效率更高的飞机发动机。在 2～ 4座的小型飞机中 ,发动机占了飞机总重量的很大比例。因此 ,如果采用较轻的材料制造发动机 ,飞机会更轻 ,污染会更小。这种既轻又有强度的材料是铝硅合金。但是在汽缸内径和活塞环之间还有摩擦问题。传统的解决方法是在铝块和活塞环之间插入铸铁环 ,这样就增加了重量和成本。另外还试验了其他方法 ,不是成本较高 ,就是产生了环境问题。ＳｕｌｚｅｒＭｅｔｃｏ公司提供的解决方法是用耐磨损和摩擦的等离子涂层喷涂铝孔的内径。在喷…     

西门子先进技术在复合材料加工中的应用

在现代飞机结构中,铝质部件正在大量被强化纤维材料制成的复合材料零件所替代,其中多数是机身和机翼上的部件,这样大大地减轻了飞机重量,简化了装配和物流环节.     

采用高速加工单元减少循环时间和装配时间

最近波音民机集团的Ｗｉｃｈｉｔａ公司开始采用高速加工单元更快更有效地制造飞机窗户连接隔框。铝钛锻件加工的窗户连接隔框包裹在飞机座舱的周围 ,制造起来很复杂。每个窗户连接隔框由带有 10 0多个孔的复合角材组成。每个孔都必须很精确 ,公差为千分之几英寸 ,用传统方法很难加工 ,需要多次设定。这种情况不但影响循环时间 ,而且多次加工产生的热量可能使零件翘曲 ,损坏零件的整体性和精度。Ｗｉｃｈｉｔａ公司选择了 3台高速加工单元 ,提高了零件的质量和产量 ,减少了循环时间。新的加工单元包括 9台ＭａｋｉｎｏＭＣ1816- 5Ｘ高速加工…     

如何提高铝合金化学铣切的表面光洁度

我们自采用铝合金化学铣切加工工艺以来,一直是用单一的苛性钠溶液作为腐蚀液。用这种腐蚀液加工,化铣后的零件表面光洁度一般要比原表面光洁度降低1～2级。随着航空工业的不断发展,越来越多的材料的零件要求进行化铣加工,对化铣后的表面质量及光洁度的要求也严格了,仍然用单一的苛性钠腐蚀液加工,有的就满足不了质量的要求。如有的蒙皮在化铣后要进行胶接点焊,