短梁类典型飞机结构件加工工艺改进分析,机械工程论文.docx

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1、短梁类典型飞机结构件加工工艺改进分析,机械工程论文摘要：针对短梁类典型飞机构造件面临的生产交付问题,以平衡生产为目的,从工艺编程、工装夹具、刀具应用等方面开展了研究应用。经过实际验证,改良后零件交付周期明显缩短,生产节拍更为平衡,外表质量及钳工打磨等指标也同期明显改善,具有较好的应用推广价值。本文关键词语：短梁;平衡生产;工艺改良;Abstract：Basedontheproductionproblemsofshortbeampartsintheworkshop,thispaperfocusesontheimprovementsofprocessdesign,fixturedesignandc

2、uttingtoolstoachievemorestableproductionmode.Itcanbeprovedfromthevalidationstatisticsthattheproductioncycletimeandtakttimereduceremarkably,andmanufacturingqualityandefficiencyalsoimproveevidently.Thisnewtechnologyalsohashighvalueofapplications.Keyword：shortbeamparts;stableproduction;processimproveme

3、nt;1、引言梁类零件属于典型的飞机构造件,根据尺寸范围一般将梁分为长梁类零件及短梁类零件,长梁类零件在飞机机翼中主要起承力作用,而短梁类零件主要起连接作用。对于长梁类零件的加工工艺研究较多,谷妍1、安卫星2针对细长梁类零件变形控制进行了工艺方式方法的研究应用,孙伟娜3针对薄壁梁零件开展了工艺技术研究,王金海4、姜晓伟5针对钛合金梁开展了工艺技术研究,这些研究使得长梁类零件的工艺方案设计、加工参数设置、变形控制等技术趋于成熟,而针对短梁类零件开展的工艺技术研究较少。本文针对某机型短梁类零件难以知足生产交付计划的问题,开展关键工艺改良及生产流程改良,提高加工产出效率,以到达平衡生产形式、知足项目

4、零件按时交付的要求。2、加工现在状况2.1、工艺方案分析某机翼部件短梁类零件的典型构造如此图1所示,材料为7050-T7451铝合金,长度尺寸范围为320-740mm,宽度尺寸范围为120-250mm,高度尺寸范围为20-54mm,壁厚最小1.5mm。该类零件共牵涉18项零件,每批次需加工270件。图1典型零件构造经分析,该批零件的工艺方案设计存在下面问题:(1)装夹方式不统一,换模时间长。没有专用夹具,所有数控工序全部在自制铝板上打孔进行定位装夹;定位方式有10孔定位、12孔定位、边找正等方式,找正效率低;压紧方式有标准压板、异形压板等,导致生产现场要不停进行生产准备以适应不同零件的加工,甚

5、至自制很多异形压板。(2)刀具品种多,生产准备效率低。对于类似零件,工艺技术人员选用的刀具规格不统一,导致同一机床加工几个类似零件时,往往要准备几套不同的刀具及刀套,极大地增加了生产准备时间。(3)外表质量差,打磨工作量大。改良前的零件加工外表质量差、残留多、工艺搭接凸台去除量大等问题普遍存在,基本需100%面积进行钳工打磨。2.2、生产排程分析零件的生产排程现在状况一般为每批次投产加工时布置3台机床进行加工,每台设备布置一定项数的零件,零件的正反面特征封闭在某台设备上完成。表1为该批零件改良前数控加工基础数据表,能够看出3台加工设备的生产节拍不一致,设备NBP-1000A产出周期230H、节

6、拍为3.28H/件;设备VMC1100产出周期143H、节拍为1.79H/件;设备KVC800MA产出周期343H、节拍为2.86H/件,3台数控机床共占用716H。表1改良前加工基础数据表该问题导致零件产出不平衡,一些机床产出较快,而一些机床产出较慢,整批零件没有实现平衡产出,导致总生产周期较长,无法准时交付。因而,开展基于平衡生产的工艺流程改良,进而缩短制造周期,是解决问题的关键。3、关键工艺优化3.1、装夹方式改良为提高装夹效率,根据零件构造特征设计了专用夹具替代现场大量的自制垫板,并知足通用化装夹要求,实现零件快装快卸,减少换模时间。如此图2所示,该工装由工装底板、M12螺钉、12定位

7、销和12定位键槽四个主要构造特征组成。图2通用夹具构造该工装将定位、压紧方式进行了标准化统一,实现了18项零件在该工装上的全部装夹,节省了换装时间,大幅降低了生产准备时间,单件零件的平均装夹时间由30分钟降低为5分钟,提高了装夹效率。3.2刀具标准化选用改良将所有零件选用的刀具经过整理后,减少刀具使用规格,所有零件全部使用一套规格刀具加工,只需一次刀具配送即可实现所有零件的数控加工,解决了反复准备刀具带来的生产效率低及刀具成本高问题。如此图3所示,优化前18项零件共选用18个规格的刀具,优化后刀具规格品种减少到6种。3.3基于平衡生产的工艺编程改良改良前三台机床分别负责加工部分图号零件的正反面

8、特征,改良后将加工设备由三台减少到两台,第一台负责加工所有零件的第一面,第二台负责加工所有零件另一面。为知足生产节拍平衡,实现两台机床之间的加工转换无停顿,必须做到每个零件的两面加工时间接近,则第一台机床加工后能够立即转入第二台加工,生产节拍基本实现平衡生产。图3优化前后刀具品种表比照基于上述要求,工艺方案做了如下标准化改良:数控加工第一面内容包含底面修基准面、铣轮廓(见图4a),加工第二面内容包含粗精铣内腔、腹板及筋顶(见图4b),将连接筋放在顶部,该调整方案将原方案中第一面的部分内容改到第一面加工,实现两面加工内容平衡,到达加工时间均分的目的。图4工艺编程改良改良后数控设备由3台减少为2台

9、,零件在设备NBP-1000A加工完第一面后转入设备VMC1100加工,经数据采集统计得出设备NBP-1000A产出周期175H、平均产出节拍为0.65H/件,设备VMC1100产出周期187H、平均产出节拍为0.69H/件,生产节拍较改良前更为平衡,共占用三台数控机床362H,生产周期缩短,大幅提升了零件产出效率。改良后加工基础数据见表2。表2改良后加工基础数据表3.4、施行效果验证零件优化后投产新批次共270件零件,经过生产现场加工及数据收集,数控加工节省了总加工时间,加工效率平均提高44.8%。零件经优化加工后基本实现仅工艺搭接处打磨及局部打磨抛光,其余部位保持加工后状态即可进入验收状态

10、,打磨面积由100%降低到平均15%,单件平均打磨时间约为12分钟,钳工打磨效率平均提高82.61%。另外,优化改良后将工装、刀具全部进行统一,大幅降低准备工装及刀具的时间,一次准备即可实现所有零件的加工,机床主轴利用率显着提升。4、结束语针对短梁类典型飞机构造件面临的生产交付问题,以平衡生产为目的,从工艺编程、工装夹具、刀具应用等方面开展了研究应用。经过实际验证,改良后零件交付周期明显缩短,生产节拍更为平衡,外表质量及钳工打磨等指标也同期明显改善,具有很好的应用推广价值。以下为参考文献：1谷妍.细长梁类零件的加工技术探究J.装备制造技术,2020(6):102-103.2安卫星.长梁类零件加工中变形的控制J.装备制造技术,2020(4):140-142.3孙伟娜.薄壁梁类零件加工方式方法探究J.装备制造技术,2020(5):96-98.4王金海.某型机上大梁高效加工工艺研究J.工具技术,2020,46(4):87-89.5姜晓伟.16590-17590下大梁高效加工工艺研究J.装备制造技术,2020(1):43-44.1;