大型固定翼硬殼式飛機機翼翼盒原來都是由蒙皮忙干、長桁缔龟、肋缭越、對接接頭組成，再加上前沧源、后梁等許多處于分離狀態(tài)的零浴恐、組件裝配而成的。隨著用戶對飛機的飛行品質(zhì)及其使用的安全性波财、耐久性和低成本等方面的要求越來越嚴格总枢，作為飛機最大承載部件的機翼翼盒需要首先滿足這些要求，必須進行綜合改進以提高其在強度退疫、疲勞渠缕、重量、密封等各方面的結(jié)構(gòu)設(shè)計水平褒繁，故現(xiàn)代大型飛機機翼翼盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計已越來越多地采取了整體結(jié)構(gòu)形式褐健，而整體壁板就是其中的典型代表之一。

　　所謂整體壁板其實是蒙皮本身的改進或蒙皮與上述各分離狀的零澜汤、組件的一種有機集合體。由于存在有多種不同的組成方式舵匾，故整體壁板也呈現(xiàn)為多種結(jié)構(gòu)形式俊抵。目前在世界上流行的方式有變厚度(或變截面)整體蒙皮式壁板谁不、帶長桁壁板、帶長桁與對接接頭的壁板以及既帶長桁和肋又帶對接接頭的壁板等徽诲。本文所指的大厚度網(wǎng)格狀壁板則屬于上述的最后一種形式刹帕。

　　大厚度網(wǎng)格狀機翼整體壁板的結(jié)構(gòu)特點及成形工藝簡介

　　1結(jié)構(gòu)特點

　　此類壁板是把機翼蒙皮與長桁、肋谎替、對接接頭(俗稱梳狀接頭或梳狀件)以及其他可附帶上的結(jié)構(gòu)件(如工藝或維修口框偷溺、注油口框等)集合為一體。由于飛機越大阅权，機翼對接接頭的厚度尺寸越大娱陈，因此必然會使壁板厚度增加而成為大厚度，同時既帶長桁又帶肋必然使壁板成為網(wǎng)格狀啸需。這種壁板應(yīng)該是目前世界上所有大飛機中集成度最高的整體壁板雳誉。機翼翼盒的組成方法一般是將若干塊這種壁板搭接(涂密封膠)后用過盈螺栓密封連接組成機翼上、下兩壁，再通過與機翼前、后梁(均為組合件)及端肋的密封連接而形成盒體肋乍，其翼肋的裝配一般是在此過程后用壁板上已有的肋墻為根基進行裝配連接伤提。機翼翼盒同時也是整體油箱。

　　由于此類整體壁板的整體化水平很高意敛，故可大大減少結(jié)構(gòu)零件的項目和數(shù)量，且結(jié)構(gòu)緊湊、協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)少正蹋、工藝路線短、密封性好摘沥、裝配簡單幼健。目前此類壁板多用于烏克蘭安東諾夫設(shè)計局的“安”系列大型運輸機，如安-70熊镣，國產(chǎn)運8飛機也已開始采用卑雁。俄制蘇-27也部分采用類似結(jié)構(gòu)形式的壁板，但厚度均不超過40mm绪囱，只能屬于中厚度测蹲。

　　2成形工藝

　　由于此類壁板的厚度一般都超過60mm，重型運輸機的壁板厚度可達100mm~120mm或以上鬼吵，同時又是網(wǎng)格狀扣甲，故剛性很強，是常用的噴丸成形工藝無法成形的齿椅。直到目前為止琉挖，安系列大型運輸機仍采用漸進式機械壓彎為主、噴丸成形為輔的生產(chǎn)工藝涣脚，蘇-27則完全采用壓彎工藝示辈。

　　漸進式機械壓彎是在對壁板進行平面銑切后寥茫，經(jīng)光整加工，再用壓力機對壁板進行緩進式壓彎(分粗壓和精壓)矾麻，使其獲得指定的彎曲型面纱耻。其基本原理是有效利用材料的σb和σs的強度余量,在未達到斷裂之前完成塑性變形。為達到此目的仁墅，除材料的σb應(yīng)較高刺盏、σs應(yīng)較低之外，其延伸率應(yīng)較大冲倡。故“安”系列大型飛機的上锡迅、下壁板均采用上述特性較好的1973T2和1161T鋁合金。同時為保證壓彎成型的質(zhì)量安全性顺良，安東諾夫設(shè)計規(guī)范規(guī)定壁板的厚度與其曲率的比值為：h/R≤1%(h為厚度韭拙，R為曲率半徑)。

　　壓彎成形工藝的主要缺點

　　雖然壓彎成形已是安東諾夫的一種成熟工藝些栅，但屬于一種落后工藝祥扒，是不值得繼續(xù)仿效和推廣應(yīng)用的。因此我們必須順應(yīng)現(xiàn)代航空制造技術(shù)發(fā)展的潮流至沸，以創(chuàng)新的思維另辟蹊徑鼻蟆，努力創(chuàng)造出一種新的、更為先進的工藝取而代之盖扔。其主要缺點如下：

　　·風險較大匀油，質(zhì)量安全系數(shù)低。

　　·型面的流線較差勾笆。

　　·壁板的直線度較差敌蚜。

　　·殘余應(yīng)力較大。

　　·成形質(zhì)量的一致性差窝爪，難以受控弛车。

　　·生產(chǎn)效率低，勞動強度大蒲每，難以形成自動化生產(chǎn)纷跛。

　　銑切與壓彎兩種成形工藝的優(yōu)劣對比

　　銑切成形和壓彎成形的優(yōu)劣性，除材料利用率和工序成本外邀杏，銑切成形工藝均占有絕對明顯的優(yōu)勢贫奠。另外，由于壓彎成形工序完成后還要進行噴丸或校形工序望蜡，加上銑切成形工藝生產(chǎn)的壁板能大大提高裝配效率唤崭，故銑切成形的綜合成本也不一定高于壓彎成形。因此，無論從何角度分析浩姥，銑切成形均優(yōu)于壓彎成形工藝凡宅。

　　銑切成形工藝所顯示的各種優(yōu)點正好糾正了壓彎成形工藝的大部分缺點，其產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定簸眼，生產(chǎn)效率較高，成效十分顯著婉饼。事實證明疤削，“以銑代壓”創(chuàng)新之路是非常正確的，它既是替代壓彎成形工藝的有效途徑序敷，也完全符合現(xiàn)代航空制造技術(shù)的發(fā)展方向撬彭。

　　銑切成形存在的工藝難點及解決措施

　　1銑切加工的難點

　　為確保大厚度機翼整體壁板的研制，重點從以下幾方面對加工工藝性進行了分析：

　　(1)由于每塊壁板的毛坯內(nèi)應(yīng)力存在較大差異赋昔，采用同樣的設(shè)備据钱、刀具、加工程序和切削參數(shù)加工出來的壁板亮绢，其變形部位和大小差異性較大箭谴，難以完全符合設(shè)計數(shù)模。

　　(2)因生產(chǎn)現(xiàn)場溫度控制困難俘戈，受生產(chǎn)季節(jié)溉潭、時段溫差影響，其線形尺寸(尤其是長度方向)會因熱脹冷縮影響而參差不齊少欺，對長近11m的機翼來說喳瓣，影響很大。在這種情況下赞别，為了滿足裝配要求畏陕，不得不在裝配時留出足夠的余量，從而降低了裝配效率仿滔。另一方面惠毁，由于無法保證翼肋的同面性，使得結(jié)構(gòu)設(shè)計不得不放棄帶翼肋的方案堤撵，而采用角盒連接仁讨，不但使翼盒裝配難度加大、效率下降并且增加了重量实昨。雖然壓彎成形工藝同樣存在這一問題洞豁，但對銑切成形工藝而言，優(yōu)點則未能充分發(fā)揮荒给，也難以實現(xiàn)精確制造和無余量裝配的目標掐抢。

　　(3)零件腹板為雙曲面變截面，厚度沿長度方向漸變，壁板內(nèi)“工”字長桁筋高沿高度及厚度漸變统扔，且長桁法向于外蒙皮琅芍，角度變化復(fù)雜，結(jié)構(gòu)形式使尺寸不易保證馁筷。

　　2優(yōu)化目標與解決方案

　　為實現(xiàn)整體壁板的精確制造甸垄，滿足翼盒的積木化無余量裝配，從現(xiàn)實性和可行性方面分析宜采取以下解決方案：

　　(1)進行必要的技術(shù)改造芥吧，以實現(xiàn)對壁板銑切成形現(xiàn)場的環(huán)境溫度控制疤嘴，為降低技改成本也可考慮局部改造，起碼應(yīng)使其精加工能在恒溫下進行漾衅，從而保證壁板在銑切成形后的幾何尺寸一致及肋的同面性住卿。此舉可極大地提高壁板的互換性，并為實現(xiàn)精確制造和翼盒的無余量裝配創(chuàng)造必要條件楞便。如生產(chǎn)現(xiàn)場溫控問題實在無法解決矫迹，也可考慮采用帶溫度自適應(yīng)控制的機床進行精加工，或在同一機床上同時配對精加工橫向肋的方法呈野。

　　(2)在上述問題得以解決的情況下低矮，可對中外翼全部采用帶肋的設(shè)計，即將所有壁板設(shè)計為網(wǎng)格狀际跪。這樣商佛，一是可以提高壁板的剛性，便于銑切成形的裝夾與加工姆打；二是可以大大減少銑切變形以及噴丸強化帶來的變形良姆；三是可以取消所有角盒連接方式，即便于裝配又可起到減重作用幔戏。

　　(3)進一步改進工藝流程玛追，合理調(diào)配設(shè)備產(chǎn)能宜采用3坐標機床粗加工，5坐標機床精加工闲延，有利于提高加工效率痊剖，表面質(zhì)量并降低成本。

　　(4)解決零件變形問題垒玲。開應(yīng)力釋放槽陆馁，在零件粗加工前沿寬度方向銑出應(yīng)力釋放槽，使零件在粗加工時由于大量去除材料而產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力得以充分釋放参七，解決零件粗加工時產(chǎn)生的變形励砸。

　　層優(yōu)先加工，粗加工采用層優(yōu)先的加工策略編程方式村次，使零件沿Z向均勻去除材料招蓝，避免因應(yīng)力集中而產(chǎn)生的變形。

　　選用大直徑刀具及高速切削，粗加工使用大直徑刀具并采用高速切削加工技術(shù)翅拜，可以快速將切削熱通過鋁屑帶走巩樟，最大限度的防止整體壁板切削加工時的熱變形。

　　(5)有效保證零件尺寸瘫啦。毛料上沿零件長度方向均勻鉆制3-φ20的工藝孔艰捶，用于監(jiān)控零件的馬刀彎變形及沿長度方向的伸縮變形。分別在初始狀態(tài)扭妖、粗銑完槽腔环起、精銑槽腔前、槽腔面精加工完捆革、外型面精加工前、外型面精加工結(jié)束着茸，6個階段記錄工藝孔孔位及零件的平面度變形情況壮锻。這些工作就是確保零件的變形量在工藝余量的包容范圍內(nèi)，為加工出合格的產(chǎn)品提供技術(shù)保障涮阔。

　　為保證零件外形面的平穩(wěn)加工以及腹板厚度尺寸猜绣，在零件的長桁上間隔1000mm~1500mm留10mm×10mm的支撐塊，在加工外型面時起支撐作用敬特，最后由鉗工去除并與零件面修平掰邢。

　　本方案若能順利實施，必將全面提升運8飛機機翼整體壁板及中央翼伟阔、中外翼翼盒的制造技術(shù)水平辣之，為實現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)、精確制造和無余量裝配創(chuàng)造有利條件皱炉。同時也可為我國大怀估、中型飛機研制中可能遇到的大厚度網(wǎng)格狀整體壁板的成形制造提供一種新的技術(shù)儲備。此外合搅，該工藝方法還可以用以解決采用壓彎多搀、噴丸等成形方法難以完成的其他曲面零件的加工難題。

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