蒙皮加工方法与流程

1.本发明涉及飞机蒙皮技术领域，尤其涉及一种蒙皮加工方法。


背景技术：

2.飞机蒙皮是飞机外表面零件，具有外形复杂、尺寸大和刚性弱的特点。飞机蒙皮的加工制造精度要求高，一直是飞机制造业的难题。
3.由于环境污染等问题，传统的蒙皮零件化学铣削逐渐被数控铣削替代，但数控铣削方式存在加工精度低、变形难控制的缺点。
4.镜像铣削技术的引入可很好地克服上述缺点。镜像铣削加工的蒙皮是塑性成形后的坯料，内部存在不均匀分布的残余应力，在铣削过程中残余应力的释放必然引发工件局部产生变形，而此时铣削侧刀具与支撑侧测厚装置仍按最初扫描的实际轮廓获得的刀轨进行加工与测量，这就造成铣削轴、支撑轴与工件实际外形法线偏离，进而导致加工表面接刀痕过大等表面质量不佳的问题，且厚度测量数据不准确导致加工壁厚精度难以得到有效保证，零件变形引起超差概率增加进而导致铣削主轴需要频繁降速来进行厚度补偿，降低了镜像铣削加工效率。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种蒙皮加工方法，以解决采用镜像铣削方式加工时存在零部件变形、表面质量不佳、加工效率较低的问题。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种蒙皮加工方法，包括以下步骤：
8.滚压蒙皮坯料至满足目标曲率；
9.将所述蒙皮坯料补拉；
10.在所述蒙皮坯料的加工区表面设置保形筋条，所述保形筋条形成围部区域；
11.在镜像铣机床上对所述围部区域分层、分区铣削；
12.对所述保形筋条的区域铣削。
13.滚压蒙皮坯料并补拉，能够有效降低滚压后蒙皮坯料的残余应力，减小蒙皮坯料回弹变形，在蒙皮坯料的加工区域设置保形筋条有效减少蒙皮坯料在切削加工过程中形变，提高加工精度，在围部区域分层、分区铣削提高铣削效率同时保证铣削精度，之后对保形筋条的区域铣削完成加工。
14.作为优选，滚压蒙皮坯料至满足目标曲率的步骤包括：
15.调整两个下滚轴的间距；
16.调整上滚轴的高度。
17.蒙皮坯料依次经过前下滚轴、上滚轴和后下滚轴，通过控制前后两个下滚轴的间距以及上滚轴的高度调整蒙皮坯料的曲率。
18.作为优选，将所述蒙皮坯料补拉的步骤包括：
19.获取所述蒙皮坯料的长宽尺寸；
20.沿所述蒙皮坯料的长度方向或宽度方向进行拉形。
21.根据蒙皮坯料的长宽尺寸能够选择出合适的补拉方向。
22.作为优选，所述保形筋条的宽度为测厚探头直径的2-3倍。
23.该宽度范围的保形筋条能有效减小零件铣削加工时的变形程度，同时不至于太大而过多地影响加工特征的效率及连续性。
24.作为优选，在镜像铣机床上对所述围部区域分层、分区铣削的步骤包括：
25.按厚度从深到浅依次铣削出不同厚度的台阶面，对于任一厚度的所述台阶面，先加工所述台阶面的轮廓，再加工所述台阶面的台面。
26.由最深的台阶面向最浅的台阶面依次铣削，无需多次往复加工，且在加工任一厚度的台阶面时，先加工轮廓再加工台面能够保证加工速度和精度。
27.作为优选，所述按厚度从深到浅依次铣削出不同厚度的台阶面的步骤包括：
28.每加工完一个深度的所述台阶面后，重新扫描所述蒙皮的外形、重构所述蒙皮的曲面。
29.每加工完一个深度的台阶面后，重新扫描蒙皮外形、重构蒙皮的曲面、调整导轨，能够提高加工精度。
30.作为优选，所述先加工所述台阶面的轮廓的步骤包括：
31.选择刀具圆角与所述轮廓的圆角相同的第一刀具。
32.加工台阶面的轮廓选择与轮廓圆角相同的第一刀具，更适合加工轮廓边缘，提高加工效率。
33.作为优选，所述加工所述台阶面的台面的步骤包括：
34.选择刀具圆角小于所述轮廓的圆角的第二刀具，且所述第二刀具的振动幅度小于所述第一刀具的振动幅度。
35.本发明的有益效果：滚压蒙皮坯料并补拉，能够有效降低滚压后蒙皮坯料的残余应力，减小蒙皮回弹变形，在蒙皮坯料的加工区域设置保形筋条有效减少蒙皮坯料在切削加工过程中形变，提高加工精度，在围部区域分层、分区铣削提高铣削效率同时保证铣削精度，之后对保形筋条的区域铣削完成加工。
附图说明
36.图1是本技术实施例中将蒙皮坯料补拉的示意图一；
37.图2是本技术实施例中将蒙皮坯料补拉的示意图二；
38.图3是本技术实施例中补拉前后残余应力的示意图；
39.图4是本技术实施例中蒙皮坯料进行步骤s300的结构示意图；
40.图5是图4中a圈的放大图。
具体实施方式
41.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
42.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
43.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
44.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
45.本发明提供一种蒙皮加工方法，该方法包括步骤s100、滚压蒙皮坯料至满足目标曲率。具体地，滚压装置包括后下滚轴、前下滚轴以及上滚轴，前下滚轴和后下滚轴在同一水平面上，上滚轴在前下滚轴和后下滚轴之间的上方。根据目标曲率，首先调整后下滚轴和前下滚轴的间距，之后蒙皮坯料依次经过后下滚轴、上滚轴和前下滚轴完成滚压。
46.需要说明的是，滚压蒙皮坯料可以进行一次也可以进行多次。
47.步骤s100后进行步骤s200、将蒙皮坯料补拉。具体地，获取蒙皮坯料的长度和宽度，根据蒙皮坯料的长宽尺寸选择合适的蒙皮坯料补拉方式，补拉后的蒙皮坯料可有效降低滚完成型后的残余应力，减少蒙皮的回弹变形。
48.例如图1，补拉装置分别固定蒙皮坯料10的左右两侧边缘，并向相反两侧分别用力，或者如图2，补拉装置分别固定蒙皮坯料10的上下两侧边缘，并向相反两侧分别用力。图3是补拉前后残余应力的示意图。
49.由图3可知，补拉前，蒙皮坯料10的表面是压应力，此时压应力最大，在厚度方向上，由表及里残余应力的压应力逐渐较小，到0后变为拉应力，随着深度的继续深入，拉应力增加到一定值后开始减小，直到0后转变为压应力，压应力继续增大到一定值后开始减小，最后转变为拉应力，直到蒙皮坯料10的另一侧达到拉应力最大值。补拉后蒙皮内的残余应力分布与补拉前蒙皮内的残余应力变化趋势相同，但补拉后的蒙皮相对补拉前的蒙皮残余应力水平低很多，补拉可以极大地降低滚弯后蒙皮内部的残余应力。
50.如图4和图5所示，步骤s200后进行步骤s300、在蒙皮坯料10的加工区域设置保形筋条101，保形筋条101形成围部区域102。在蒙皮坯料10的加工区域设置保形筋条101有效减少蒙皮在切削加工过程中形变，提高加工精度。
51.需要说明的是，在铣削加工时根据零件图纸的铣削特征，保留保形筋条101这部分的材料暂时不进行铣削，从而形成保形筋条101保形的功能，待其他区域的铣削特征铣削完成，再根据零件图纸要求开始对保形筋条101的区域作最后的铣削加工。
52.保形筋条101一共形成了八个矩形的围部区域102，进一步，围部区域102的内侧设
有一个矩形框区域，该矩形框区域为台阶轮廓区103，台阶轮廓区103内侧的矩形区域为切削后的蒙皮104，矩形区域为台阶轮廓。
53.需要说明的是，保形筋条101的宽度为测厚探头直径的2-3倍。
54.该宽度范围的保形筋条101能有效减小零件铣削加工时的变形程度，同时不至于太大而过多地影响加工特征的效率及连续性。
55.需要说明的是，保形筋条101的宽度一般设置为探头直径的整数倍，方便后续在铣削加工保形筋条区域时便于探头的测量，在本技术实施例中，保形筋条101的宽度为测厚探头直径的2倍。在本技术实施例中，测厚探头直径在6mm-12mm，保形筋条101的宽度为其两倍。
56.步骤s300后进行步骤s400、在镜像铣机床上对各围部区域102分层、分区铣削。在围部区域102分层、分区铣削能够提高铣削效率同时保证铣削精度。
57.具体地，按厚度从深到浅依次铣削出不同厚度的台阶面，且对于任一厚度的台阶面，先加工台阶面的轮廓(台阶轮廓区103)，再加工台阶面的台面(即得到蒙皮104)。
58.需要说明的是，每加工完一个深度的台阶面后，重新扫描蒙皮的外形、重构蒙皮的曲面。
59.其中，先加工台阶面的轮廓的步骤包括：选择刀具圆角与轮廓的圆角相同的第一刀具。
60.加工台阶面的台面的步骤包括：选择刀具圆角小于轮廓的圆角的第二刀具，且第二刀具的振动幅度小于第一刀具的振动幅度。
61.选择圆角较小的刀具是因为圆角较小的刀具更加锋利，单次铣削的厚度更大，能够提高加工效率，并且更锋利的刀具在铣削时所造成的振动幅度会更小。
62.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。