大型锻件窗框加工变形及工艺方案研究

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1、数控加工大型锻件窗框加工变形及工艺方案研究ResearchonDeformationandProcessPlanofLargeForgingFrame中航工业成都飞机工业(集团)有限责任公司数控加工厂李青罗育果尹成张林【摘要】窗框零件作为民用飞机上的重要承力构件，具有结构复杂、曲率大、难加工部位多、加工变形控制难等特点，而且采用锻件加工受毛坯初始残余应力影响较大。通过对典型窗框零件工艺特点以及加工关键技术进行研究，从毛坯残余应力分布、加工变形仿真预测、加工工艺过程优化等多方面进行研究，解决该类零件加工过程中变形处理的瓶颈问题，提出工程化解决方案，并形成窗框类零件加工典型工艺方案一关键

2、词：窗框飞机结构件变形控制有限元仿真加工方案【ABSTRACTlThewindowframepartwhichisim．portantbearingmemberforthecivilaircrafthasacomplexstructure，largecurvature，andisdifficultformachiningandcontrollingthedeformation，alsoisinfluencedbyinitialre—sidualstressofforgingstock．Throughthestudyontypicalframepartprocesscharacteri

3、sticsandkeytechnologiesofprocessing，researchontheresidualstressdistribution，themachiningdeformationsimulationandprediction，machin—ingprocessoptimizationandotheraspectsiscarriedouttosolvethebottleneckproblemofdeformationprocessingduringthepartsmachiningprocess，theengineeringsolu-tionsareproposed

4、andatypicalprocessschemeofwindowflamepartsmachiningisformed．Keywords：WindowframeAircraftstructuralpartDeformationcontrolFiniteelementsimula-tionProcessingscheme驾驶舱风挡系统处于机头部位，作为主承力构件在飞机起降及飞行中承受和传递巨大的载荷，而且需要具备良好的抗鸟撞性能，风挡结构抗鸟撞性能是确定民用客机能否通过适航验证的一个重要标准。风挡结构位于飞机的一级气动区，理论外形复杂、零件的协调准确度及精度要求高。图l为我国正在研制的

5、C919大型客机机头窗框示意图，采用流线型外形设计，主风挡为部分单曲加部分双曲型面，侧风挡为双曲型面，另外为保证驾驶舱的光学质量，风挡开口尺寸较大。窗框零件作为风挡系统部件支撑骨架，是C919项目研制的重要零部件之一。为保证飞机安全性及风挡系统的强度和刚度，风挡系统中窗框零件尺寸大、骨架截面设计复杂、装配协调关系要求高。窗框零件设计结构特性导致零件加工工艺性差，因此给零件的制造工艺提出了更高的要求。目前针对大型客机窗框骨架零件相关加工制造技术，国外各大飞机制造厂商已有较为成熟的经验，由于国外技术封锁，几乎没有可以借鉴的资料。成飞公司一直承担着国内民用飞机机头研制工作，从ARJ21研制

6、初期，逐步探索着天窗骨架零件加工技术，在前期ARJ2l窗框零件的技术攻关当中．解决了该机型天窗骨架复杂结构的加T问题，为ARJ2l飞机的顺利研制作出了贡献．但由于国内研制民用飞机机型较少，在窗框零件的加工技术方面研究不深，与国外技术差距明显。C919飞机研制中，天窗骨架零件设计为整体结构，尺寸更大，结构更为复杂，天窗骨架零件的制造难度尤为突出，因此，对窗框类飞机结构件加TT艺技术进行研究，探索出典型窗框类零件加TT艺方案显得尤为重要。1窗框类零件加工工艺特点现代飞机广泛应用大型整体结构件，飞机驾驶舱风挡骨架窗框零件通常也设计为整体形式，整体式结构在强度方面刚性好、比强高，相对传统铆接

7、式能减重15％～20％，气密性也好；在装配工艺性方面，减少了装电‘图1C919客机驾驶舱设计模式Fig．1DesignpatternofC919aircraftcockpit2014年第22期·航窑制造技术89L∽数控加工配零件和连接件数量，装配后变形小。但整体结构材料去除率高、形状复杂，零件自身刚性差，所涉及整体结构件变形控制的关键技术仍有待解决⋯。1．1窗框类零件结构特点窗框零件作为机头驾驶舱风挡系统的主承力结构件安装于机头部位，该处为飞机一级气动区，