复杂前缘化铣蒙皮重量控制研究

本文针对新型飞机前缘化铣蒙皮零件重量的精确控制进行研究，以新型大飞机前缘化铣蒙皮为例，通过分析零件生产加工过程对产品重量影响的因素，制定和实施了相应的控制要求，最终满足新型大飞机前缘类化铣蒙皮重量公差要求，避免重量超差造成的产品重量性能降低。

引言

化学铣切简称化铣，是依靠化学溶液对材料表面溶解的一种加工技术，通过对化学溶液有效的控制，从零件表面预先确定的部位、范围与深度上去除基体材料，获得所需的加工尺寸和形状。这是一种无刀痕、无切削力和无工件协调问题的特种加工方法，现已成为飞机制造中一种重要的不可缺少的加工技术。目前已大量的用于飞机蒙皮类零件的制造，主要以达到减轻产品重量，实现部件等强度结构等为目的。化学铣切所对应的零件材料主要为各类铝合金，零件的应用范围主要是机身、机翼、垂尾等部位的蒙皮，此类零件通称为化铣蒙皮。

图1 飞机机翼前缘蒙皮示意图

问题描述

随着化铣应用的不断增加，设计最初的化铣应用主要是进行减重，逐渐发展到在减重的基础上实现和满足更多的设计功能，造成零件的化铣面积不断增加，部分零件甚至为双面化铣。零件更优的设计不断满足更为复杂的部件装配需求，但同时也带来了新的问题。随着化铣区域及化铣层数的增加，直接造成产品最终的公差积累加大，以致于产品重量控制无法满足技术要求。机翼前缘蒙皮位于飞机机翼最前端，目前大飞机最优化的设计为化铣结构，如图1所示，本文仅以此类蒙皮零件为例，作为重量控制研究对象。

图8为横向、纵向肋单元机构采用相同的驱动方式，弹簧驱动滑动副使得机构展开；通过调整部分杆件的长度使得纵向肋单元模块展开后为矩形、纵向肋单元模块展开后上杆与水平方向存在预定夹角。图9为1/4模块收拢展开图。

重量超差原因及改进方案

以某型机化铣前缘蒙皮零件为例，零件理论重量为3.741kg，化铣零件重量公差按6%进行控制，设计可接受的重量范围为3.517kg～3.965kg，实际称重值为4.132kg，超出上限重量0.167kg，无法满足设计要求。针对前缘化铣蒙皮超重原因进行数据分析，原材料厚度为δ5.0mm，零件共有5层化铣，化铣区厚度分别为：δ1.3mm；δ1.6mm；δ2.0mm；δ2.5mm；δ4.0mm。 化铣控制文件公差要求如表1所示。得出化铣区厚度公差值如表2所示。

表1 化学铣切厚度公差要求

未除去包铝层的零件 除去包铝层的零件化学铣切深度（mm）＜0.60 0.60～1.00 1.00～2.00 2.01～3.00＜6.00 2.01～3.00＜6.00公差（mm）+0.08-0.08+0.10-0.10+0.15-0.15+0.20-0.20+0.25-0.25+0.20-0.20+0.25-0.25注：当零件化学铣切深度为0.2mm或更小时，其公差为±0.05mm。除非工程图纸上专门规定，化学铣切深度公差控制剩余厚度尺寸。由于板材或型材本身有尺寸精度问题，因而化学铣切公差的控制仅指定点测量的结果，对于剩余壁厚的均匀性不适用

此项前缘蒙皮有5个不同的化铣区，分布如图2所示。

妇产科急腹症是一种常见的临床急诊病例，随着彩超技术的不断发展以及超声分瓣率的提高，彩超为妇产科急腹症患者提供了极大的帮助，为临床早发现、早诊断、早治疗提供强有力的依据。本文分析了我院2017年1月1日—2017年12月1日临床确诊的100例妇产科急腹症患者，通过这些实际案例探索彩超在妇产科急腹症的临床价值。

航空产品对于产品重量有着严格的要求，设计文件规定未经重量检验的产品一律不准装机，未经超差处理、放行的重量超差产品一律不准进入下道工序。对于产品超重必须进行原因分析，制定有效的控制方法。在排除其他因素对产品重量的影响后，最终确定化铣前缘蒙皮的化铣区的厚度偏差对产品重量有着直接的影响，必须采取一定的控制手段，但如果对所有化铣厚度进行控制，那么控制难度和控制成本将极大的提升。因此必须对超差原因进行深入分析，有针对性的控制，降低控制难度和控制成本，用最简便的方法满足重量控制要求。

种苗移栽前10～20天对种植地挖穴，行距2.5～3米、株距1.5～2米，穴径40～50厘米、穴深30～40厘米，打穴时表土、心土分开。每穴分层施入腐熟农家肥5公斤+45%复合肥0.25公斤。回填时先表土，后心土，并使土肥混合。

由表3可以计算出，化铣区厚度1.3mm、2.5mm占零件总面积的77.7%，目前设计文件对化铣蒙皮重量控制公差仅为±6%。其中1.3mm厚度公差±0.25mm，公差相对厚度的占比为19.2%，是6%标准公差的3.2倍；2.5mm厚度公差±0.20mm，公差相对厚度的占比为8.0%，约是6%标准公差的1.3倍；因此零件重量超差的绝大多数因素都是1.3mm这个厚度区公差偏大造成。对现场10项重量超差零件进行实测，10项超重零件均存在1.3mm化铣区厚度偏正差的问题，通过实测发现10项零件1.3mm厚度区的厚度约在1.38～1.41mm之间。因此仅需将1.3mm的厚度公差控制在±0.08mm，与理论计算应为1.3mm×6%=0.078mm基本一致，即可使产品重量符合技术要求，而无需对其他厚度进行加严控制。针对此项蒙皮零件1.3mm化铣厚度进行加严控制，经过5架份零件的验证，重量完全满足设计要求，同时对化铣过程控制难度提升较小。

表2 某前缘化铣蒙皮厚度公差要求及实测

序号 化铣区厚度 化学铣切深度 公差1 1.3mm 3.7mm ±0.25mm 2 1.6mm 3.4mm ±0.25mm 3 2.0mm 3.0mm ±0.20mm 4 2.5mm 2.5mm ±0.20mm 5 4.0mm 1.0mm ±0.10mm

表3 零件不同化铣厚度相对零件面积占比

参数 厚度1 厚度2 厚度3 厚度4 外表厚度1 外表厚度2化铣厚度1.3mm 1.6mm 2.5mm 4.0mm 2.0mm 2.5mm面积占比46.1%1.99%31.6%2.5%11.5%7.25%

图2 飞机机翼前缘化铣区厚度分布图

结束语

综上所述，随着设计理念的不断提升，前缘化铣蒙皮也越发复杂，化铣层数、面积、去除量等不断增加，造成产品重量越发难以控制。为简化加工、便于控制，需要对复杂化铣蒙皮进行针对性分析，计算出最大的影响因素，有针对性的进行控制，在不提升加工成本和加工难度情况下满足设计要求的性能指标。