整體壁板的制造第1頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五整體壁板柱形壁板錐形壁板凸峰壁板馬鞍形壁板折彎壁板第2頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五一、概述

何為整體壁板?

是由整塊板坯制成的飛機(jī)整體結(jié)構(gòu)承力件，整體壁板的結(jié)構(gòu)要素（如長(zhǎng)桁、蒙皮加強(qiáng)墊板等）之間無(wú)任何連接，一般構(gòu)成飛機(jī)的氣動(dòng)外形。

無(wú)加強(qiáng)筋的整體壁板又稱(chēng)整體厚蒙皮。第3頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五優(yōu)點(diǎn)1.設(shè)計(jì)方面

——等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，強(qiáng)度/重量比高，剛性好

——疲勞壽命長(zhǎng)

——外形準(zhǔn)確，表面光滑

——簡(jiǎn)化油箱的密封，空間利用率高第4頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.工藝方面

簡(jiǎn)化了互換性減輕了裝配勞動(dòng)量提高了裝配精度縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期提高勞動(dòng)生產(chǎn)率第5頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五問(wèn)題

加工設(shè)備增加毛坯的制造周期長(zhǎng)，費(fèi)用高

——成本增加產(chǎn)生裂紋后擴(kuò)展較快

——“破損安全性”差第6頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五二、整體壁板的毛坯制造

目前應(yīng)用的整體壁板主要為鋁合金制成。制造整體壁板毛坯的方案很多，其中主要有：

1.熱模鍛制造毛坯

2.擠壓毛坯

3.自由鍛板坯或用熱軋平板做毛坯

4.特種鑄造第7頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五*各種整體壁板毛坯的比較1.熱模鍛毛坯第8頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——

熱模鍛毛坯

它的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高，鍛件有連續(xù)的纖維組織，晶粒致密，強(qiáng)度高。它可以制造復(fù)雜的縱橫或扇形分布的筋和肋條，可以同時(shí)制造出對(duì)接接頭。但模鍛需要噸位極大的機(jī)床，鍛模制造也很困難，周期長(zhǎng)勞動(dòng)量大。

第9頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2.擠壓毛坯第10頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——

擠壓毛坯

它的優(yōu)點(diǎn)是能得到比模鍛更大的壁板，與模鍛相比較，這種方法所需的設(shè)備功率較小，模具制造費(fèi)用較低，生產(chǎn)效率高，擠壓毛坯中除形狀復(fù)雜部位，需表面修整外，不需進(jìn)一步加工。毛坯供應(yīng)仍受擠壓設(shè)備噸位及校平設(shè)備限制，模具壽命低。

第11頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3.自由鍛毛坯和熱軋平板第12頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——自由鍛毛坯和熱軋平板

它的優(yōu)點(diǎn)是厚板供應(yīng)來(lái)源廣，而且允許設(shè)計(jì)者較自由地布置筋條和凸臺(tái)，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，能適應(yīng)機(jī)種迅速改變，制造精度及光潔度較高。其缺點(diǎn)也是非常明顯的，即加工量大，材料利用率很低（一般僅為10%左右），需配備大型高效率切削機(jī)床。

第13頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五4.特種鑄造第14頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——

特種鑄造

對(duì)尺寸不大，有敝開(kāi)斜角內(nèi)肋，而當(dāng)壁板厚度大于2~4mm時(shí)，可以采用擠鑄和低壓鑄造法制造整體壁板毛坯。由于鑄造金屬機(jī)械性能較差，使鑄造整體壁板的應(yīng)用受到限制。第15頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五*毛坯的校平與消除殘余內(nèi)應(yīng)力

供應(yīng)給飛機(jī)制造廠(chǎng)的整體壁板毛坯在原材料工廠(chǎng)需要進(jìn)行熱處理、時(shí)效、校平、消除殘余應(yīng)力及探傷檢驗(yàn)等等工序。其中校平與消除殘余應(yīng)力是影響整體壁板加工效率和質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。消除殘余內(nèi)應(yīng)力最有效的辦法是在厚板淬火后經(jīng)過(guò)1.5~2.5%變形程度的拉伸校正，然后經(jīng)過(guò)自然或人工時(shí)效處理再送去加工。第16頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五三、整體壁板的加工常見(jiàn)的加工方法有兩種：

——機(jī)械加工（NC加工）機(jī)械加工方法通常是先加工而后成形。（由于先成形后加工較困難）。

——化學(xué)銑切

利用化學(xué)銑切無(wú)切削力的特點(diǎn)，整體壁板蒙皮可先成形后進(jìn)行化學(xué)銑切。

第17頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1．整體壁板的機(jī)械加工

加工整體壁板的金屬切削機(jī)床在早期大多用大型龍門(mén)銑床、龍門(mén)刨床以及搖臂銑床等改裝而成，它們一般均采用真空夾具，它的特點(diǎn)是施壓均勻，裝夾方便，沒(méi)有夾緊傷痕。目前隨著數(shù)控技術(shù)日益廣泛的應(yīng)用，整體壁板加工中大多采用數(shù)控機(jī)床來(lái)加工。

第18頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2．整體壁板的化學(xué)銑切（1）化銑原理

利用金屬能在某些酸或堿溶液中溶解的特性，“銑切”（蝕除）去需加工的表面，對(duì)于不需加工的表面則用保護(hù)層加以保護(hù)。利用酸或堿蝕除金屬的原理，不僅可加工鋁合金而且能加工某些合金鋼或鈦合金。第19頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑第20頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（2）化銑整體蒙皮的工藝余量

化銑蒙皮的成形可在化銑工序之前成形，成形后再化銑，這給加工工藝帶來(lái)了很大的方便，成形方法仍然可采用常規(guī)方法進(jìn)行，如拉彎、滾彎、閘壓和拉形以及其他方法等?；姲寮?yīng)留有足夠的工藝余量。具體內(nèi)容是按如下要求確定：

第21頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五na1<h第22頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

工藝余量確定的具體內(nèi)容

毛料周邊工藝余量n：對(duì)厚件、深腐蝕n=50~80mm

對(duì)薄件、淺腐蝕

n=20~40mm

筋條的工藝余量：在化銑中，腐蝕不僅在無(wú)保護(hù)層部位進(jìn)行，而且會(huì)逐步深入到保護(hù)層下面。筋條寬度為b，則留的保護(hù)層寬度應(yīng)是b+2a，a的尺寸由化銑深度h來(lái)確定。

第23頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五四、整體壁板的成形

整體壁板由于尺寸大，材料厚，帶有各種加強(qiáng)筋和凸臺(tái)，外形準(zhǔn)確度要求高，在成形問(wèn)題上存在很多困難。由于壁板的規(guī)格、品種很多、尺寸大小不一，外形曲度有很大變化，所以需要針對(duì)具體零件的特點(diǎn)，工廠(chǎng)的生產(chǎn)條件，工人的技術(shù)水平，試制周期，生產(chǎn)批量等進(jìn)行具體分析，訂出切實(shí)可行的工藝方案。第24頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五1．常規(guī)成形方案

——

整體壁板的閘壓成形

——整體壁板的滾彎成形

——整體壁板的拉形第25頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——

整體壁板的閘壓成形第26頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——

整體壁板的閘壓成形

單曲度整體壁板可用閘壓成形。在筋條之間墊以硬塑料板，在凹模上墊以彈簧鋼板托住工件，這兩點(diǎn)都是為著使成形工件表面光滑，減少棱邊現(xiàn)象。閘壓成形時(shí)當(dāng)壁板長(zhǎng)度超過(guò)模具時(shí)，可以沿長(zhǎng)度方向移動(dòng)壁板位置，以成形大長(zhǎng)度整體壁板。壓彎成形時(shí)也可將工件加熱（約200oC）以暫時(shí)降低材料屈服應(yīng)力從而減少殘余應(yīng)力。第27頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——整體壁板的滾彎成形第28頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——整體壁板的滾彎成形

單曲度整體壁板不僅可用閘壓成形也可用滾彎成形。成形時(shí)在內(nèi)表面墊以硬塑料板，此塑料板預(yù)先加工出窩存筋條的凹糟，塑料板與工件一起滾彎，避免由于筋條而阻礙滾彎。第29頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五——整體壁板的拉形

沿用成形飛機(jī)蒙皮的拉形方法，用普通機(jī)床亦可拉形簡(jiǎn)單型式的整體壁板，但通常需要專(zhuān)用的復(fù)雜工夾具。復(fù)雜整體壁板由于有筋條部位和無(wú)筋條部位之間剛度差異很大，通常在拉形后表面出現(xiàn)嚴(yán)重凸凹不平，因此一般需采用專(zhuān)用拉形機(jī)拉形。第30頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五2．整體壁板的噴丸成形

噴丸技術(shù)早期主要用于強(qiáng)化工件表面層，使表面產(chǎn)生壓縮應(yīng)力，達(dá)到提高疲勞強(qiáng)度和抗腐蝕能力的目的。后來(lái)隨著整體壁板的出現(xiàn)，噴丸技術(shù)又為成形整體蒙皮的工藝方法之一。第31頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（1）噴丸成形原理第32頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五第33頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

彈丸由壓縮空氣吸入噴嘴，又由噴嘴向工件表面噴射。所謂噴丸成形即噴射彈丸的噴嘴對(duì)準(zhǔn)工件要求部位噴射彈丸，打擊工件表面層，使之產(chǎn)生塑性變形達(dá)到成形目的。彈丸打擊到工件表面，表面層會(huì)出現(xiàn)許許多多凹坑，凹坑周?chē)饘傧驈较蚺艛D。其結(jié)果是上表面的面積增加，其自然趨勢(shì)是拱起。

第34頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五噴嘴結(jié)構(gòu)第35頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五整體壁板工件曲率的控制

工件被噴擊后產(chǎn)生的曲率大小與兩組因數(shù)有關(guān)，其一是噴擊強(qiáng)度，這里包括彈丸的大小、重量、硬度、彈丸噴擊的速度以及噴擊的角度；其二是覆蓋率，即凹坑的總面積與被噴面積之比。改變這兩組因素，就可以控制工件的曲率。在生產(chǎn)中，主要控制噴擊過(guò)程的空氣壓力和工件送進(jìn)速度。第36頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

噴丸成形的工藝參數(shù)噴擊強(qiáng)度----是計(jì)量彈丸流撞擊能量的尺度覆蓋率----是表達(dá)被撞表面彈坑覆蓋的程度彈流速度----反映彈丸具有的動(dòng)能彈丸----是噴丸成形動(dòng)能的載體噴射角----表明彈丸對(duì)零件撞擊的方向彈流量----單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)的彈丸數(shù)量噴射時(shí)間----是覆蓋率的決定因素噴射距----噴嘴到被加工表面的距離第37頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五（2）噴丸設(shè)備目前采用的噴丸設(shè)備有兩種：葉輪式噴丸機(jī)彈丸是依靠葉輪的離心力甩出來(lái)。壁板的成形曲率取決于葉輪的速度，彈丸的重量和大小以及工件噴擊的覆蓋率。第38頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五壓縮空氣式噴丸機(jī)彈丸是由壓縮空氣吸入噴嘴，然后又由噴嘴噴射到工件表面。第39頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五噴丸設(shè)備所使用的彈丸彈丸材料有兩種：一種是鋼丸，直徑有0.1~0.3mm；0.5~0.6mm以及0.6~0.9mm幾種。另一種是玻璃丸，直徑是0.5~1mm。鋼丸質(zhì)量大，不易破裂，但因鐵質(zhì)對(duì)工件有污染影響，成形后工件表面要清洗。玻璃丸沒(méi)有這個(gè)缺點(diǎn)，但玻璃丸質(zhì)量小易破裂。第40頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五3．單曲度壁板的噴丸成形第41頁(yè)，共44頁(yè)，2023年，2月20日，星期五

單曲度壁板的噴丸成形

機(jī)翼整體蒙皮大都是單曲度的，即在弦