1、引言
新中国成立以来，航空事业一直在不断的发展，尤其是近几年更是随着科技的发展而越来越快，目前我国的航空事业已经具有了进行自主研制的能力，实现了系列化的生产，在飞机的种类上也已经越来越齐全，相关的配套产品也都陆续进行研发生产。现在，我国已经拥有了一个具有自主知识产权飞机。同时“新舟60”在市场上的反映也非常好，目前已经开始打入了国际市场。“歼-10”的第三代战斗机在性能上已经超越了美国的“F-16B”，这说明了我国的航空水平已经进入到了国际先进水平的行列。近几年随着科技的发展，在设计和制造发动机方面已经有了一些突破，同时政府也越来越重视航空事业，相信在未来我国的航空事业将发展的越来越快。
目前飞机零件为了适应飞机向大型机、乘坐舒适等要求的方向发展，工程师们在设计零件的时候其理念同之前发生了很多的变化，希望可以减少飞机的零件数量从而减少飞机在安装的过程中更加简单，同时为了减轻飞机的重量这样就要使零件变得更轻薄，所以目前来看如何制造出高质量的航空结构件，同时提升生产的效率是整个航空制造业急待解决的问题。下面就航空结构件数控加工变形问题来进行讨论并且给出几点控制策略。
2、航空结构件及其特点
目前看来为了适应整个航空事业的发展，在设计过程中被广泛使用的是具有整体结构的薄壁结构件，具有这样结构的典型零件有飞机的肋、壁板、框、梁、飞机的座舱盖骨架等等，这些零部件具有的最大的特征是在结构为薄壁、零件的截面尺寸相对较小，零件在外形尺寸上相对较大、结构上非常复杂而且零件并不是对称的等一系列的特点。零件的材料是以弹性较小的钛合金及铝合金作为主要的原材料，其制造加工的工艺通常采用的是轧制板、锻件或预拉伸件，加工方式通常采用的是数控铣削。在飞机的零件当中通常在用具有薄壁和薄腹板构成薄壁结构，这样的零部件通常局部刚性相对差一些；而整体件的最大特点其外形、截面尺寸具有是多样性，零件的结构在形状上相对比较复杂、而且并不是对称的。有一些零部件不仅具有薄壁同时还有整体这样的特征。在加工的过程中，整个零件在毛坯状态时需要进行一些例如拉伸之类的预处理。这样的处理过程，无法消除材料本身的内应力。所以会出现一些变形的问题。
3、航空结构件数控加工中出现变形的原因
航空结构件数控加工变形的因素有很多，而且变形并没有固定的模式。我们通常会根据零件所发生变形的不同时间、不用尺度、不同原因极其不同的影响，将航空结构件数控加工变形进行分类，分别是零件的结构局部变形以及零件外形的轮廓整体变形。我们首先来看一下零件结构的局部变形，这一变形主要是在零件的切削和加工这一工序中出现，通常所表现出来的是过切、让刀、局部弯曲等现象，通常是出现在刀具和工件的接触区域范围内。由于具有薄壁特征的零件的特点是薄壁这样通常薄膜板在局部会有刚性不足的问题，这样往往就会引起零件的一些局部变形问题，这样的问题会导致的问题是零件的局部尺寸相对超差以及零件在形貌上会差一些；再来看一下外形轮廓整体变形所表现的是在零件完成了切削加工之后在进行扭曲、弯曲加工，同时如果零件加工完成后进行一段时间的放置也有可能会发生变形，这样整体的结构件在完成加工之后就会出现外形轮廓整体变形的现象，发生变形的主要原因是由于当材料被去除了很大的一部分之后它本身的内应力会重新进行平衡的分布，加工时也会有温度的变化，热胀冷缩以前在放置的过程中外界的环境变化都会引起轮廓变形。整个零部件的热胀冷缩问题，可以说在一定的温度范围内通常会是一个可逆的过程，所以想要解决这个问题通常可以通过对加工车间温度、零件运输过程中的温度以及在后期飞机进行装配的车间温度保持一致来进行解决。
4、如何对航空结构件数控加工变形进行控制
4.1如何消除薄壁零件局部变形
航空零部件的薄壁零件壁厚范围通常是在为0.5-3毫米之前，由于零部件的壁厚小所以其局部刚性是相对较弱的，这样整个零件在加工过程的切削热量和切削力对零件都会有较大的影响。所以想要控制薄壁零件在加工过程中的各种变形所要解决的主要途径之一就是要处理好零件局部的刚度和切削力两者之间的关系也就是说利用零件剩余刚度和降低切削力是减轻、消除薄壁零件局部变形的一个主要的方式。通过薄壁加工的一系列理论研究以及加工的一系列实际应用都可以看出运用高速切削的方式来改善薄壁零部件的局部变形主要具有两方面的优势：
第一是高速切削的特点是具有相对较小的切削力，这样在进行生产、加工航空部件的薄壁零件时工件就会产生让刀，这样变形就会相应的减少，使零部件加工的精度以及其形位精度都更加准确。第二是在进行高速切削的过程中，切削所产生的热量大部分都会由加工过程中所产生切屑给带走，所以工件在加工的过程中温度升高的并不是很多，这样工件的加工热变形相对是很小的，也就是说航空零件薄壁零件的热变形也会相对较小。
4.2如何消除零件外形的轮廓整体变形
整体结构件的特点是零件在加工的过程当中需要去除很多的材料，同时零件的截面形状相对复杂很多，零件的原材料当中的宏观内应力会在材料不断进行加工的过程中逐步的释放出去。通过对实际状况的研究我们可以看到如果内应力的分布是不一样的，那么零件产生变形的程度也会是不同的，同时变形的程度会同材料在切除的过程中如果力矩不平衡那么就会直接影响零件的变形。
要克服内应力所引起的整体变形，在整个航空结构件数控加工的过程中主要采用下面的几种方法：首先，从原材料方面看我们要选用应力分布相对均匀的原料。从上面的分析我们可以知道整体变形的主要原因是内应力，所以选择应力分布均匀的原料对应力测量是非常方便的，只有掌握了他的内应力是如何进行分布的，我们才能避免零件外形的整体变形；其次是可以根据原材料的不同来进行毛坯内应力的预释放，这里面包含有两种方式我们可以根据实际的情况来选择不同的释放方法。最后一种方式是由一些研究人员通过仿真以及不断的实验，对航空结构件的安全校正理论进行了不断的研究，从而提出了一个针对复杂变形的校正方法，那就是通过机械的方法来校正已经发生的整体变形零件。但是其中的缺点就是结构件已经做了一次校正，所以影响零件的使用寿命，在使用的过程中对其要进行特别的关注。
5、结语
随着我国航空业的不断发展，航空结构件的加工也发展越来越快，本文对航空结构件数控加工变形中的典型薄壁的加工变形的原因及其控制策略给出了几点建议，这里的很多关键技术还需要深入的研究，以提高航空结构件的数控加工质量和效率。
(审核编辑: 智汇胡妮)
