[00639435]飞行器大型薄壁整体构件高速低应力铣削技术

为适应飞行器结构轻量化、高可靠和长寿命的苛刻要求，国内外新一代的民用、军用飞机均大量采用整体化结构设计，但要实现其优异性能对精确加工提出了严峻的挑战。飞行器中的框、梁、肋等大型整体构件普遍具有大型、整体、薄壁、非对称、复杂结构等特点，需要切除90%以上的余量，在新机研制攻关中常遇到无规律性的弯、扭、翘等加工变形难题。严重的加工变形会造成飞行器无法装配，或强制装配后导致飞行器构件的初始应力状态不可控，严重影响飞行器的寿命和安全性。例如美国F15承力构件在远未达到其疲劳寿命的情况下发现严重的疲劳裂纹，调查发现初始应力状态发生变化是主要原因。美国于1999年启动MAI计划，欧盟也于2005年开始COMPACT计划，其核心就是解决航空大型整体构件加工变形难题。2011年MAI首次披露的相关报告认为内应力将是继损伤容限之后的飞机结构设计的重要指标，要求内应力在零件制造和服役的全寿命周期内的可测可控。近年来加工变形控制已经成为国内航空工业高度重视的飞行器制造关键技术之一。飞行器大型薄壁整体构件的加工变形的核心问题是内应力，而对于复杂应力状态的毛坯，控制加工变形的首要难点在于制造过程中缺乏合适的内应力测量手段与内应力场构建技术；同时，应力状态复杂、非线性、表面与内部残余应力叠加、热力耦合等因素造成加工变形分析与控制困难。针对上述难点，项目在多项国家、部省级科技计划项目以及多个重大型号关键技术攻关项目的资助下，从材料内部与表面应力因素这一全新视角开展系列原创性研究，突破应力测量、零件形状精确控制、表面质量性能控制、保持加工过程一致性等系列难题，从机理、方法、技术、应用等层面，构建飞行器大型薄壁整体构件低应力铣削技术体系，形成一批具有自主知识产权并达到国际先进水平的核心测量方法、工艺技术、加工刀具与装备。项目在均匀应力场和复杂应力场零件内应力测量与评估技术，国产预拉伸板、锻件毛坯、激光烧结毛坯等整体构件加工变形控制技术，切削颤振抑制与孔加工表面残余应力抑制，抑制刀具磨损的低温微量润滑等方面取得系列创新成果。已在沈飞、西飞和成飞等主机厂成功应用于大运、ARJ21、C919、J10等多个重大型号工程，解决了框、肋和缘条等典型薄壁整体构件的加工变形难题，有效保障了中国一批新机的研制攻关，推进大型薄壁整体构件加工技术向优质、高效、可测、可控、可持续加工发展，大大提升了中国航空航天制造技术水平。