電加工技術(shù)在大飛機(jī)制造中的應(yīng)用

　　大飛機(jī)一般是指起飛總重超過(guò)100t的運(yùn)輸類飛機(jī)，包括軍用大型運(yùn)輸機(jī)和民用大型運(yùn)輸機(jī)，也包括一次航程達(dá)到3000km的軍用或乘座達(dá)到100座以上的民用客機(jī)[1]。從地域上講，我國(guó)把150座以上的客機(jī)稱為大客機(jī)，而國(guó)際航運(yùn)體系習(xí)慣上把300座以上的客機(jī)稱作“大型客機(jī)”，這主要是由各國(guó)的航空工業(yè)技術(shù)水平?jīng)Q定的。
　　以我國(guó)目前自行設(shè)計(jì)的C919型大飛機(jī)機(jī)體為例，其復(fù)合材料用量占15%，鋁鋰合金占15.5%，其余為高強(qiáng)鋼和鈦合金等材料。因此在大飛機(jī)機(jī)體制造過(guò)程中，以切削、成型、連接、裝配等技術(shù)為主[2]，而作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)(包括大飛機(jī)用大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī))制造技術(shù)中重要組成部分的特種加工技術(shù)所占比例較小。但是不能據(jù)此得出大飛機(jī)機(jī)體制造過(guò)程中特種加工不重要的結(jié)論。相反，特種加工技術(shù)也是大飛機(jī)機(jī)體制造技術(shù)中的一個(gè)不可缺少的組成部分，大飛機(jī)機(jī)體制造中需要特種加工技術(shù)的必要性表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
　　(1)大飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)中仍包括相當(dāng)數(shù)量的復(fù)合材料、鈦合金等不易進(jìn)行機(jī)械切削加工的材料，通過(guò)特種加工技術(shù)，更易于實(shí)現(xiàn)這些材料的成型。
　　(2)大飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)中也具有相當(dāng)數(shù)量的干涉性、大去除量、高深徑比、薄壁等類型的特征結(jié)構(gòu)，采用特種加工技術(shù)或與其他加工技術(shù)相結(jié)合的特種加工技術(shù)，對(duì)實(shí)現(xiàn)此類特征結(jié)構(gòu)的加工有著突出的作用；
　　(3)大飛機(jī)機(jī)體的制造技術(shù)不僅包括飛機(jī)結(jié)構(gòu)件的制造，還包括了飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造所需要的模具和工裝的制造，在這些方面，特種加工技術(shù)具有廣泛的應(yīng)用空間。
　　(4)在大飛機(jī)機(jī)體的制造中，需要綜合考慮安全、壽命、環(huán)保和成本等方面的因素，在制造過(guò)程中合理地結(jié)合特種加工技術(shù)，有利于提高加工效率和精度，以及降低加工成本，并滿足大飛機(jī)的一些特殊功能件的需求。
　　在特種加工技術(shù)領(lǐng)域中，電加工技術(shù)屬于在大飛機(jī)機(jī)體制造中應(yīng)用較少的類別。下文即以電加工技術(shù)為例，闡述了目前大飛機(jī)機(jī)體研制和生產(chǎn)中電加工技術(shù)的主要應(yīng)用對(duì)象和范圍，介紹了電加工技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中的重要性和特點(diǎn)，并對(duì)以電加工技術(shù)為例的特種加工技術(shù)在大飛機(jī)機(jī)體研制和生產(chǎn)中的進(jìn)一步推廣和發(fā)展提出了相應(yīng)的建議。
　　電加工技術(shù)在大飛機(jī)研制和生產(chǎn)中的應(yīng)用
　　電加工技術(shù)是特種加工技術(shù)中的一大類別，是借助于電能和電化學(xué)能等能量或者它們的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)材料切除或增加的加工方法，由于這些工藝方法賴以切除或增加材料的能量形式不同，一般情況下分為電火花加工技術(shù)和電化學(xué)加工技術(shù)兩大類[3]。
　　在目前大飛機(jī)機(jī)體的制造中，電火花加工技術(shù)和電化學(xué)加工技術(shù)均有一定程度的應(yīng)用，現(xiàn)將這兩類電加工技術(shù)的原理和優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用對(duì)象、適用范圍等主要內(nèi)容分別闡述如下。
　　1電火花加工成型技術(shù)
　　電火花成型加工是在工件與工具之間存在一定絕緣介質(zhì)的條件下，利用兩極之間產(chǎn)生的脈沖性火花放電的電腐蝕現(xiàn)象，使導(dǎo)電材料(工件)被去除而達(dá)到加工目的的工藝方法。電火花成型加工也屬于熱熔加工，會(huì)在加工表面生成一定厚度的再鑄層，再鑄層的厚度與電流、波形等工藝參數(shù)有關(guān)。電火花加工也是非接觸加工，加工過(guò)程無(wú)加工應(yīng)力，可以在薄壁件等易變形零件的特征結(jié)構(gòu)加工中采用，但電火花加工的電極會(huì)產(chǎn)生損耗，多次使用后會(huì)影響加工質(zhì)量。在電火花加工成型技術(shù)方面，主要包括電火花成型技術(shù)和線切割成型技術(shù)兩個(gè)類型，以及可視為表面改性或增量成型的電火花表面合金化技術(shù)。
　　(1)電火花成型技術(shù)。
　　電火花成型技術(shù)主要用于大飛機(jī)機(jī)體中具有合適尺寸的由難切削材料制成的特殊結(jié)構(gòu)的制造。如中央操縱機(jī)構(gòu)和舵面之間機(jī)械聯(lián)系的傳動(dòng)裝置中的搖臂和傳動(dòng)拉桿中的型腔，飛機(jī)燃油系統(tǒng)和滑油系統(tǒng)中的噴嘴和導(dǎo)管連接頭，飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)中液壓傳動(dòng)系統(tǒng)組件等。
　　電火花成型技術(shù)用于這些構(gòu)件進(jìn)行加工時(shí)，主要表現(xiàn)出以下特點(diǎn)：
　　a.電火花成型技術(shù)的加工精度高，最高可達(dá)±0.01mm，加工表面質(zhì)量好，一般精加工時(shí)均在Ra0.8~1.6μm的范圍內(nèi)[4]；
　　b.電火花成型技術(shù)主要用于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的零部件的特征成型，所針對(duì)的材料主要為高強(qiáng)鋼和鈦合金等材料，這些特征結(jié)構(gòu)通常具有一定的干涉性，且精度要求較高；
　　c.電火花成型加工過(guò)程中，需要根據(jù)所加工零件的材料，對(duì)電極材料進(jìn)行選擇，如加工鈦合金時(shí)，優(yōu)先選用石墨為電極材料，避免加工過(guò)程中電極材料對(duì)零件產(chǎn)生污染；
　　d.電火花成型技術(shù)經(jīng)常與其他加工工藝相結(jié)合[5]，在一些特征結(jié)構(gòu)的加工中，常用電火花成型技術(shù)進(jìn)行最后的精加工，并達(dá)到清棱、清角等效果；
　　e.電火花成型技術(shù)在大飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制備所需的模具、夾具等附屬裝置的加工中，應(yīng)用極為廣泛，是型腔、型面和配合部分的主要加工工藝方法之一[6]。
　　(2)線切割成型技術(shù)。
　　線切割成型技術(shù)主要用于大飛機(jī)合適尺寸的無(wú)干涉構(gòu)件的成型切割和相關(guān)構(gòu)件模具與工裝的切割。線切割成型技術(shù)的本質(zhì)為線電極的電火花放電加工，其加工特點(diǎn)與電火花成型技術(shù)相類似，在加工可達(dá)性方面稍差，在進(jìn)行開(kāi)敞性內(nèi)封閉結(jié)構(gòu)的切割時(shí)，需要預(yù)先加工的穿絲位置，但其加工效率明顯優(yōu)于同等功率的電火花成型機(jī)床，最大切割效率可達(dá)700mm2/min，并且最佳表面粗糙度可達(dá)Ra0.02μm，加工精度可達(dá)±0.002mm，同時(shí)準(zhǔn)備時(shí)間短，使用成本也較低，因此多用于中間和最終加工工序。
　　(3)電火花表面合金化技術(shù)。
　　此外，可視為電火花加工技術(shù)反向延伸技術(shù)的電火花表面合金化技術(shù)也是大飛機(jī)結(jié)構(gòu)功能件表面改性中應(yīng)用較多的一種工藝，其本質(zhì)是將一種作為電極的導(dǎo)電材料在另外一種作為基體的導(dǎo)電材料的表面進(jìn)行合金化冶金反應(yīng)，形成一種新的合金層[7]。從而改變或提高作為基體的導(dǎo)電材料的表面質(zhì)量、表面硬度及其他特性的工藝方法。通過(guò)此技術(shù)，能夠有效地提高零件的表面性能，如耐磨性、防腐蝕性、增強(qiáng)表面硬度等性能，從而達(dá)到使零件減重、延壽和增進(jìn)使用性能的目的。
　　電火花表面合金化技術(shù)主要用于起落架收放作動(dòng)筒、襟翼作動(dòng)筒、環(huán)控系統(tǒng)搖臂等具有耐磨需求的功能件的表面改性。