Traitement de la tôle à haute résistance en alliage de titane

Compte tenu de la difficulté de couper des pièces de peau en alliage de titane de grande taille, à haute résistance et difficiles à usiner, nous avons mené des recherches itératives sur diverses méthodes de traitement de la tôle, reconstruit le flux de processus d'origine et résolu le problème de l'étirage à froid en introduction de la découpe laser, du fraisage CNC et d'autres méthodes de traitement. Les problèmes de précision du traitement causés par le retour élastique et les difficultés de traitement du fraisage manuel de matériaux à haute résistance optimisent l'efficacité de la production de divers maillons difficiles à traiter et réduisent le temps de traitement.

Dans la production et le traitement de pièces de peau en tôle, le processus de découpe est principalement une découpe manuelle. Pour la production et le traitement de matériaux en alliage d'aluminium, la découpe et le traitement de plaques d'une épaisseur inférieure à 3,0 mm sont plus appropriés, mais l'efficacité globale de la production et la précision de la production sont faibles. Avec la demande croissante de haute précision et de hautes performances dans les produits aéronautiques, l'application des alliages de titane, des alliages aluminium-lithium, de l'acier inoxydable et d'autres matériaux augmente progressivement. Le temps de traitement nécessaire à la découpe de pièces aux formes complexes, aux contours irréguliers, aux matériaux poreux et à haute résistance est long. Le traitement est plus difficile. Les pièces de peau de fuselage de grande taille, particulièrement traitées à partir de matériaux en alliage de titane, présentent une résistance élevée et une déformation de rebond importante en traction. Il est extrêmement difficile d’obtenir des formes précises par étirage à froid. Étant donné qu'une certaine compensation de marge de processus doit être prise en compte lors de la découpe laser et de la découpe CNC, l'efficacité de la production des pièces est réduite [1-6]. Cet article prend comme exemple des pièces de peau étirées à froid en alliage de titane de grande taille. En prenant en compte la compensation du processus, le temps requis pour différents processus de traitement de la tôle est comparé de manière exhaustive et le flux du processus est optimisé sur la base des résultats de la vérification pour améliorer l'efficacité des pièces de peau en alliage de titane difficiles à usiner. Efficacité de la production et précision de fabrication. Après vérification réelle de la production, le problème de traitement des pièces de peau typiques en alliage de titane difficiles à usiner illustrées à la figure 1 a été résolu et les principales difficultés de découpe et de traitement ont été éliminées. Grâce à l'optimisation itérative du flux de processus, le temps total de traitement du produit a été considérablement réduit par rapport à avant l'optimisation.

Figure 1 Pièces de peau typiques en alliage de titane difficiles à usiner

Les pièces de peau en alliage de titane comportent de nombreux trous, et certains des trous ont des formes spéciales telles que des formes en forme de L, ovales et rainurées. Le nombre d'ouvertures dans les pièces est réparti entre 21 et 24, et il existe de multiples repères de positionnement et relations de coordination mutuelle dans le processus d'assemblage. Cette pièce est extrêmement difficile à traiter et a une faible efficacité de production. Lors du processus de découpe des pièces, l'opérateur doit d'abord prépositionner, marquer chaque trou et la ligne de contour de la pièce, découper grossièrement le contour et trouver les points de positionnement de chaque ouverture, puis marquer avec précision la ligne, puis terminer le fraisage. par la main. Le processus de production est long et la transformation prend beaucoup de temps. Le tableau 1 répertorie le temps de traitement effectif requis pour chaque station en production réelle. Le temps de traitement effectif moyen requis pour les quatre types de parties de peau est relativement long, 33,75 heures. Dans la plupart des cas, 2 ou 3 personnes sont nécessaires pour le traitement collaboratif, ce qui entraîne une faible efficacité de production.

Tableau 1 Temps de traitement effectif requis pour chaque poste en production réelle (unité : h)

À partir du temps de traitement effectif requis pour chaque station indiqué dans le tableau 1, il est facile de constater que le temps requis pour la découpe (ébauche et fraisage fin) représente 78 % du processus de goulot d'étranglement. Autrement dit, le point clé pour améliorer l'efficacité de l'organisation de la production de produits est le maillon de coupe. . Afin de résoudre le problème de la découpe difficile, il est prévu d'introduire la méthode de découpe CNC, de reconstruire le flux du processus et d'optimiser progressivement et de manière itérative la méthode du processus. Introduisez la découpe laser pour l’optimisation. Étant donné qu'il existe de nombreuses relations de coordination entre la découpe de la position des trous de la pièce et l'assemblage, et que le retour élastique de l'étirage à froid provoque de grands écarts dans la précision de la forme de la pièce, une marge est conservée pendant le processus de mise en œuvre pour éviter la génération de chutes.

En optimisant le lien entre la découpe manuelle et la découpe laser, le temps de traitement effectif requis par la station de découpe a été réduit. Le tableau 2 répertorie le temps de traitement effectif requis par chaque station après la première optimisation de la méthode de traitement. On peut constater que les parties 1 et 2 ont réduit le temps de traitement total requis de 21,9 % et que le temps de traitement total requis pour les parties 3 et 4 a été réduit de 16,9 %. Cependant, le temps de traitement requis pour les pièces est encore long et la marge restante entraîne une charge de travail importante pour le marquage manuel précis et le fraisage fin manuel. , l'intensité du travail est trop élevée.

Tableau 2 Temps de traitement effectif requis pour chaque station de la méthode de découpe laser (unité : h)

Le temps de production et de transformation de ces quatre parties de peau est encore trop long. La deuxième méthode de processus a été optimisée pour le fraisage CNC, ce qui a réduit la charge de travail de marquage, de découpe grossière et de fraisage fin à la seule ligne de contour, tandis que la position et la taille du trou ont été assurées par le fraisage CNC pour garantir la précision. La vérification du processus a révélé que le temps de traitement requis pour l'ensemble du processus a rebondi, les principales stations concernées étant la découpe manuelle des formes et le fraisage fin manuel des formes. Le tableau 3 répertorie le temps de traitement effectif requis pour chaque station après l'optimisation de la méthode de processus de fraisage CNC. Par rapport aux premiers résultats d'optimisation, le temps de traitement total requis pour les parties 1 et 2 a augmenté de 8 %, et le temps de traitement total requis pour les parties 3 et 4 a augmenté de 1,7 %. En analysant les raisons de l'augmentation du temps de traitement effectif, la raison principale est que le temps de fraisage CNC > le temps total réduit par l'optimisation des autres postes de travail. Le positionnement CNC, l'ajustement de la surface et les liaisons d'inspection prennent beaucoup de temps et nécessitent des ajustements supplémentaires.

Tableau 3 Temps de traitement effectif requis pour chaque station de la méthode de fraisage CNC (unité : h)

Combiné avec les résultats d'optimisation de la méthode de découpe laser, dans la troisième optimisation du processus, le lien de forme de découpe grossière manuelle de la méthode de fraisage CNC a été optimisé dans la forme de découpe grossière au laser. La découpe grossière au laser peut minimiser la marge du processus de fraisage de la pièce. D'une part, cela réduit le temps nécessaire à la découpe manuelle de la forme, et en même temps, cela augmente également indirectement considérablement le temps de traitement du fraisage fin manuel de la forme. Le tableau 4 répertorie le temps de traitement effectif requis pour chaque station de la méthode de fraisage laser + CNC. En comparant les résultats d'optimisation, il s'avère que l'effet d'optimisation global est évident et que le temps total de traitement du produit est réduit respectivement de 37,5 % et 40,8 % par rapport à avant l'optimisation.

Tableau 4 Temps de traitement effectif requis pour chaque station de la méthode de fraisage laser + CNC (unité : h)

Cet article vise les difficultés de découpe et la faible efficacité de production des pièces à peau poreuse en alliage de titane, reconstruit le flux de processus et optimise progressivement la méthode de traitement. Dans le but de conserver les surépaisseurs d'usinage, différentes méthodes de traitement de la tôle ont été vérifiées, le temps requis pour le processus a été comparé de manière exhaustive et le flux de processus optimal a été déterminé. Enfin, une méthode combinant découpe laser grossière de la forme extérieure et fraisage CNC du trou intérieur a été utilisée pour résoudre le problème. Le problème de l'usinage difficile des pièces est éliminé et le temps d'usinage est considérablement réduit.