【正文】 作用?，F(xiàn)在大量采用鋁合金、鈦合金、耐高 溫合金、高強(qiáng)度鋼、復(fù)合材料等。先進(jìn)制造技術(shù)廣泛地運(yùn)用到國內(nèi)外的航空航天制造業(yè)。 、數(shù)控加工技術(shù)在航空工業(yè)中的應(yīng)用及存在的問題 航空航天設(shè)備制造業(yè)主要包括飛機(jī)制造、航空航天器制造兩大部分，由于隨著人類科學(xué)不斷進(jìn)步，社會向前發(fā)展，航空航天制造業(yè)的技術(shù)水平和生產(chǎn)能力不但是一個國家制造業(yè)的實力標(biāo)志，而且是國防科技工業(yè)現(xiàn)代化水平的綜合體現(xiàn)。為了提高零件強(qiáng)度和工作可靠性，主要采用整體毛坯件和整體薄壁結(jié)構(gòu)。在目前的發(fā)展趨勢中大量的新型材料、新結(jié)構(gòu)已在航空航天產(chǎn)品中得 到應(yīng)用；國防需要以及市場競爭要求航空航天產(chǎn)品的研制周期和生產(chǎn)周期大大縮短；此外，要求最終產(chǎn)品的全生命周期使用成本不斷降低。數(shù)控工藝程編準(zhǔn)備周期過長已經(jīng)成為高效數(shù)控加工過程中的薄弱環(huán)節(jié)，已不能適應(yīng)新形勢下客戶和市場的需要，所以迫切要求對工藝程編技術(shù)進(jìn)行技術(shù)革新，提高工藝程編的效率和質(zhì) 量。發(fā)達(dá)國家數(shù)控機(jī)床約占機(jī)床總量的 40%，在航空航天制造企業(yè)中，數(shù)控機(jī)床的比例則要高許多，有的高達(dá) 80%以上。航天產(chǎn)品的彈 /箭 /星載設(shè)備主要為控制、導(dǎo)引、探測部件等高精度的精密儀器與機(jī)械，對數(shù)控技術(shù)與裝備的要求主要是：精密數(shù)控車床和車削中心、高精度萬能數(shù)控磨床、數(shù)控光學(xué)坐標(biāo)磨床和成形磨床、高精度數(shù)控電火花加工機(jī)床等。首先根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及要求，結(jié)合來源單位的設(shè)備擁有情況，分析其 加工工藝，詳細(xì)設(shè)計工序，并編寫數(shù)控加工程序，最后對重要工序的夾具進(jìn)行研究設(shè)計?，F(xiàn)已 AXXX 型飛機(jī)的防扭臂為例說明防扭臂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 由于航空設(shè)備質(zhì)量要求輕，一般采用輕質(zhì)量金屬，唱采用鋁合金。相比之下，下列一些加工內(nèi)容則不宜選擇數(shù)控加工： ①需要通過較長時間占機(jī)調(diào)整的加工內(nèi)容 ，如：零件的粗加工，特別是鑄、鍛毛坯零件的基準(zhǔn)平面、定位面等部位的加工等； ②必須按專用工裝協(xié)調(diào)的孔及其它加工內(nèi)容。 (1) 對尺寸標(biāo)注的分析 工件圖樣用尺寸標(biāo)注確定零件形狀 、結(jié)構(gòu)大小和位置要求，是正確理解零件加工要求的主要的依據(jù)。 (2) 公差要求分析 分析零件圖樣上的公差要求，以確定控制其尺寸精度的加工工藝。如沿 X 坐標(biāo)軸運(yùn)動的方向線與其主軸軸線不垂直時，則無法保證垂直度這一位置公差要求。 零件的加工件數(shù)，對裝夾與定位、刀具選擇、工序安排及走刀路線的確定等都是不可忽視的因素。由此可見，零件結(jié)構(gòu)工藝性涉及面很廣，具有綜合性，必須全面綜合地分析。 （ 一 ） 常見的毛坯種類 常見的毛坯種類有以下 幾種： 鑄件 對形狀較復(fù)雜的毛坯，一般可用鑄造技術(shù)制造。 型材 型材主要有板材、棒材、線材等。 其它毛坯 其它毛坯包括沖壓件，粉末冶金件，冷擠件，塑料壓制件等。 （ 三 ） 毛坯的形狀及尺寸 毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達(dá)到減少機(jī)械加工的勞動量，力求達(dá)到少或無切削加工 。對于鍛件應(yīng)考慮鍛造圓角和模鍛斜度。 現(xiàn)有生產(chǎn)條件：要考慮現(xiàn)有的毛坯制造水平和設(shè)備能力。 各種加工機(jī)床都有其最佳加工的典型零件。 (4) 考慮主電機(jī)功率及進(jìn)給驅(qū)動力等 使用數(shù)控機(jī)床加工時，常常是粗、精加工在一次裝夾下完成。選擇的設(shè)備一個是要少出故障，同時還要考慮排除故障要及時。選用時以夠用為原則，同時考慮換刀時間、相配的刀具系統(tǒng)。對于加工內(nèi)容 很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)將加工部位分成幾個部分，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 22 綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結(jié)構(gòu)與工藝性、機(jī)床的功能、零件數(shù)控加工內(nèi)容的多少、安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況靈活掌握。 由于防扭臂的單雙耳片孔的形狀尺寸、單耳片軸線與雙耳片軸線的距離及平行度都有較高精度要求，因此在單雙耳片孔加工之前應(yīng)進(jìn)行中間孔的加工以及基準(zhǔn)面的加工以獲得孔加工的定位基準(zhǔn)，同時對零件減輕腔的加工又應(yīng)該以單雙耳片孔為定位基準(zhǔn)一保證兩面減輕腔尺寸的一致性。 ④夾緊力應(yīng)力求通過靠近主要支承點(diǎn)或在支承點(diǎn)所組成的三角 形內(nèi)。其原則是： 1)在機(jī)床上找正容易。有時零件上沒有合適的孔，也可以加工工藝孔用來對刀。例如在大量生產(chǎn)時采用特殊刀具，可能是合算的，而在單件或小批量生產(chǎn)時，選擇標(biāo)準(zhǔn)刀具更適合一些。 （ 7）工件材料 工件材料將決定刀具材料和切削部分幾何參數(shù)的選擇，刀具材料與工件的加工精度、材料硬度等有關(guān)。同時，同一批刀具在切削性能和刀具壽命方面一定要穩(wěn)定，以便實現(xiàn)按刀具使用壽命換刀或由數(shù)控系統(tǒng)對刀具壽命進(jìn)行管理。 三、 刀具的選擇方法 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響零件的加工質(zhì)量。如果粗、精加工選擇相同的刀具，建議粗加工時選用精加工淘汰下來的刀具，因為精加工淘汰的刀具磨損情況大多為刃部輕微磨損，涂層磨損修光，繼續(xù)使用會影響精加工的加工質(zhì)量，但對粗加工的影響較小。對粗精加工平面、鉆、鉸、鏜孔等不同的切削用量都應(yīng)編入加工程序。而使用圓鼻刀進(jìn)行加工，刀具直徑應(yīng)扣除刀尖的圓角部分，即 d=D2r，（ D 為刀具直徑， r 為刀尖圓角半徑），而 L 可以取得（ ～ ） d。 4．主軸轉(zhuǎn)速 n 主軸轉(zhuǎn)速的單位是 r/min，一般根據(jù)切削速度 VC 來選定。進(jìn)給速度可以按下面公式進(jìn)行計算： 其中： Vf 表示工作臺進(jìn)給量，單位 為 mm/min； n 表示主軸轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分； z 表示刀具齒數(shù)，單位為齒； fZ 表示進(jìn)給量，單位為 mm/齒； fz值由刀具供應(yīng)商提供。 由于防扭臂的材料為鋁合 金，因此參考資料選擇硬質(zhì)合金刀具為刀具材料LC4。在本次設(shè)計中主要編制了工藝流程圖，填寫了工序卡。各道工序的加工內(nèi)容及工序圖如下，切削用量等其他具體信息見附錄工序卡 附錄工序卡 2。85 孔和 34 基準(zhǔn)面定位，采用專用夾具。50/R8 轉(zhuǎn)位刀） 銑中間 平面 （ 216。 加工內(nèi)容：將零件在夾具上定位，加工時孔找正，同時復(fù)查 61 尺寸，明確端面余量的分布，按圖 10 加工孔 216。 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 33 工步順序和刀具： 粗鏜孔 （ 26RAC5370B 刀柄 BT50Q16140 接桿 SP262660 SP262660） 半精鏜孔 （ 26RAC5370B 刀柄 BT50Q16140 接桿 SP262660 SP262660 為保證兩孔的同軸度，接上刀桿，一次完成兩個同軸孔的加工） 精鏜孔 216。這可以分為手工編程和自動編程兩類。 N03 G00 G90 G54 X0 Y0 Z30。 N19 G01 Z42 F150。 N15 G01 Z27 F150。字母、數(shù)字和符號統(tǒng)稱為字符。52 孔 （專用刀具） 工序圖 34：粗線所示為加工內(nèi)容。80H7， 216。 定位：上一道工序所加工的 25 基準(zhǔn)面及 216。 步序順序及刀具： 去除上表面余量 （ 216。 工序圖：圖 31，粗線所示為加工內(nèi)容。這里只對其中四道數(shù)控加工的工序進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。常見的技術(shù)文件有數(shù)控加工工序卡、數(shù)控加工程序說明卡、數(shù)控加工走刀路線圖等。 在實際的加工過程中，可能對各個切削用量參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如使用較高的進(jìn)給速度進(jìn)行加工，雖然刀具的壽命有所降低，但節(jié)省了加工時間，反而能有更好的效益。 Vf 的增加也可以提高生產(chǎn)效率，但是刀具的耐用度也會降低。另外，切削速度 VC 值還要根據(jù)工件的材料硬度來作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。在粗加工中，步距取得大有利于提高 加工效率。刀具的具體尺寸根據(jù)加工內(nèi)容的尺寸而定。 （ 2）根據(jù)零件的加工階段選擇刀具。 （ 6）斷屑及排屑性能好。 （ 2）切削性能好。 （ 5）加工表面粗糙度 加工表面粗糙度影響刀具的結(jié)構(gòu)形狀和切削用量，例如毛坯粗銑加工時，可采用粗齒銑刀，精銑時最好用細(xì) 齒銑刀。對數(shù)控刀具總的要求是安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好，在此基礎(chǔ)上綜合考慮工件材料的切削性能，機(jī)床的加工能力，數(shù)控加工工序的類型，切削用量以及與機(jī)床和數(shù)控裝置工作范圍有關(guān)的諸多因素。為了提高零件的加工精度，對刀點(diǎn)應(yīng)盡可 能選在零件的設(shè)計基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。 對刀點(diǎn)的確定 對刀點(diǎn)是工件在機(jī)床上找正、裝夾后，用于確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床坐標(biāo)系中位置的基準(zhǔn)點(diǎn)，同時也是數(shù)控 加工中刀具相對工件運(yùn)動的起點(diǎn)。 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 23 ②當(dāng)成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，但應(yīng)力求結(jié)構(gòu)簡單。 3）以相同定位、夾緊方式或用同一把刀具加工的工序，最好接連進(jìn)行，以減少重復(fù)定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)。 （ 3）在同一次安裝中進(jìn)行的多道工序，應(yīng)先安排對工件剛性破壞小的工序。因此程序不能太長，一道工序的內(nèi)容不能太多。按加工零件的復(fù)雜程度，一般選取 8~12 把刀已足夠（其中包括備用刀）。 (6) 考慮設(shè)備運(yùn)行的可靠性 設(shè)備故障是最令人頭痛的問題，特別是同類設(shè)備臺數(shù)少時，設(shè)備故障將直接影響生產(chǎn)。 (3)考慮機(jī)床規(guī)格 主要是指機(jī)床的工作臺尺 寸以及運(yùn)動范圍等。例如考慮數(shù)控機(jī)床的加工目標(biāo)是為了加工復(fù)雜的零件？還是為了提高加工效率？是為了提高精度？還是為了集中工序，縮短周期？或是實現(xiàn)柔性加工要求？有了明確的目標(biāo)，有針對性地選用機(jī)床，才能以合理的投入，獲得最佳效果。又湖南工業(yè)大學(xué)專科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 如車床開合螺母外殼，它由 兩個零件合成一個鑄件，待加工到一定階段后再切開，以保證加工質(zhì)量和加工方便 （四） 選擇毛坯的原則： （ 1）選擇原則：毛坯的形狀和尺寸應(yīng)盡量接近零件的形狀和尺寸，以減少機(jī)械加工。對于單件小批生產(chǎn)，鑄件上直徑小 30mm 和鑄鋼件上直徑小于 60mm 的孔可以不鑄出。一般用途的階梯軸，如各段直徑相差不大，可選用圓棒料；如各段直徑相差較大，為減少材料消耗和機(jī)械加工的勞動量，則宜采用鍛造毛坯，尺寸大的零件一般選擇自由鍛造，中小型零件可考慮選擇模鍛件。其優(yōu)點(diǎn)是制造簡單、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料、減輕重量。模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。 二、毛坯的選擇 毛坯種類的選擇不僅影響毛坯的制造技術(shù)及費(fèi)用，而且也與零件的機(jī)械加工技術(shù)和加工質(zhì)量密切相關(guān)。 零件的結(jié)構(gòu)工藝性分析： （ 1）零件結(jié)構(gòu)工藝性： 是指所設(shè)計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性。 物理因素是與被加工材料性質(zhì)和 與切削機(jī)理相關(guān)的因素。除工藝系統(tǒng)誤差外，還包括程序編制的坐標(biāo)數(shù)據(jù)值、刀具補(bǔ)償值、刀具磨損補(bǔ)償值的誤差等。當(dāng)發(fā)生以上各項缺陷時，應(yīng)向圖樣 的設(shè)計人員或技術(shù)管理人員及時反映，解決后方可進(jìn)行程序編制工作。 2）對零件圖進(jìn)行數(shù)控加工工藝性分析 對適合數(shù)控加工的工件圖樣進(jìn)行分析，以明確數(shù)控機(jī)床加工內(nèi)容的加工要求。在選擇時，一般可按下列順序考慮： 湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 14 ①通用機(jī)床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容，例如葉片、較復(fù)雜的模具內(nèi)腔或外形、非圓齒輪、凸輪的加工等； ②通用機(jī)床難加工、質(zhì)量也難保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容； ③通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動強(qiáng)度大的內(nèi)容，一般在數(shù)控機(jī)床尚存在富余加工能力的基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇。 由于防扭臂為航空航天設(shè)備上的零件，因此防扭臂的精度等級較高，此AXXX 防扭臂其同軸孔的同軸度要求達(dá)到 ，單耳片軸線與雙耳片軸 線的平行度公差值 小于 ，且單耳片端面與孔的中心線垂直度小于 。 、防扭臂的結(jié)構(gòu) 防扭臂的大概輪廓都為三角形，如下圖 21 所示。加工航天發(fā)射的運(yùn)載火箭、艙體等大件，需要 100t以上大噸位旋壓機(jī)，φ 3000mm以上 5 軸雙柱立式車銑中心、φ 16000mm 以上落地銑鏜加工中心、加工寬度2021mm 以上寬龍門 鏜銑加工中心等重型機(jī)床。飛機(jī)起落裝備所需材料比較特殊，起落支架采用高強(qiáng)度的鈦合會等材料，加工難度湖南工業(yè)大學(xué)?？飘厴I(yè)設(shè)計（論文） 9 大，其毛坯需要萬噸壓力機(jī)鍛造成型，機(jī)械加工需要數(shù)控落地銑鏜床、龍門 5軸聯(lián)動加工中心等設(shè)備。在航空航天產(chǎn)品制造過程中，對數(shù)控技術(shù)與裝備的需求呈現(xiàn)出以下六個特點(diǎn)：機(jī)械 加工的數(shù)控化率要求高，幾乎對各種類的數(shù)控機(jī)床都有需求；對數(shù)控機(jī)床利用率及數(shù)控加工效率要求高；數(shù)控加工已成為 CAD/CAPP/CAM 集成應(yīng)用及“無圖紙制造”的基礎(chǔ)；高速高精度數(shù)控切削加工已成為必然趨勢；要求對不同材料和結(jié)構(gòu)的零部件數(shù)控加工工藝及切削參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化；部分?jǐn)?shù)控技術(shù)與裝備具有專用性。 在與航空、航天以及電子等領(lǐng)域的制造企業(yè)合作過程中，我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代復(fù)雜產(chǎn)品制造過程中由于零件材料和結(jié)構(gòu)工藝的新特點(diǎn)，對數(shù)控機(jī)床設(shè)備能力和數(shù)控加工技術(shù)水平提出了更高的要求，企業(yè)的數(shù)控機(jī)床擁有量快速增長，加工設(shè)備的數(shù)控化率明顯提高，數(shù)控加工零件比例應(yīng)用面越來越廣泛，但是由于對新型數(shù)控機(jī)床和先進(jìn)數(shù)控加工技術(shù)掌握不夠，缺乏合理優(yōu)化的切削參數(shù)、加工工藝數(shù)據(jù)庫和數(shù)字化數(shù)控車 間管理系統(tǒng)，因此，數(shù)控機(jī)床應(yīng)用水平不高，數(shù)控加工質(zhì)量和效率都受到影響，尤其是在實際生產(chǎn)過程中數(shù)控加工應(yīng)用的綜合效率低，突出表現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床主軸開動率低、加工過程主軸功率利用率低、單位時間的材料去除率低。這些都意味著數(shù)控加工技術(shù)對飛機(jī)零部件制造事業(yè)起著至關(guān)重要的作用。 飛機(jī)結(jié)構(gòu)零件以其結(jié)構(gòu)尺寸大、理論外形復(fù)