【正文】 過再一次將注意力集中于跨越整個產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新， NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實。 NX 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識，根據(jù)已知準則來確認每一設(shè)計決策。 NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動產(chǎn)品革新。 如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 來自 UGS PLM 的 NX 使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標。 UG 的概況 UG 為 user guide 的簡寫，意思：用戶指南。汽車行業(yè)一般通用是 UG 用的比較多，但是也有很多公司用 Pro/E 和 CATIA 。 Pro/ENGINEER 軟件是美國參數(shù)技術(shù)公司PTC 推出的新一代 CAD/CAE/CAM 軟件，具有基于特征、全參數(shù)、全相關(guān)、單一數(shù)據(jù)庫等特點。價格高，市場占有率比較少。 CATIA 的曲面造型功能體現(xiàn)在它提供了極豐富的造型工具來支持用戶的造型需求。最早應(yīng)用于航空工業(yè)，最大的標志客戶就是美國波音公司，波音公司通過 CATIA 建立起了一整套的無紙飛機生產(chǎn)系統(tǒng)，去得了重大的成功。 HS664 銑削中心如圖 36 所示 圖 36 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 3 三維軟件 三維制圖軟件介紹 現(xiàn)在的畫圖軟件眾多， AutoCAD 是美國 Autodesk 企業(yè)開發(fā)的一個交互式繪圖軟件，是用于二維及三維設(shè)計、繪圖的系統(tǒng)工具，用戶可以使用它來創(chuàng)建、瀏覽、管理、打印、輸出、共享及準確復(fù)用富含信息的設(shè)計圖形。 2. HS664 高速銑削中心是床身及工作臺固定式機床，寬刀軌和低重心，實現(xiàn)機床的高剛性，適合線軸的高速運動，坐標采用精密的線性刀軌和滾珠絲杠，并采用全數(shù)字交流驅(qū)動技術(shù)，可在 秒內(nèi)使坐標的移動速度由 0 曾加至 30m/min。 數(shù)控加工機床的選擇 綜上所述選擇 HS664 高 速銑削中心作為加工飛機接頭零件的數(shù)控設(shè)備。 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 6. 合理采用真空夾具的裝夾方式，真空夾具即可以起到支撐作用，又可以起到吸附作用，對防止、抑制切削過程中的切削震動很有幫助，是目前提供薄壁零件側(cè)壁加工質(zhì)量的有效手段。 4. 對于大型復(fù)雜的薄壁零件的裝夾，應(yīng)考慮滿足加工時能提供較好的定位和支撐，外輪廓進行加工時能連續(xù)進行切削等要求。 2. 對剛性較差的零件采用超定位方式定位，特別是在共性薄弱處要加支撐，以提高工件的工藝剛度。這種方法特別適合于大懸伸、小直徑刀具。在圓角加工過程中，由于刀具與工件接觸長度大，切削力比正常加工側(cè)壁要大得多， 正常加工時需要減少進給速度。采用分層對稱加工的走刀路徑，可以使加工變形相互抵消，殘余應(yīng)力均勻?qū)ΨQ釋放，獲得良好的加工精度，在精加工過程中，常常需要處理大量設(shè)計要求的圓角特征。在兩次插銑走刀之間留下尖端，需要用另一把立 銑刀清除。 （ 3）在加工深槽、小槽寬和深腔體型腔時，應(yīng)采用鉆削或插銑的方式。這種加工策略不需要鉆孔，采用一把小主偏角的高進給可轉(zhuǎn)位銑刀，進行小切深大進給快速走刀加工，也可以采用插銑軸向進刀的方式進行深腔體側(cè)壁加工。每次走刀到轉(zhuǎn)角部位切削刃所受到的載荷突然增大，需要減小進給 50%。在銑削過程中，走刀路徑以圓弧走刀路徑為主，可以獲得平穩(wěn)的切削力。航空合金整體結(jié)構(gòu)框體的粗加工中，必須采用適合的加工路徑才能實 現(xiàn)高速切削，走刀路徑的主要策略總結(jié)分析如下： （ 1）在較淺的大型腔加工過程中，鉆削和銑削相結(jié)合的方法可以獲得最有效的材料去除率，應(yīng)用于型腔輪廓特征較簡單，在腔體加工過程中可以實現(xiàn)一層層材料連續(xù)去除的零件。在加工弱剛性腹板時，應(yīng)采用螺旋下刀，由內(nèi)向外分層環(huán)切的方法，并在最后一刀采用較大軸向切深，保證腹板剛性。 3）軸向切深和徑向切深 在切削加工系統(tǒng)剛性較弱的情況下，軸向切 深和徑向切深的選取要滿足加工穩(wěn)定性的約束。在航空整體薄壁零件加工過程中，選擇較高的切削速度有利于降低切削力，減小加工變形，并獲得較大的進給沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 速度，有利于切削熱的迅速釋放，降低工件溫度，控制加工熱變形。采用較高的切削速度，可以提高生產(chǎn)效率，減少加工過程中積屑瘤的形成，提高表面加工質(zhì)量。 3）螺旋角 銑削航空鋁合金由于切削用量較大，刀具需要較大的容屑空間，選用螺旋角有利于排屑和保證刀具切削刃強度。 2）后角 由于航空鋁合金彈性模量較小，已加工回彈較大，后角較小會加劇后刀面和已加工表面的摩擦和擠壓，使大量切屑黏附在后刀面上，加劇后刀面磨損。前角增大時，刀屑接觸面積減少，積屑瘤和刀尖黏附現(xiàn)象減小。航空航天領(lǐng)域 合金 和超高強度鋼結(jié)構(gòu)件實現(xiàn)高速高效加工對刀具的強度、耐熱性和刃口質(zhì)量的穩(wěn)定性要求高，因而對刀具基體材料、涂層材料、刀具幾何結(jié)構(gòu)與刃口微觀尺寸之間關(guān)系進行優(yōu)化成為關(guān)鍵。高性能刀具呈現(xiàn)高效、高精度、高可靠性和專用化技術(shù)特點。 航空鋁合金高速切削關(guān)鍵策略 航空鋁合金高速切削刀具選擇 根據(jù)航空鋁合金切削加工性較好的特點，一般情況下采用高速切削技術(shù)進行加工。大型客機機翼梁、長桁、椽條、框肋、沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 大型帶肋壁板、接頭和骨架等主承力構(gòu)件均采用整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。從 20世紀 50 年代開始，已經(jīng)在航空制造領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用，當代先進大型飛機為了大幅減輕結(jié)構(gòu)重量大量采用復(fù)合材料， 合金 與復(fù)合材料的強度、剛度匹配較好，由于兩者電位比較接近，不易產(chǎn)生電偶腐蝕，因此相應(yīng)部位的結(jié)構(gòu)件和緊固件也均需采用 合金 。 隨著材料制備技術(shù)和先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展，突破了成本和加工對于合金在航空結(jié)構(gòu)件中應(yīng)用的制約，合金在飛機結(jié)構(gòu)件中的用量不斷提 高。先進航 空材料是航空產(chǎn)品實現(xiàn)所期望的技術(shù)性能、使用壽命和可靠性的技術(shù)基礎(chǔ)，具有高比強度和比剛度、低密度、良好的耐腐蝕性能和優(yōu)越的抗疲勞性能等特點。關(guān)于難加工材料高速切削的研究，對推動我國金屬加工業(yè)、機床和刀具制造業(yè)的發(fā)展具有重要意義。 高速高效切削加工技術(shù)因其突出的優(yōu)點，已進入難加工材料加工領(lǐng)域。采用高速切削技術(shù)加工模具可以取代傳統(tǒng)的磨削、電火花加工，在減少加工準備時間、縮短工藝流程、縮短制造周期、提高生產(chǎn)效率方面都具有極大的優(yōu)勢。 而近年來，利用高速切削技術(shù)加工難加工材料取得了一些顯著的成效，尤其是在模具加工行業(yè)。國外在 高速切削加工時，采用小切削量、高切削速度代替?zhèn)鹘y(tǒng)大切削量、低切削速度，提高了加工效率和加工精度，加工時間約減少 80%，而尺寸精度和表面質(zhì)量都大幅度提高。高速切削加工可在大幅提高加工效率的同時獲得良好的加工表面質(zhì)量，打破了傳統(tǒng)額加工效率與精度之間的矛盾，可滿足航空航天、汽車、發(fā)電裝備等行業(yè)精密復(fù)雜等零部件的優(yōu)質(zhì)、高效、低成本、環(huán)保的加工需求。 高速切削技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀 高速切削技術(shù)具 有隨切削速度提高，切削力降低、切削溫度的增加逐漸變緩、加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率提高、制造成本減少、產(chǎn)品開發(fā)周期縮短等優(yōu)勢。然而由于實際生產(chǎn)中缺乏相應(yīng)的高速切削機理、工藝技術(shù)的基礎(chǔ)研究作為基礎(chǔ)和缺乏穩(wěn)定可靠的技術(shù)指導(dǎo)，使得多數(shù)高速切削機床主軸轉(zhuǎn)速偏低，不少應(yīng)用工藝中仍然采用傳統(tǒng)的切削用量進行切削，從而遠未發(fā)揮高速切削技術(shù)所固有的潛在優(yōu)勢，造成機床利用率低、生產(chǎn)成本高。隨著高速高性能機床、超硬耐磨和耐熱刀具材料等關(guān)鍵技術(shù)的進步，高速切削技術(shù)作為一項高新技術(shù)得到了迅速發(fā)展。其中高速切削加工的研究十分全面，切削速度范圍高達 7600m/min 和 73000m/min（使用彈道試驗法）；切削的材料包括鋼、鑄鐵、鉛、黃銅、鋁合金等；切削用的刀具材料包括碳素工具鋼、高速鋼、金屬碳化物、氧化物系列材料等。 3）高速切削應(yīng)用探索階段（ 1972~1978 年） 20 世紀 70 年代， 研究小組對高速切削加工在鋁合金和鎳鋁銅合金中使用的生產(chǎn)模式進行了研究，在試驗和應(yīng)用研究領(lǐng)域取得了積極的進展，試制出轉(zhuǎn)速達 18000r/min、功率為 25 馬力的臥式高速加工中心。 1958 年， 進行了切削速度范圍較廣的切削試驗，得出切削速 度的提高有助于表面加工質(zhì)量的改善的結(jié)論（尤其是對鋁合金）。 1949 年，美國工程師 Willian Coomly 發(fā)現(xiàn)切削功率歲轉(zhuǎn)速下降的現(xiàn)象。 總而言之，高速切削的最終目的是提高加工效率和降低成本，這是因為單位時間材料切除率高（正比于切削速度進給量切削深度），切削加工時間減少，成本降低。 （ 7）刀具壽命受影響。 （ 6）環(huán)保。可獲得高的加工精度和低的表面粗糙度，在一點 條件下，還可對硬表面進行加工，從而使工序集約化。刀具激振頻率遠離工藝系統(tǒng)固有頻率，不易產(chǎn)生振動；又沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 由于切削力小、熱變形小、殘余應(yīng)力 小，易于保證加工精度和表面質(zhì)量。加工過程迅速，絕大多數(shù)切削熱被切削帶走，工件積聚熱量極少，溫升低，適合于加工熔點低、易氧化和易于產(chǎn)生熱變形的零件，可提高加工精度。工件受力變形小，適于加工弱剛性的薄壁細長件。 （ 2）切削力小。與常規(guī)切削加工相比，高速切削加工發(fā)生了本質(zhì)性的飛躍，其主要特點包括： （ 1）加工效率高。有德國達姆施塔特工業(yè)大學(xué)生產(chǎn)工程與機床研究所（ PTW）提出，高禹普通切削速度 5~10 倍的切削加工為高速切削加工，并提出按主軸最高轉(zhuǎn)速與最高移動速度構(gòu)成的相應(yīng)范圍，劃分出傳統(tǒng)切削、高去除率切削（ HVM）和高速切削（ HSM）三個加工區(qū)域。由于不同的加工方式、不同的工件材料有不同的高速加工范圍，因而應(yīng)根據(jù)不同的加工材料，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，確定不同的高速加工速度范圍。高速切削加工技術(shù)中的“高速”，通常用切削線速度進行界定，是一個相對的概念，不能簡單地定義為某一具體的切削速度。對它做好良好的維護與維修，是數(shù) 控機床的關(guān)鍵。對它做好良好的維護與維修，是數(shù)控機床的關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上 再借助以太網(wǎng)與企業(yè)上層的 CAD／ MRP(EPR)等系統(tǒng)聯(lián)接，實現(xiàn)整個企業(yè)的信息集成，建立了智能網(wǎng)絡(luò)化工廠。智能生產(chǎn)中心由 CAM— WARE 輔助制造編程系統(tǒng)、智能化日程管理系統(tǒng)、智能化工具管理系統(tǒng)、智能化監(jiān)控系統(tǒng)組成。整個工廠實行計算機網(wǎng)絡(luò)智能化管理。 智能化 21 世紀的 CNC 系統(tǒng)將是一個高度智能化的系統(tǒng)，具體指系統(tǒng)應(yīng)在局部或全部實現(xiàn)加工過程自適應(yīng)、自診斷、自調(diào)整；多媒體人機接口使用戶操作簡單，智能編程使編程更加直觀，不僅可以使用多種高級語言編程，還可用類自然語言編程；加工數(shù)據(jù)的自生成及智能數(shù)據(jù)庫；智能監(jiān)控等。 網(wǎng)絡(luò)化 實現(xiàn)多種通迅協(xié)議，既滿足單機需要，又能滿足 FMC、 FMS、 CIMS 對基層設(shè)備的要求，同時便于形成“全球制造”的基礎(chǔ)單元。通過重構(gòu)，編輯，系統(tǒng)的組成視需要可大可小；功能可專用也可通用，功能價格比可調(diào)；可以集成用戶的技術(shù)訣竅，形成名牌產(chǎn)品。目前，再進一步提高單元柔性自動化加工的同時，正努力向單元柔性和系統(tǒng)柔性化發(fā)展，如體現(xiàn)系統(tǒng)柔性化的 FMC 和 FMS發(fā)展迅速。提高數(shù)控系統(tǒng)可靠性通?？刹捎萌哂嗉夹g(shù)，故障診斷技術(shù)，自動檢錯、糾錯技術(shù)，系統(tǒng)恢復(fù)技術(shù)，軟件可靠性技術(shù)等技術(shù)。新材料及新零件的出現(xiàn)，更高精度要求的提出等都需要超精 密加工工藝，發(fā)展新型超精密加工機床，完善現(xiàn)代超精密加工技術(shù)，以適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展。超精密加工主要包括超精密切削（車、銑）、超精密磨削、超精密研磨拋光以及超精密特種加工（三束加工及微細電火花加工、微細電解加工和各種復(fù)合加工等）。 從精密加工發(fā)展到超精密加工（特高精度加工），是世界各工業(yè)強國致力發(fā)展的方向。在減少 CNC 系統(tǒng)誤差方面，通常采用提高數(shù)控系統(tǒng)分辨率，使 CNC 控制單元精細化，提高位置檢測精度以及在位置伺服系統(tǒng)中為改善伺服系統(tǒng)的相應(yīng)特征，采用前饋和非線性控制 的方法。它包括機床制造的幾何精度和機床使用的加工精度兩方面。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。 可通過高速運算技術(shù)、快速插補運算技術(shù)、超高速通信技術(shù)和高速主軸等技術(shù)來實現(xiàn)高速化。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機械產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進，對零件加工質(zhì)量的要求也越來越高。 process planning 沈陽航空航天大學(xué)北方科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................................... 5 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢 ........................................................................................ 5 高速切削技術(shù)的發(fā)展狀況及在航空零件中的應(yīng)用 ............................................... 7 飛機接頭零件加工裝夾方案優(yōu)化 .......................................................................