【正文】 合金、鈦合金、耐高溫合金、高強度鋼、復合材料等。 就拿飛機 起落架 來說，起落架 的主要材料是高強度鋼、鋁合金、鈦合金等，隨著飛機制造技術的發(fā)展，更輕、強度更高、體積更大已經(jīng)形成了一個趨勢。從傳統(tǒng)機床到數(shù)控機床、多軸加工中心以及現(xiàn)在的車銑中心，隨著機床技術以及零件材料的進步，加工工藝也在逐步地發(fā)生變化；對刀具的要求也是不 斷提高的，其中有一些典型例子：傳統(tǒng)鉆 — 擴 — 鉸，到如今的粗、精鏜孔；傳統(tǒng)的長鉆頭兩頭鉆深孔，到如今的深孔槍鉆一次完成 ； 傳統(tǒng)的成型板鉆加工深孔底部形狀，到如今深孔鏜刀多次走刀車內(nèi)孔形狀； 傳統(tǒng)的玉米銑刀逐步被高進給、小切深的刀具替代；傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金銑刀精銑輪湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 7 廓，到如今可換式精銑刀加工 等等。當今航空航天產(chǎn)品在結(jié)構的設計、產(chǎn)品的功能和性能以及產(chǎn)品的質(zhì)量與可靠性等方面都有很高甚至是苛刻的要求。先進制造技術廣泛地運用到國內(nèi)外的航空航天制造業(yè)。這也就對航空航天產(chǎn)品的制造技術提出了更高的要求。 航空航天設備業(yè)既有國家政策的大力扶持，又具有未來相對確定的業(yè)績預期，同時產(chǎn)業(yè)整合方興未艾，在新機遇下將加速發(fā)展。 目前飛機結(jié)構件數(shù)控加工效率的技術瓶頸已經(jīng)逐漸發(fā)生改變，從之前的數(shù)控設備能力不足逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)控工藝程編效率低下。 自 1952 年，世界上第一臺數(shù)控機床 誕生以來，數(shù)控技術與數(shù)控裝備已經(jīng)歷了近 60 年的發(fā)展。 近年來隨著市場競爭、用戶需求和技術進步，數(shù)控技術在航天航空事業(yè)發(fā)展進程中起到了至關重要的作用。發(fā)達國家數(shù)控機床約占機床總量的 40%，在航空航天制造湖南工業(yè)大學專科畢業(yè)設計（論文） 8 企業(yè)中，數(shù)控機床的比例則要高許多，有的高達 80%以上。 航空航天產(chǎn)品從構成上可分為主機（或主體結(jié)構）、發(fā)動機、機 (彈、箭、星 )載設備或部件等組成部分，以上各部分的零部件中的大多數(shù)需要經(jīng)過切削加工這一工藝過程，數(shù)控加工技術和數(shù)控加工設備已成為航空航天產(chǎn)品制造中的主要需 求之一。在航空航天產(chǎn)品制造過程中，對數(shù)控技術與裝備的需求呈現(xiàn)出以下六個特點：機械加工的數(shù)控化率要求高，幾乎對各種類的數(shù)控機床都有需求；對數(shù)控機床利用率及數(shù)控加工效率要求高；數(shù)控加工已成為 CAD/CAPP/CAM 集成應用及“無圖紙制造”的基礎；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)構的零部件數(shù)控加工工藝及切削參數(shù)進行優(yōu)化；部分數(shù)控技術與裝備具有專用性。在航天產(chǎn)品主體結(jié)構的制造過程中，對數(shù)控技術與裝備的需求集中在數(shù)控旋壓機床、多軸數(shù)控銑削、數(shù)控車削、數(shù)控車銑復合加工中心等，用于各種彈體、箭體、星體結(jié)構的數(shù)控成形與數(shù)控切削加工。由于飛機的發(fā)動機種類很多，加工方式大同小異，所需設備以高精度數(shù)控機床為主，如加工箱體的 4 軸以上聯(lián)動臥式加工中心和立式加工中心、加工葉片的 5 軸聯(lián)動葉片加工中心、加工主軸用數(shù)控車床和高精度數(shù)控磨床等；機身類零部件（包括機頭、機翼和尾翼等）主要為大型框架結(jié)構，材料以鋁合金和鈦合金等為主，其加工工藝也是大同小異，設備以數(shù)控龍門式機床為主，如數(shù)控龍門鏜銑床、數(shù)控龍門加工中心、數(shù)控落地銑鏜床、數(shù)控 5 軸聯(lián)動龍門加工中心等；由于飛機載設備種類很多，所需設備也比較復雜，一般需要規(guī)格較小的高精高速的數(shù) 控機床，如中小型高精度立式加工中心、高精度數(shù)控車床和數(shù)控磨床等。 航空機載設備的關鍵部件種類多、尺寸小、結(jié)構復雜、精度高，對精密數(shù)控鏜銑床和加工中心、精密數(shù)控車床和車削中心、精密數(shù)控萬能外圓磨床、數(shù)控電火花機床和線切割機床等數(shù)控設備有重要的需求，以滿足各種殼體、閥體、液壓偶件、液壓平板閥、光管、激光陀螺反射鏡、非球面光學零件等零部件的精密、超精密加 工要求。 航空發(fā)動機制造對數(shù)控立式車床和立式車削中心、立式銑削加工中心、立臥轉(zhuǎn)換加工中心、數(shù)控鏜銑床、高效專用葉片加工中心、榫齒成形磨床、數(shù)控電火花加工機床等需求量較大，主要用于采用難加工材料（多為鈦合金、高溫合金或復合材料）、結(jié)構復雜的整體機匣、整體葉輪和葉盤等結(jié)構件和各種復雜型面葉片的加工。航空航天設備制造業(yè)大發(fā)展對機床行業(yè)具有很強的帶動作用。目前重點急需的是 5 軸加工中心。 總體來講，無論是從數(shù)量上、精度上、功能上以及加工尺寸范圍上，航空航天產(chǎn)品制造對數(shù)控技術與裝備的需求量是十分明確和迫切的，數(shù)控機床的數(shù)量、性能、精度、加工能力及應用水平，在一定意義上，已經(jīng)成為航空航天產(chǎn)品制造中的瓶頸問題，因此，人們已經(jīng)深切地意識到數(shù)控加工技術在航空航天制造企業(yè)一級機械其他相關行業(yè)中起著至關重要的作用 、本課題研究內(nèi)容及意義 本課題來源于陜西某航空制造企業(yè)，以飛機起落架上的防扭臂為分析研究對象。 由于防扭臂精度等級較高，一般為 6 級，在結(jié)構方面含曲面、孔以及不對稱結(jié)構，因此，以防扭臂為加工對象，通過分析其加工工藝并編寫數(shù)控加程序，設計夾具，能夠使設計者全面地了解數(shù)控加工工藝設計及編程的全過程，提高學生湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 10 的理論知識和實踐能力，為我國的數(shù)控技術的發(fā)展和航空工業(yè)中的發(fā)展培養(yǎng)人才。上防扭臂上端和減震支柱外筒鉸接， 下防扭臂下端和減震支柱內(nèi)筒鉸接，上、下防扭臂也鉸接在一起。因此防扭臂的功用就是在飛機起飛和著地時，防止減震支柱的內(nèi)筒和外筒出現(xiàn)相對轉(zhuǎn)動。但不同的飛機型號其起落架上的防扭臂結(jié)構有所區(qū)別。 圖 2１ 零件立體 湖南工業(yè)大學專科畢業(yè)設計（論文） 11 湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 12 圖 22 AXXX 防扭臂俯視圖和主視圖 以上圖 22AXXX 防扭臂結(jié)構分析防扭臂 的結(jié)構，零件為上下對稱，左右前后不對稱結(jié)構。以兩平行的孔的軸線將防扭臂分為兩端，一端帶雙耳片，一端帶單耳片。雙耳片孔的內(nèi)側(cè)都有倒角和沉孔，單耳片孔的兩端面都有倒角和沉槽。 該零件的表面粗糙度精度等級也較高，由圖可以看出粗糙度要求為 ~。 在課題的來源企業(yè)，該零件的的年生產(chǎn)量達到 5000 件，為批量生產(chǎn)。 數(shù)控加工工藝設計主要包括下列內(nèi)容： (1)選擇 并決定零件的數(shù)控加工內(nèi)容； (2)零件圖樣的數(shù)控加工性分析； (3)數(shù)控加工的工藝路線設計； (4)數(shù)控加工工序設計； (5)數(shù)控加工專用技術文件的編寫。在選擇并作出決定時，應結(jié)合本單位的實際，立足于解決難題、攻克關鍵和提高生產(chǎn)效率 ，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。 一般來說，上述這些加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合經(jīng)濟效益等方面都會得到明顯提高。主要原因是采集編程用的數(shù)據(jù)有困難，協(xié)調(diào)效果也不一定理想； ③按某些特定的制造依據(jù) (如樣板、樣件、模胎等 )加工的型面輪廓。 此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等等，總之，要盡量做到合理，既要發(fā)揮數(shù)控機床的 特長和能力，又不要把數(shù)控機床降格為通用機床使用。因此，零件的切削加工都為數(shù)控加工內(nèi)容。分析工件圖是其加工工藝的開始，工件圖提出的要求又是加工工藝的結(jié)果和目標。數(shù)控加工工藝人員對零件尺寸標注的分析應注意以下幾點： ①分析圖樣尺寸標注方法是否適應數(shù)控加工的特點。而采取不同基準的局部分散尺寸標注，常常給加工工藝設計帶來諸多不便。由于零件設計人員在設計過程中考慮不周或被疏忽，常常出現(xiàn)構成零件輪廓的幾何元素條件不充分，有錯、漏、矛盾、模糊不清的情況。 ③分析設計基準與工藝定位基準的統(tǒng)一問題，分析定位基準面的可靠性，以便設計裝夾方案時，采取措施減少定位誤差。影響到尺寸加工精度的工藝因素有機床的選擇、刀具對刀方案、工件裝夾定位選擇及確定切削用量等因素。 對數(shù)控加工而言，由機床、夾具、刀具和工件所組成的統(tǒng)一體稱為“工藝系統(tǒng)”。工藝系統(tǒng)誤差有控制系統(tǒng)的誤差，機床伺服系統(tǒng)的誤差，零件定位誤差，對刀誤差以及機床、工件、刀具的剛性等引起的其他誤差等。 對于數(shù)控切削加工，零件的形狀和位置誤差主要受機床主運動和進 給運動機械運動副幾何精度的影響。 (3) 表面粗糙度要求 表面粗糙度是保證零件表面微觀精度的重要要求，也是合理選擇機床、刀具及確定切削用量的重要依據(jù)。 影響表面粗糙度的幾何因素，主要是刀具相對工件作進給運動時，在加工表面留下的切削層殘留面積。殘留面積的大小與進給量、刀尖圓弧半徑及刀具的主副偏角有關。如：當?shù)毒咧兴偾邢魉苄圆牧蠒r產(chǎn)生積屑瘤與鱗刺，使加工表面的粗糙程度高；工藝系統(tǒng)中的高頻振動，使刀刃在加工表面留下振紋，增大了表面粗糙度值 (4) 其它要求分析 湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 16 圖樣上給出的零件材料要求，是選擇刀具 (材料、幾何參數(shù)及使用壽命 )和選擇機床型號及確定有關切削用量等的重要依據(jù)。 、 零件工藝性分析與毛坯的選擇 一、零件工藝性分析 查零件圖的完整性：審查零件圖上的尺寸標注是否完整、結(jié)構表達是否清楚 。 零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的標注，應根據(jù)零件的功能經(jīng)濟合理地決定。 審查零件材料選用是否適當： 材料的選擇既要滿足產(chǎn)品的使用要求，又要考慮產(chǎn)品成本，盡可能采用常用材料，如 45 號鋼，少用貴重金屬。 它包括零件的各個制造過程中的工藝性，有零件結(jié)構的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工等工藝性。 在制訂機械加工工藝規(guī)程時，主要進行零件切削加工工藝性分析。 （ 3）機械加工對零件整體結(jié)構工藝性的要求 零件是各要素、各尺寸組成的一個整體，所以更應考慮零件整體結(jié)構的工藝性，具體有以下幾點要求： 1）盡量采用標準件、通用件。 5）節(jié)省材料，減輕質(zhì)量。為此需要毛坯制造和機械加工兩方面的技術人員密切配合，合理地確定毛坯的種類、結(jié)構形狀，并繪出毛坯圖。目前大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造，對尺寸精度要求較高的小型鑄件，可采用特種鑄造，如永久型鑄造、精密鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造成和離心鑄造等。 鍛件 鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件的制造。其鍛造技術及技術特點見表 39 。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機械零件。 焊接件 焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機試制。但其抗振性較差，變形大，需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工。 （ 二 ） 毛坯的選擇技術 選 擇毛坯時應該考慮如下幾個方面的因素： 零件的生產(chǎn)綱領 湖南工業(yè)大學?？飘厴I(yè)設計（論文） 18 大量生產(chǎn)的零件應選擇精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造技術，用于毛坯制造的昂貴費用可由材料消耗的減少和機械加工費用的降低來補償。單件小批生產(chǎn)時應選擇精度和生產(chǎn)率較低的毛坯制造技術。 零件的結(jié)構形狀和尺寸 形 狀復雜的毛坯，一般采用鑄造技術制造，薄壁零件不宜用砂型鑄造。 現(xiàn)有的生產(chǎn)條件 選擇毛坯時，還要考慮本廠的毛坯制造水平、設備條件以及外協(xié)的可能性和經(jīng)濟性等。但是，由于現(xiàn)有毛坯制造技術及成本的限制，以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術要求。鑄件公稱尺寸所允許的最大尺寸和最小尺寸之差稱為鑄件尺寸公差。如鑄造毛坯的加工余量，是由鑄件最大尺寸、公稱尺寸（兩相對加工表面的最大距離或基準面到加工面的距離）、毛坯澆注時的位置（頂面、底面、側(cè)面）、鑄孔的尺寸等因素確定的。而對于鍛件，若用自由鍛，當孔徑小于 30mm 或長徑比大于 3 的孔可以不鍛出。帶孔的模鍛件不能直接鍛出通孔，應留沖孔連皮等。在這種情況下，毛坯的形狀可能與工件的形狀有所不同。技術凸臺在零件加工后一般應切去。 （ 2）毛坯選擇應考慮的因素： 生產(chǎn)綱領的大?。簩τ诖笈罅可a(chǎn)，應選擇高精度的毛坯制造方法，以減少機械加工，節(jié)省材料。 由于防扭臂的精度要求較高，且在加工中需變換基準才能保證結(jié)構各尺寸的公差要求，特別對于精度要求較高形面需多次加工才能保證表面粗糙度和形位公差，所以防 扭臂的加工余量一般為 10mm 左右；另外因為防扭臂的外形多由曲面和加工余量很難保證均勻，因此在加工時，常在粗加工之前需增加去除多余余量使要加工面的在粗加工時的余量分布較均勻 ?？紤]零件特點和加工要求，全面衡量數(shù)控機床特征，是選用合適的數(shù)控機床的關鍵。 (1) 考慮機床的加工目標 選用數(shù)控機床時總是有一定的出發(fā)點，目的是解決生產(chǎn)中的某一個或幾個問題，選是為了用，選中的數(shù)控機床應能較好地實現(xiàn)預定的目標 。 (2) 考慮機床工藝范圍、類型 不同工藝類型的數(shù)控機床或加工中心，其使用范圍也有一定的局限性，只有加工在其工藝范圍內(nèi)的工件，才能達到良好的效果。如，立式數(shù)控銑床及鏜銑加工中心適用于加工平面凸輪、樣板、箱蓋、殼體等形狀復雜單面加工零件，以及模具的內(nèi)、外型腔等；臥式銑 床和加工中心配合回轉(zhuǎn)工作臺適用于加工箱體、泵體、殼體有多面加工任務的零件，如果對箱體的側(cè)面與頂面要求在一次裝夾中加工，可選用五面體加工中心。機床聯(lián)動功能的冗余是也是一種浪費，而且給使用、維護、修理帶來不必要的麻煩。對機床工藝范圍和類型的選擇，應以夠用為度，不宜盲目地追求“先進性”。工件在工作臺上安裝時要留有適當?shù)男Ｕ?、夾緊的位置；各坐標的行程要滿足加工時刀具的進、退刀要求；工件較重時，要考慮工作臺的額定荷重；尺寸較大的工件，要考慮加工中不要碰到防護罩，也不能