張開學，龔秋生

（遼寧軌道交通職業(yè)學院 數(shù)控工程系，遼寧 沈陽 110036）

0 引言

航空零件的制造與普通機加零件有些不同，考慮到航空零件通常要承受極高的機械應力，為減少發(fā)生碎裂的可能性，提高其可靠性，許多航空零件需要用整塊毛坯加工而成。同時很多零件形狀還比較奇特，這就增加了零件加工的難度，并且耗費了大量的工時，因此為了提高大批量航空零件的加工效率和質量，在加工工藝和專用夾具的設計上下功夫是個不錯的途徑。本文以一個航空零件的加工為例，從工藝安排和夾具設計方面為突破口，并運用Master CAM軟件進行編程和仿真，最終完成零件的加工。

1 零件的數(shù)控加工工藝分析

從外形來看，該工件外形不規(guī)則并且大孔壁薄，其加工過程中裝夾與找正的方法確定是個難點，同時加工順序的確定也極其關鍵，考慮到工件需要大批量生產(chǎn)，因此專用刀具和夾具的設計也必不可少。

因Φ36mm、Φ14mm和Φ12mm三個孔的精度較高，并且對應孔距也要求嚴格，所以這三個孔的加工和上半部分外形的加工要在一次裝夾后完成，然后再加工Φ14mm和Φ12mm兩個孔中間的槽，隨后以加工完成的孔為定位基準，將工件安裝在設計好的夾具上，加工下半部分的外形，最后把半成品工件放置在專用夾具上固定夾緊，完成側面兩個腰形減重槽的加工，便完成了工件的全部加工。

圖1 航空零件圖

圖2 三維零件圖

2 專用夾具和刀具的設計

該零件為批量生產(chǎn)，同時考慮其外形特點決定在加工過程中需要設計專用夾具。由于加工毛坯為正六面體，因此前序加工用平口鉗作為夾具，并設置輔助的定位元件即可保證零件的加工質量和加工效率；在加工下半部分外形和側面兩個方形槽時，則需要專用夾具對半成品工件進行定位和夾緊。

本文在對工件加工內容和要求分析的基礎上，結合夾具設計相關知識，最終確定采用一面兩銷的定位方案來設計專用夾具，并經(jīng)過定位誤差分析和計算，以確保夾具設計的合理性，既保證了加工精度也提高了加工效率。設計完成的夾具體如圖3和圖4所示。在運用圖4夾具時需在工件的下方增加可升降的輔助支撐，以提高工件的切削剛度和獲得較好的切削質量。

圖3 加工下半部分外形夾具

圖4 加工側面兩方形槽夾具

從加工要求上我們知道，該零件Φ14mm、Φ12 mm兩個孔的精度和它們之間的同軸度要求很高，為了保證較高的加工效率，并滿足加工精度要求，設計了同軸度很高的特制精加工刀具，該刀具上半部分有效切削直徑為Φ14mm，下半部分有效切削直徑為Φ12 mm，用于兩孔的一體化加工，很好地保證了兩孔的精度和同軸度。

3 數(shù)控編程的實現(xiàn)

完成了前面的工藝制定和夾具制造后便可進入數(shù)控編程環(huán)節(jié)。本文應用Master CAM軟件，對該零件進行了造型、加工軌跡生成和仿真、生成程序等操作。加工過程中主要運用surface rough pocket功能進行曲面粗加工，運用surface finish contour功能進行陡峭曲面精加工，運用surface finish shallow功能進行平緩曲面的精加工，運用contour功能進行平面輪廓的加工。

3個孔的加工主要用到鉆孔和鏜孔指令，由手工編程來實現(xiàn)。

外形加工分上、下兩部分進行，加工程序是相同的，其主要加工內容如下：①采用surface rough pocket功能，選用Φ12合金立銑刀進行粗加工；②采用surface finish contour功能，選用Φ12合金立銑刀進行精加工；③采用surface finish contour功能，選用Φ12球頭銑刀進行清根加工；④采用surface finish shallow功能，選用Φ12合金立銑刀進行平面的精加工；⑤采用surface finish contour功能，選用Φ6球頭銑刀進行清根加工。

Φ14mm和Φ12mm兩孔間通槽加工運用contour功能，選用Φ12合金立銑刀進行粗、精加工。

側面腰形槽加工運用surface rough pocket功能，選用Φ8合金立銑刀進行粗加工和底面的精加工；運用surface finish contour功能，選用Φ6球頭銑刀進行清根加工。

自動編程刀具軌跡如圖5所示。軌跡生成之后，經(jīng)過仿真與后置處理就可以在機床上進行加工了。經(jīng)過實際加工生產(chǎn)，加工效果良好，不僅滿足了加工精度要求，而且也滿足了加工效率要求。

圖5 自動編程刀具軌跡

4 總結

本文從工藝分析、夾具設計和數(shù)控編程等3個方面對一個航空零件進行了分析，并驗證了其加工的可行性。從中可以看到，對于復雜零件的加工，較好的編程基礎是必不可少的，如果再有較好的工藝思路，同時能夠巧妙地設計專用夾具，則會達到事半功倍的效果。因此在復雜航空零件的加工過程中，把工藝與專用夾具的應用作為突破口是不錯的選擇。

［1］ 黃玉輝，趙葛霄.數(shù)控加工中的工藝設計問題研究［J］.機床與液壓，2002（1）：150－151.

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