1、（2010屆）專科畢業設計（論文）飛機起落架防扭臂數控加工工藝與夾具學 院（部）： 機械工程學院 專 業： 數控技術 學 生 姓 名： 班 級： 學號 指導教師姓名： 職稱 職稱 最終評定成績 2010-5-27摘 要本次設計課題為“飛機起落架防扭臂數控加工工藝與夾具”，主要目的是針對飛機起落架防扭臂的數控加工工藝與夾具的設計，此次我設計的中心距為375的防扭臂。此設計說明書講敘了數控加工與運用的一些基本知識，重點的描敘了工序3、4、7、15，以及相關工序的夾具設計。通過本次設計綜合的運用了我們所學的知識，加強了我們對所學知識的運用，同時也提高了我們的各項能力并學習到了更多的相關知識。本次設計

2、內容包括零件及毛坯建模、材料的選擇、數控加工工藝分析和詳細加工工藝路線的制定、夾具設計以及編寫相關的數控加工程序。設計要求為設計零件的加工工藝，根據工藝要求選擇加工設備設計夾具，在保證零件精度的條件下，使加工裝備的結構簡化、通用化，并且要保證定位準確、夾緊可靠、使用安全、方便。確保零件的可加工性，而且在保證零件可加工性同時，要充分利用加工設備，以降低成本，并在某些條件下能夠適用現代加工設備，充分體現現代加工設為的先進性、優越性。為了體現此次設計中以“應用”為主，在進行綜合設計時，運用所學基礎理論課、技術基礎課、專業方向課選修課的知識與技能去分析和解決機械領域內的一般工程技術應用問題，以及正確進

3、行工程運算和使用技術文獻、規格資料，運用課程理論和生產實際理論進行較復雜零件工藝與程序編制的實際訓練，從而進一步掌握數控加工工藝過程設計、工藝裝備設計技術和加工程序的編寫，提高我們的獨立工作能力。總而言之，確立課題主線，以主線為綱，有機融合其它課程內容，把所學的知識和所經歷的實踐知識充分運用于此次設計中，在最短時間內完成了最優的設計。通過本設計可熟悉數控加工的整個過程和方法以及機械零件的加工工藝及其工藝規程制定；加深數控機床操作和數控編程的應用能力；初步具備工藝分析、生產組織和技術管理的基本知識和能力。為學生畢業后從事數控加工工作奠定一定的實踐技能。由于編者時間和水平有限，本設計過程中肯定涉及

4、到不少不足之處，敬請各位領導和老師給予批評和指正為謝。 2010/5/27目 錄摘 要2目 錄3第1章 概 述31.1、飛機零件的加工特點、現狀以及趨勢31.2、數控加工技術在航空工業中的應用及存在的問題51.3、本課題研究內容及意義9第二章 防扭臂的功用及具體結構102.1、功用102.2、防扭臂的結構10第三章 數控加工工藝分析及設計編程133.1、數控工藝分析理論及在本設計中的應用133.2、防扭臂加工工藝28第四章 夾具設計364.1、夾具設計意義364.2、夾具的設計的具體過程37第五章 畢業設計總結44致謝45參考文獻45附錄146附錄249第1章 概 述1.1、飛機零件的加工特點

5、、現狀以及趨勢航空航天設備制造業主要包括飛機制造、航空航天器制造兩大部分，由于隨著人類科學不斷進步，社會向前發展，航空航天制造業的技術水平和生產能力不但是一個國家制造業的實力標志，而且是國防科技工業現代化水平的綜合體現。它是軍工制造業最為重要的組成部分，在國民經濟和國防現代化中有著舉足輕重、不可替代的地位和作用。飛機的制造是航天事業的主要組成部分，在它的研制設計開發中有著自己鮮明的加工特征和方法；由產品特點所決定，航空航天設備制造一般都需要大型、高速、精密、多軸和高效數控機床。航空工業作為我國國防工業的中堅力量，其數控加工能力歷來是國家制造業核心競爭力的集中體現，也是世界各國高技術競爭的主戰場

6、。自20世紀末以來，飛機設計制造過程中由于性能上的需求而廣泛采用了整體結構件，其中80%以上的飛機結構件均采用數控加工完成，是數控技術應用的主要領域。由于飛機結構件的數控加工為典型的小批量、多品種產品，很適合采用數控加工方式，而我國在數控工藝技術、數控程編技術等方面與國外存在著較大的差距，導致前期工藝程編準備周期較長，占據了零件整個生產周期的30%70%，效率亟待提高。 飛機結構零件以其結構尺寸大、理論外形復雜，典型的飛機零件的結構特點是薄壁結構，形狀復雜，外形變斜角變化大，外形多為雙曲面，要求成形精確。為了減輕飛機重量，增加飛機的機動性和增加有效載荷和航程，進行輕量化設計，廣泛采用新型輕質材

7、料。為了提高零件強度和工作可靠性，主要采用整體毛坯件和整體薄壁結構。現在大量采用鋁合金、鈦合金、耐高溫合金、高強度鋼、復合材料等。結構復雜的薄壁件、蜂窩件不僅形狀復雜，而且孔、空穴、溝槽、加強筋等多，工藝剛性較差。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展，更輕、強度更高、體積更大已經形成了一個趨勢。這樣，其加工的難度也不斷提高，不夸張地說，它一直在挑戰著機床、刀具以及編程技術。從傳統機床到數控機床、多軸加工中心以及現在的車銑中心，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：傳統鉆擴

8、鉸，到如今的粗、精鏜孔；傳統的長鉆頭兩頭鉆深孔，到如今的深孔槍鉆一次完成；傳統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孔形狀； 傳統的玉米銑刀逐步被高進給、小切深的刀具替代；傳統的硬質合金銑刀精銑輪廓，到如今可換式精銑刀加工等等。這些都意味著數控加工技術對飛機零部件制造事業起著至關重要的作用。當今航空航天產品在結構的設計、產品的功能和性能以及產品的質量與可靠性等方面都有很高甚至是苛刻的要求。在目前的發展趨勢中大量的新型材料、新結構已在航空航天產品中得到應用；國防需要以及市場競爭要求航空航天產品的研制周期和生產周期大大縮短；此外，要求最終產品的全生命周期使用成本不斷降低。先進制造技

9、術廣泛地運用到國內外的航空航天制造業。而現代數控技術與裝備是先進制造技術中的重要組成，在航空航天產品制造中已成為決定性的關鍵技術之一。這也就對航空航天產品的制造技術提出了更高的要求。國家大型民用客機項目的啟動，從數控加工的角度看，由于飛機結構件尺寸顯著增大，零件結構日趨復雜，幾何精度不斷提高，采用的材料也逐漸從過去的以鋁合金為主變為鋁合金和鈦合金并重的局面，其加工難度、工藝程編工作量和質量控制難度大幅增加。 航空航天設備業既有國家政策的大力扶持，又具有未來相對確定的業績預期，同時產業整合方興未艾，在新機遇下將加速發展。在與航空、航天以及電子等領域的制造企業合作過程中，我們發現，現代復雜產品制造

10、過程中由于零件材料和結構工藝的新特點，對數控機床設備能力和數控加工技術水平提出了更高的要求，企業的數控機床擁有量快速增長，加工設備的數控化率明顯提高，數控加工零件比例應用面越來越廣泛，但是由于對新型數控機床和先進數控加工技術掌握不夠，缺乏合理優化的切削參數、加工工藝數據庫和數字化數控車間管理系統，因此，數控機床應用水平不高，數控加工質量和效率都受到影響，尤其是在實際生產過程中數控加工應用的綜合效率低，突出表現在數控機床主軸開動率低、加工過程主軸功率利用率低、單位時間的材料去除率低。 目前飛機結構件數控加工效率的技術瓶頸已經逐漸發生改變，從之前的數控設備能力不足逐漸轉變為數控工藝程編效率低下。數

11、控工藝程編準備周期過長已經成為高效數控加工過程中的薄弱環節，已不能適應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進行技術革新，提高工藝程編的效率和質量。1.2、數控加工技術在航空工業中的應用及存在的問題航空航天設備制造業主要包括飛機制造、航空航天器制造兩大部分，由于隨著人類科學不斷進步，社會向前發展，航空航天制造業的技術水平和生產能力不但是一個國家制造業的實力標志，而且是國防科技工業現代化水平的綜合體現。它是軍工制造業最為重要的組成部分，在國民經濟和國防現代化中有著舉足輕重、不可替代的地位和作用。飛機的制造是航天事業的主要組成部分，在它的研制設計開發中有著自己鮮明的加工特征和方法；由

12、產品特點所決定，航空航天設備制造一般都需要大型、高速、精密、多軸和高效數控機床。航空工業作為我國國防工業的中堅力量，其數控加工能力歷來是國家制造業核心競爭力的集中體現，也是世界各國高技術競爭的主戰場。自20世紀末以來，飛機設計制造過程中由于性能上的需求而廣泛采用了整體結構件，其中80%以上的飛機結構件均采用數控加工完成，是數控技術應用的主要領域。由于飛機結構件的數控加工為典型的小批量、多品種產品，很適合采用數控加工方式，而我國在數控工藝技術、數控程編技術等方面與國外存在著較大的差距，導致前期工藝程編準備周期較長，占據了零件整個生產周期的30%70%，效率亟待提高。 飛機結構零件以其結構尺寸大、

13、理論外形復雜，典型的飛機零件的結構特點是薄壁結構，形狀復雜，外形變斜角變化大，外形多為雙曲面，要求成形精確。為了減輕飛機重量，增加飛機的機動性和增加有效載荷和航程，進行輕量化設計，廣泛采用新型輕質材料。為了提高零件強度和工作可靠性，主要采用整體毛坯件和整體薄壁結構。現在大量采用鋁合金、鈦合金、耐高溫合金、高強度鋼、復合材料等。結構復雜的薄壁件、蜂窩件不僅形狀復雜，而且孔、空穴、溝槽、加強筋等多，工藝剛性較差。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展，更輕、強度更高、體積更大已經形成了一個趨勢。這樣，其加工的難度也不斷提高，不夸張地說，它一直在挑戰

14、著機床、刀具以及編程技術。從傳統機床到數控機床、多軸加工中心以及現在的車銑中心，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：傳統鉆擴 鉸，到如今的粗、精鏜孔；傳統的長鉆頭兩頭鉆深孔，到如今的深孔槍鉆一次完成；傳統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孔形狀； 傳統的玉米銑刀逐步被高進給、小切深的刀具替代；傳統的硬質合金銑刀精銑輪廓，到如今可換式精銑刀加工等等。這些都意味著數控加工技術對飛機零部件制造事業起著至關重要的作用。當今航空航天產品在結構的設計、產品的功能和性能以及產品的質量與可靠性等方面都有很高甚至是苛刻的

15、要求。在目前的發展趨勢中大量的新型材料、新結構已在航空航天產品中得到應用；國防需要以及市場競爭要求航空航天產品的研制周期和生產周期大大縮短；此外，要求最終產品的全生命周期使用成本不斷降低。先進制造技術廣泛地運用到國內外的航空航天制造業。而現代數控技術與裝備是先進制造技術中的重要組成，在航空航天產品制造中已成為決定性的關鍵技術之一。這也就對航空航天產品的制造技術提出了更高的要求。國家大型民用客機項目的啟動，從數控加工的角度看，由于飛機結構件尺寸顯著增大，零件結構日趨復雜，幾何精度不斷提高，采用的材料也逐漸從過去的以鋁合金為主變為鋁合金和鈦合金并重的局面，其加工難度、工藝程編工作量和質量控制難度大

16、幅增加。 航空航天設備業既有國家政策的大力扶持，又具有未來相對確定的業績預期，同時產業整合方興未艾，在新機遇下將加速發展。在與航空、航天以及電子等領域的制造企業合作過程中，我們發現，現代復雜產品制造過程中由于零件材料和結構工藝的新特點，對數控機床設備能力和數控加工技術水平提出了更高的要求，企業的數控機床擁有量快速增長，加工設備的數控化率明顯提高，數控加工零件比例應用面越來越廣泛，但是由于對新型數控機床和先進數控加工技術掌握不夠，缺乏合理優化的切削參數、加工工藝數據庫和數字化數控車間管理系統，因此，數控機床應用水平不高，數控加工質量和效率都受到影響，尤其是在實際生產過程中數控加工應用的綜合效率低

17、，突出表現在數控機床主軸開動率低、加工過程主軸功率利用率低、單位時間的材料去除率低。目前飛機結構件數控加工效率的技術瓶頸已經逐漸發生改變，從之前的數控設備能力不足逐漸轉變為數控工藝程編效率低下。數控工藝程編準備周期過長已經成為高效數控加工過程中的薄弱環節，已不能適應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進行技術革新，提高工藝程編的效率和質量。自1952年，世界上第一臺數控機床誕生以來，數控技術與數控裝備已經歷了近60年的發展。21世紀，我國經濟與國際全面接軌，進入了一個蓬勃發展的新時期。近年來隨著市場競爭、用戶需求和技術進步，數控技術在航天航空事業發展進程中起到了至關重要的作用。

18、航空航天產品中的零部件中大多數需要經過切削加工這一工藝過程，數控加工技術和數控加工設備已成為航空航天產品制造中的主要需求之一。發達國家數控機床約占機床總量的40%，在航空航天制造企業中，數控機床的比例則要高許多，有的高達80%以上。在航空航天產品制造過程中，對數控技術與裝備的需求呈現出以下六個特點：機械加工的數控化率要求高，幾乎對各種類的數控機床都有需求；對數控機床利用率及數控加工效率要求高；數控加工已成為CAD/CAPP/CAM集成應用及“無圖紙制造”的基礎；高速高精度數控切削加工已成為必然趨勢；要求對不同材料和結構的零部件數控加工工藝及切削參數進行優化；部分數控技術與裝備具有專用性。 航空

19、航天產品從構成上可分為主機（或主體結構）、發動機、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需要經過切削加工這一工藝過程，數控加工技術和數控加工設備已成為航空航天產品制造中的主要需求之一。發達國家數控機床約占機床總量的40%，在航空航天制造企業中，數控機床的比例則要高許多，有的高達80%以上。在航空航天產品制造過程中，對數控技術與裝備的需求呈現出以下六個特點：機械加工的數控化率要求高，幾乎對各種類的數控機床都有需求；對數控機床利用率及數控加工效率要求高；數控加工已成為CAD/CAPP/CAM集成應用及“無圖紙制造”的基礎；高速高精度數控切削加工已成為必然趨勢；要求對不

20、同材料和結構的零部件數控加工工藝及切削參數進行優化；部分數控技術與裝備具有專用性。在飛機主機（機體）制造過程中，對多坐標/高速/高剛性/大功率的數控龍門銑床、床身式立銑床、立式加工中心以及專用高速蜂窩銑床和長桁緣條銑床等數控加工設備的需求量大，主要用于整體構件（如機身、機翼、尾翼上的大型整體壁板/框等）、鈦合金、復合材料結構件以及其它高強度合金鋼的梁/肋/接頭類復雜結構零件等的數控加工。在航天產品主體結構的制造過程中，對數控技術與裝備的需求集中在數控旋壓機床、多軸數控銑削、數控車削、數控車銑復合加工中心等，用于各種彈體、箭體、星體結構的數控成形與數控切削加工。在飛機制造方面，可以分為飛機的發動

21、機、機身類零部件、飛機載設備和飛機起落裝備等部分說明。由于飛機的發動機種類很多，加工方式大同小異，所需設備以高精度數控機床為主，如加工箱體的4軸以上聯動臥式加工中心和立式加工中心、加工葉片的5軸聯動葉片加工中心、加工主軸用數控車床和高精度數控磨床等；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，設備以數控龍門式機床為主，如數控龍門鏜銑床、數控龍門加工中心、數控落地銑鏜床、數控5軸聯動龍門加工中心等；由于飛機載設備種類很多，所需設備也比較復雜，一般需要規格較小的高精高速的數控機床，如中小型高精度立式加工中心、高精度數控車床和數控磨床

22、等。飛機起落裝備所需材料比較特殊，起落支架采用高強度的鈦合會等材料，加工難度大，其毛坯需要萬噸壓力機鍛造成型，機械加工需要數控落地銑鏜床、龍門5軸聯動加工中心等設備。航空機載設備的關鍵部件種類多、尺寸小、結構復雜、精度高，對精密數控鏜銑床和加工中心、精密數控車床和車削中心、精密數控萬能外圓磨床、數控電火花機床和線切割機床等數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。航天產品的彈/箭/星載設備主要為控制、導引、探測部件等高精度的精密儀器與機械，對數控技術與裝備的要求主要是：精密數控車床和車削中心、高精度萬能

23、數控磨床、數控光學坐標磨床和成形磨床、高精度數控電火花加工機床等。 航空發動機制造對數控立式車床和立式車削中心、立式銑削加工中心、立臥轉換加工中心、數控鏜銑床、高效專用葉片加工中心、榫齒成形磨床、數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）、結構復雜的整體機匣、整體葉輪和葉盤等結構件和各種復雜型面葉片的加工。航天產品的發動機制造中，推力室內外壁結構、閥門、活門、轉子葉片等的加工，對數控銑床/銑削中心、精密數控車床、數控鏜銑床等數控設備有較多的需求。航空航天設備制造業大發展對機床行業具有很強的帶動作用。結合航空航天設備的特點，未來航空航天制造企業將采購

24、一大批高速加工中心、5軸加工中心和5軸高速龍門銑床等關鍵設備。目前重點急需的是5軸加工中心。加工航天發射的運載火箭、艙體等大件，需要100t以上大噸位旋壓機，3000mm以上5軸雙柱立式車銑中心、16000mm以上落地銑鏜加工中心、加工寬度2000mm以上寬龍門鏜銑加工中心等重型機床。 總體來講，無論是從數量上、精度上、功能上以及加工尺寸范圍上，航空航天產品制造對數控技術與裝備的需求量是十分明確和迫切的，數控機床的數量、性能、精度、加工能力及應用水平，在一定意義上，已經成為航空航天產品制造中的瓶頸問題，因此，人們已經深切地意識到數控加工技術在航空航天制造企業一級機械其他相關行業中起著至關重要的

25、作用1.3、本課題研究內容及意義本課題來源于陜西某航空制造企業，以飛機起落架上的防扭臂為分析研究對象。首先根據零件的結構及要求，結合來源單位的設備擁有情況，分析其加工工藝，詳細設計工序，并編寫數控加工程序，最后對重要工序的夾具進行研究設計。由于防扭臂精度等級較高，一般為6級，在結構方面含曲面、孔以及不對稱結構，因此，以防扭臂為加工對象，通過分析其加工工藝并編寫數控加程序，設計夾具，能夠使設計者全面地了解數控加工工藝設計及編程的全過程，提高學生的理論知識和實踐能力，為我國的數控技術的發展和航空工業中的發展培養人才。第二章 防扭臂的功用及具體結構2.1、功用防扭臂為飛機起落架上的一重要零件，通常以

26、上防扭臂和下防扭臂成對出現。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筒鉸接，上、下防扭臂也鉸接在一起。3個鉸鏈軸平行，且和減震支柱垂直，使得減震支柱的內筒和外筒能夠伸縮運動，卻不能相對轉動。因此防扭臂的功用就是在飛機起飛和著地時，防止減震支柱的內筒和外筒出現相對轉動。2.2、防扭臂的結構防扭臂的大概輪廓都為三角形，如下圖2-1所示。但不同的飛機型號其起落架上的防扭臂結構有所區別。現已AXXX型飛機的防扭臂為例說明防扭臂結構特點。圖2- 零件立體圖2-2 AXXX防扭臂俯視圖和主視圖以上圖2-2AXXX防扭臂結構分析防扭臂的結構，零件為上下對稱，左右前后不對稱結構。三角形輪廓上帶

27、有三個耳片，每個耳片上都有通孔，其中有兩個孔為同軸孔，它們的軸線和第三個孔的軸線相互平行，并有一定的位置公差要求。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。三角架主體中間有減輕結構，中間為一凹面，凹面為一空間曲面且帶有一孔徑為70的通孔。雙耳片孔的內側都有倒角和沉孔，單耳片孔的兩端面都有倒角和沉槽。由于防扭臂為航空航天設備上的零件，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到0.03，單耳片軸線與雙耳片軸線的平行度公差值小于0.02，且單耳片端面與孔的中心線垂直度小于0.03。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1.63.2。由

28、于航空設備質量要求輕，一般采用輕質量金屬，唱采用鋁合金。在課題的來源企業，該零件的的年生產量達到5000件，為批量生產。第三章 數控加工工藝分析及設計編程3.1、數控工藝分析理論及在本設計中的應用、數控加工工藝設計的內容工藝設計是對工件進行數控加工的前期準備工作，它必須在編程之前完成。數控加工工藝設計主要包括下列內容：(1)選擇并決定零件的數控加工內容；(2)零件圖樣的數控加工性分析；(3)數控加工的工藝路線設計；(4)數控加工工序設計；(5)數控加工專用技術文件的編寫。數控加工工藝原則和內容在許多方面與普通機床加工工藝基本相似，下面主要針對數控加工的不同點進行簡要說明3.1.2、數控加工工藝

29、設計過程（1） 數控加工工藝設計準備1） 選擇并確定數控加工的內容對零件圖樣進行仔細的工藝分析，選擇出那些最適合、最需要進行數控加工的內容和工序。在選擇并作出決定時，應結合本單位的實際，立足于解決難題、攻克關鍵和提高生產效率，充分發揮數控加工的優勢。在選擇時，一般可按下列順序考慮：通用機床無法加工的內容應作為優先選擇內容，例如葉片、較復雜的模具內腔或外形、非圓齒輪、凸輪的加工等；通用機床難加工、質量也難保證的內容應作為重點選擇內容； 通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內容，一般在數控機床尚存在富余加工能力的基礎上進行選擇。一般來說，上述這些加工內容采用數控加工后，在產品質量、生產效率

30、與綜合經濟效益等方面都會得到明顯提高。相比之下，下列一些加工內容則不宜選擇數控加工：需要通過較長時間占機調整的加工內容，如：零件的粗加工，特別是鑄、鍛毛坯零件的基準平面、定位面等部位的加工等；必須按專用工裝協調的孔及其它加工內容。主要原因是采集編程用的數據有困難，協調效果也不一定理想；按某些特定的制造依據(如樣板、樣件、模胎等)加工的型面輪廓。主要原因是獲取數據難，易與檢驗依據發生矛盾，增加編程難度；不能在一次安裝中加工完成的其它零散部位，采用數控加工很繁雜，效果不明顯，可安排通用機床補加工。此外，在選擇和決定加工內容時，也要考慮生產批量、生產周期、工序間周轉情況等等，總之，要盡量做到合理，既

31、要發揮數控機床的特長和能力，又不要把數控機床降格為通用機床使用。本課題的研究對象防扭臂由于屬于航空產品，精度要求較高，且課題的來源企業的機械加工設備基本上都是改進的數控機床或中檔的數控機床，因此機械加工的內容除鉗工其他切削加工都在數控機床上加工。因此，零件的切削加工都為數控加工內容。2）對零件圖進行數控加工工藝性分析對適合數控加工的工件圖樣進行分析，以明確數控機床加工內容的加工要求。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果和目標。(1) 對尺寸標注的分析 工件圖樣用尺寸標注確定零件形狀、結構大小和位置要求，是正確理解零件加工要求的主要的依據。數控加工工藝人員對零件尺寸標

32、注的分析應注意以下幾點：分析圖樣尺寸標注方法是否適應數控加工的特點。對數控加工來說，尺寸從同一基準標注，便于工藝編程時保持設計、工藝、檢測基準與編程原點設置的一致。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。分析圖樣中加工輪廓的幾何元素是否充分。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。當發生以上各項缺陷時，應向圖樣的設計人員或技術管理人員及時反映，解決后方可進行程序編制工作。分析設計基準與工藝定位基準的統一問題，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。(2) 公差要求

33、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。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。尺寸公差，從零件的設計角度看，是表示工件尺寸所允許的誤差的范圍，它的大小影響零件的使用性能；從工件加工工藝的角度來解讀公差，它首先是生產的命令之一，它規定加工中所有加工因素引起加工因素誤差大小的總和必須在該公差范圍內，或者說所有的加工因素分享了這個公差，公差是所有加工因素公共的允許誤差。對數控加工而言，由機床、夾具、刀具和工件所組成的統一體稱為“工藝系統”。工藝系統的種種誤差，是零件產生加工尺寸誤差的根源。工藝系統誤差有控制系統的誤差，機床

34、伺服系統的誤差，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。除工藝系統誤差外，還包括程序編制的坐標數據值、刀具補償值、刀具磨損補償值的誤差等。對于數控切削加工，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。如沿X坐標軸運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。(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。機械加工時，表面粗糙度形成的原因，主要有兩方面，一是幾何因素，二是物理因素。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

35、切削層殘留面積。殘留面積越大，表面越粗糙。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。物理因素是與被加工材料性質和與切削機理相關的因素。如：當刀具中速切削塑性材料時產生積屑瘤與鱗刺，使加工表面的粗糙程度高；工藝系統中的高頻振動，使刀刃在加工表面留下振紋，增大了表面粗糙度值(4) 其它要求分析圖樣上給出的零件材料要求，是選擇刀具(材料、幾何參數及使用壽命)和選擇機床型號及確定有關切削用量等的重要依據。零件的加工件數，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。、零件工藝性分析與毛坯的選擇一、零件工藝性分析1、查零件圖的完整性：審查零件圖上的尺寸標注是否完整

36、、結構表達是否清楚。2、分析技術要求是否合理：（1）加工表面的尺寸精度；（2）主要加工表面的形狀精度；（3）主要加工表面的相互位置精度；（4）表面質量要求；（5）熱處理要求。零件上的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度的標注，應根據零件的功能經濟合理地決定。過高的要求會增加加工難度，過低的要求會影響工作性能，兩者都是不允許的。3、審查零件材料選用是否適當：材料的選擇既要滿足產品的使用要求，又要考慮產品成本，盡可能采用常用材料，如45號鋼，少用貴重金屬。4、零件的結構工藝性分析：（1）零件結構工藝性： 是指所設計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經濟性。它包括零件的各個制造過程中的工藝性，有

37、零件結構的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工等工藝性。由此可見，零件結構工藝性涉及面很廣，具有綜合性，必須全面綜合地分析。在制訂機械加工工藝規程時，主要進行零件切削加工工藝性分析。（2）機械加工對零件局部結構工藝性的要求思考題：分析下圖中零件局部結構工藝性存在的問題，并提出改進意見。（3）機械加工對零件整體結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。2）在滿足產品使用性能的條件下，零件圖上標注的尺寸精度等級和表面粗糙度要求應取最經濟值3）盡量選用切削加工性好的材料4）有便于裝夾的定位基準和夾緊表面。

38、5）節省材料，減輕質量。二、毛坯的選擇毛坯種類的選擇不僅影響毛坯的制造技術及費用，而且也與零件的機械加工技術和加工質量密切相關。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、結構形狀，并繪出毛坯圖。（一）常見的毛坯種類常見的毛坯種類有以下幾種：1、鑄件對形狀較復雜的毛坯，一般可用鑄造技術制造。目前大多數鑄件采用砂型鑄造，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。各種鑄造技術 及技術特點見表 3-9 。2、鍛件鍛件毛坯由于經鍛造后可得到連續和均勻的金屬纖維組織。因此鍛件的力學性能較好，常用于受力復雜的重要鋼

39、質零件。其中自由鍛件的精度和生產率較低，主要用于小批生產和大型鍛件的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產率較高，主要用于產量較大的中小型鍛件。其鍛造技術及技術特點見表 3-9 。3、型材型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造技術，又可分為熱軋和冷拉兩大類。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。4、焊接件焊接件主要用于單件小批生產和大型零件及樣機試制。其優點是制造簡單、生產周期短、節省材料、減輕重量。但其抗振性較差，變形大，需經時效處理后才能進行機械加工。5、其它毛坯其它毛坯包

40、括沖壓件，粉末冶金件，冷擠件，塑料壓制件等。（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：1、零件的生產綱領大量生產的零件應選擇精度和生產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。如鑄件采用金屬模機器造型或精密鑄造；鍛件采用模鍛、精鍛；選用冷拉和冷軋型材。單件小批生產時應選擇精度和生產率較低的毛坯制造技術。2、零件材料的技術性例如材料為鑄鐵或青銅等的零件應選擇鑄造毛坯；鋼質零件當形狀不復雜，力學性能要求又不太高時，可選用型材；重要的鋼質零件，為保證其力學性能，應選擇鍛造件毛坯。3、零件的結構形狀和尺寸形狀復雜的毛坯，一般采用鑄造技術制造

41、，薄壁零件不宜用砂型鑄造。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。4、現有的生產條件選擇毛坯時，還要考慮本廠的毛坯制造水平、設備條件以及外協的可能性和經濟性等。（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、結構、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工的勞動量，力求達到少或無切削加工。但是，由于現有毛坯制造技術及成本的限制，以及產品零件的加工精度和表面質量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余

42、量，以便通過機械加工達到零件的技術要求。毛坯尺寸與零件圖樣上的尺寸之差稱為毛坯余量。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。毛坯余量與毛坯的尺寸、部位及形狀有關。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、側面）、鑄孔的尺寸等因素確定的。對于單件小批生產，鑄件上直徑小 30mm 和鑄鋼件上直徑小于 60mm 的孔可以不鑄出。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。對于鍛件應考慮鍛造圓角和模鍛斜度。帶孔的模鍛件不能直接鍛出通孔，應留沖孔連皮等。毛坯的形

43、狀和尺寸的確定，除了將毛坯余量附在零件相應的加工表面上之外，有時還要考慮到毛坯的制造、機械加工及熱處理等技術因素的影響。在這種情況下，毛坯的形狀可能與工件的形狀有所不同。例如，為了加工時安裝方便，有的鑄件毛坯需要鑄出必要的技術凸臺。技術凸臺在零件加工后一般應切去。又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盡量接近零件的形狀和尺寸，以減少機械加工。（2）毛坯選擇應考慮的因素：生產綱領的大小：對于大批大量生產，應選擇高精度的毛坯制造方法，以減少機械加工，節省材料。 現有生產條件：要考慮現

44、有的毛坯制造水平和設備能力。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。 數控機床的選擇合理選用機床，才能以合理的投入，獲得最佳生產效果。考慮零件特點和加工要求，全面衡量數控機床特征，是選用合適的數控機床的關鍵。數控設備的選用應從以下幾個方面考慮。(1) 考慮機床的加工目標選用數控機床時總是有一定的出發點，目的是解決生產中的

45、某一個或幾個問題，選是為了用，選中的數控機床應能較好地實現預定的目標。例如考慮數控機床的加工目標是為了加工復雜的零件？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？或是實現柔性加工要求？有了明確的目標，有針對性地選用機床，才能以合理的投入，獲得最佳效果。(2) 考慮機床工藝范圍、類型不同工藝類型的數控機床或加工中心，其使用范圍也有一定的局限性，只有加工在其工藝范圍內的工件，才能達到良好的效果。各種加工機床都有其最佳加工的典型零件。如，立式數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、外型腔等；臥式銑床和加工中心配合回轉工作臺

46、適用于加工箱體、泵體、殼體有多面加工任務的零件，如果對箱體的側面與頂面要求在一次裝夾中加工，可選用五面體加工中心。大多數工件可以用二軸半聯動的機床來加工，有些工件需要用三軸、四軸甚至五軸聯動加工。機床聯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。例如：當工件只要鉆削或銑削加工時，就不要選用加工中心；能用數控車床完成的工件，就不必選用數控車削中心。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”。(3)考慮機床規格主要是指機床的工作臺尺寸以及運動范圍等。工件在工作臺上安裝時要留有適當的校正、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

47、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，也不能妨礙換刀動作；對數控車床主要考慮卡盤直徑、頂尖間距、主軸孔尺寸、最大車削直徑及加工長度等。(4) 考慮主電機功率及進給驅動力等使用數控機床加工時，常常是粗、精加工在一次裝夾下完成。因此，選用時要考慮主電動機功率是否能滿足粗加工要求，轉速范圍是否合適；鉸孔和攻螺紋時要求低速大扭矩；鉆孔時，尤其鉆直徑較大的孔，要驗算進刀力是否足夠。對有恒切削速度控制的機床，其主電機功率要相當大，才能實現實時速度跟隨，例如f360mm的數控機床，主電動機功率達27kW。(5)考慮加工精度及精度保持性影響數控機床加工精度的因素很多，如編程精

48、度、插補精度、伺服系統跟隨精度、機械精度等，在機床使用過程中還會有很多影響加工精度的因素發生，如溫度的影響、力、振動、磨損的影響等等。對用戶選用機床而言，主要考慮的是綜合加工精度，即加工一批零件，然后進行測量，統計、分析誤差分布情況。選擇機床的精度等級應根據被加工工件關鍵部位的加工精度要求來確定，一般來說，批量生產零件時，實際加工出的精度公差數值為機床定位精度公差數值的1.52倍。(6) 考慮設備運行的可靠性設備故障是最令人頭痛的問題，特別是同類設備臺數少時，設備故障將直接影響生產。機床穩定可靠性高，既有數控系統的問題，也有機械部分的問題，尤其是數控系統部分。選擇的設備一個是要少出故障，同時還

49、要考慮排除故障要及時。衡量設備可靠性的兩個指標。平均無故障時間（MTBF），其值可表示成：MTBF=總工作時間/總故障次數（小時）。平均排除故障時間（MTTR），即從出現故障直到故障排除恢復正常為止的平均時間。(7) 考慮機床配置機床配置主要包括換刀裝置、冷卻裝置、排屑裝置等。數控機床的轉塔刀架有412把刀，大型機床還多些，有的機床具有雙刀架或三刀架。按加工零件的復雜程度，一般選取812把刀已足夠（其中包括備用刀）。加工中心的刀庫容量有1040把、60把、80把、120把等配置。選用時以夠用為原則，同時考慮換刀時間、相配的刀具系統。現代數控機床都使用大流量的冷卻液，不僅可以降低切削區的溫度，保

50、證高效率地切削，而且可以起著沖屑的作用。根據課題來源企業的設備擁有狀況及設備管理狀況，選擇防扭臂的數控加工機床為立式數控銑床YCM-458B或臥式數控銑床BMC-135。 加工工序的劃分根據數控加工的特點，加工工序的劃分一般可按下列方法進行： （1）以同一把刀具加工的內容劃分工序。有些零件雖然能在一次安裝加工出很多待加工面，但考慮到程序太長，會受到某些限制，如控制系統的限制（主要是內存容量），機床連續工作時間的限制（如一道工序在一個班內不能結束）等。此外，程序太長會增加出錯率、查錯與檢索困難。因此程序不能太長，一道工序的內容不能太多。 （2）以加工部分劃分工序。對于加工內容很多的零件，可按其結

51、構特點將加工部位分成幾個部分，如內形、外形、曲面或平面等。 （3）以粗、精加工劃分工序。對于易發生加工變形的零件，由于粗加工后可能發生較大的變形而需要進行校形，因此一般來說凡要進行粗、精加工的工件都要將工序分開。 加工順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位安裝與夾進的需要來考慮，重點是工件的剛性不被破壞。順序安排一般應按下列原則進行： （1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。 （2）先進行內型腔加工工序，后進行外型腔加工工序。 （3）在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞小的工序。 （4）以相同定位、夾緊方式或同一把刀具

52、加工的工序，最好連接進行，以減少重復定位次數、換刀次數與挪動壓板次數。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結構與工藝性、機床的功能、零件數控加工內容的多少、安裝次數及本單位生產組織狀況靈活掌握。什么零件宜采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，也要根據實際需要和生產條件確定，要力求合理。 防扭臂的加工屬于批量生產，且精度要求加工，再加工中還需要穿插一些熱處理程序，因此對數控加工工序的劃分時在將孔加工、平面加工和曲面加工劃分為不同工序的同時，也應將粗精加工劃分為不同的工序。 加工順序的安排加工順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的需要來考慮，重點是工件的剛性不被破壞。順序

53、安排一般應按下列原則進行：1）上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮。2）先進行內型內腔加工工序，后進行外形加工工序。3）以相同定位、夾緊方式或用同一把刀具加工的工序，最好接連進行，以減少重復定位次數，換刀次數與挪動壓板次數。4）在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞較小的工序。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進行中間孔的加工以及基準面的加工以獲得孔加工的定位基準，同時對零件減輕腔的加工又應該以單雙耳片孔為定位基準一保證兩面減輕腔尺寸的一致性。所以在加工

54、順序的安排時應注意各項加工內容的定位工藝基準以安排零件的工序順序。 工件裝夾方式的確定1)定位基準與夾緊方案的確定 力求設計、工藝與編程計算的基準統一。盡量減少裝夾次數，盡可能做到在一次定位裝夾后就能加工出全部待加工表面。避免采用占機人工調整式方案，2)夾具的選擇 數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求：一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能協調零件與機床坐標系的尺寸。除此之外，主要考慮下列幾點；盡量采用組合夾具、可調式夾具及其它通用夾具。當成批生產時才考慮采用專用夾具，但應力求結構簡單。工件的加工部位要敞開，夾具上的任何部分都不能影響加工中刀具的正常走刀，不能產生碰撞。夾

55、緊力應力求通過靠近主要支承點或在支承點所組成的三角形內。應力求靠近切削部位，并在剛性較好的地方。盡量不要在被加工孔的上方，以減少零件變形。裝卸零件要方便、迅速、可靠，以縮短準備時間，有條件時，批量較大的零件應采用氣動或液壓夾具、多工位夾具。在防扭臂的加工中，由于其不規則，且具有空間曲面，完成所有的加工內容需選取不同的工藝定位基準。且夾具的結構較復雜，考慮該零件為批量生產，且精度要求較高，所以對于精度要求高的內容的加工常采用專用夾具。 對刀點的確定對刀點是工件在機床上找正、裝夾后，用于確定工件坐標系在機床坐標系中位置的基準點，同時也是數控加工中刀具相對工件運動的起點。為保證加工的正確，在編制程序

56、時，應合理設置對刀點。其原則是：1)在機床上找正容易。 2)編程方便。3)對刀誤差小。 4)加工時檢查方便、可靠。對刀點可以設在被加工的零件上，也可以設在夾具上，但都必須與零件的編程原點有一定的坐標尺寸聯系，這樣才能確定工件坐標系與機床坐標系的相互關系。對刀點既可以與編程原點重合，也可以不重合，這主要取決于加工精度要求和對刀是否方便。為了提高零件的加工精度，對刀點應盡可能選在零件的設計基準或工藝基準上。例如以零件上已有加工孔的中心作為對刀點較為合適。有時零件上沒有合適的孔，也可以加工工藝孔用來對刀。對刀時應使對刀點與刀位點重合。所謂刀位點，是指刀具的定位基準點。對于各種立銑刀，一般取刀具軸線與刀具底端面的交點；對球頭刀，取為球心；對于車刀，取為刀尖；鉆頭則取為鉆尖。防扭臂加工中，應根據各工序的加工內容和尺寸基準和定位基準來選取對刀點，當尺寸基準和定位