某型号弯梁的常规转数控数字化加工

张跃兴

（沈阳飞机工业集团有限公司数控加工厂，辽宁 沈阳 110850）

弯梁零件是某型号飞机的重要件，该零件无数字化模型，原工艺方案为常规加工，工作量和工人劳动强度大，加工周期长。为减轻工人劳动强度，提高加工效率，优质高效地完成加工任务，将此项零件进行常规转数控的转化工作。由于种种不利因素的限制，给转化工作带来了一定的困难，文中巧妙地采取措施，将存在的困难逐一破解，顺利地完成零件数字化加工的转化工作。该零件方案的转化过程，对新员工起到一定的引导作用，对有经验的工艺人员也有一定的借鉴价值。

1 零件的结构特点

弯梁零件规格为600 mm×200 mm×50 mm，需5坐标机床翻面加工来完成，结构见图1零件轴侧图。

图1 零件轴侧图

2 常规转数控转化方案的确定

2.1 零件外形曲面的建立

（1）零件制造和检验依据。零件外形为变摆角，按检夹检验；内形筋条位置和两侧端头位置按样板；筋条、缘条和腹板厚度尺寸按图纸。

（2）零件外形取点建曲面。零件外形依据检夹，由于检夹外形有些位置状态不好，凹凸不平，用记号笔在检夹上做点，共438个，让测量机操作者按给定的位置手动取点测量，在同一曲面上取两排点，每排点都位于同一高度，便于以后建立曲面。

取点结束后，开始将取得的点导入CATIA，导点方式有3种：

一是将测得的点一个个按坐标输入CATIA；

二是采用点云方式将所有的点一起导入CATIA；

三是采用EXCEL模板导点。

方式一的工作量大，点的位置可以调控，点少时适用，点多时实在不可取；

方式二导入简单，工作量小，但导入的点不受控制，不可按操作者意愿来更改点位，不可取；

方式三导入点方法简单，且点位置可控。经考虑采用第三种方式进行导点。

方式三具体操作方法为：

首先将数据格式转换为EXCEL模板格式，到文件夹D:ProgramFilesDassaultSystemesB18intel_acodecommand下打开导入点数据模板GSD_PointSplineLoftFromExcel，也可将该模板拷贝到其他位置再打开。打开选项栏，启用“安全警告宏”，按模板格式将点数据导入，启用“宏”，选择“Feuil1.Main”，并执行，输入1，可在CATIA中导入点数据；输入2，可在CATIA中导入点和曲线数据；输入3，可在CATIA中导入点，曲线和曲面数据。注意，形成曲线或曲面时，数据输入时具有顺序性。

该弯梁零件采用的是第三种导点方式。点导入后，形成初级曲面，可能会发现个别点明显趋势不对，称之为坏点，编辑将坏点删除。由于取点较多，删除个别坏点并不影响大局。

（3）零件外形曲面数据反测。在已建立的初级曲面上，取点反测检夹，注意在曲率变化较大处要多取，平缓处可以少取一些；在已建成的曲面上，曲面状态不好处多取点，曲面平缓处可以相对少取点。

反测后，发现两次数据严重不符，最大处数值位置相差1.3 mm。经分析和实地考查，认为是由于测量机矢量方向导致，第一次是纯手动测量，矢量方向不准，第二次采用第一次的数据取点建立矢量方向，与零件理论矢量方向逼近，因此决定舍弃第一次数据，采用第二次反测数据。

（4）零件外形曲面调整。利用第二次反测数据，采用EXCEL模板导点方式，重新建立外形曲面，同样发现坏点要删除，并编制外形程序。

2.2 零件外形程序的编制

零件外形程序加工分4步走，分别是：

（1）粗加工，外形留有2 mm余量；

（2）半精加工，外形留有1 mm和0.5 mm余量；

（3）精加工，外形到位。

零件按检夹定位，检验零件加工出的外形是否均匀，如不均匀，记录各部位差值，并将已建立的外形进行相应的调整，直到加工出的外形符合检夹，并通过检验员验证为止。

2.3 零件筋位和两侧端头的建立

（1）零件制造和检验依据。零件内形筋条位置和两侧端头位置按样板。

（2）零件筋位和两侧端头取点建曲面。选取工段加工状态好的零件1个，到测量机手动测量筋位和端头，之后建立筋位和端头曲面，趋势明显不对的坏点应删除。

（3）零件筋位和两侧端头数据反测。在已建立的初级筋位和端头曲面上取点反测零件，反测零件筋位和端头后，将新数据导入CATIA后发现两次数据最大相差1.1 mm，经过上次检夹的测量经验，可直接将第一次测量结果丢弃，采用第二次测量结果。

（4）零件外形曲面调整。利用第二次反测数据建立筋位和端头位置，同样发现坏点要删除，并编制外形程序。

2.4 零件筋位和端头曲面程序的编制

零件筋位和端头曲面程序加工同样分4步走，分别是：粗加工，外形留有2mm余量；半精加工，外形留有1 mm和0.5 mm余量；精加工，外形到位。

通过以上的加工和调试，零件外形、筋位和两端头的位置全部满足要求，并通过检验。

2.5 刀具的选择

刀具选择总的原则是：安装调整便捷，刚性好，耐用度和精度高，切削性能好。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀具及刀柄，以提高刀具加工时的刚性。

选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。

2.6 机加工方案的确定

零件在机加工时，必须要理顺先后顺序，否则，后续机加工会很有难度，甚至会导致机加工的无法进行，对零件品质造成极大的威胁。

（1）零件的定位。弯梁零件加工时定位采用同一基准，即一面二孔定位，避免出现定位误差累计，数控加工时，毛料周边加以辅助压板。

（2）程序的编制。弯梁零件程序的编制是利用CATIA V5工作站来完成的。

（3）加工策略。粗铣时主要是以去除零件工艺余量为目的，径向排刀尽可能地大一些，轴向排刀根据刀具直径、刀具刀长、零件材料性能等确定。对于相同材质刀具，当切宽一定，直径越大，下刀深越大；刀越长，切深反而越小；半精加工及精加工时，要充分利用刃长切削，即加工时，采用径向分层方式，而轴向只要没超过刃长范围，就不必轴向分层。

另外，铣削方式直接影响零件的加工品质及刀具寿命。粗铣时，刀具采用逆铣加工，将模锻件氧化皮去除；精加工，则采用顺铣加工，顺铣时，刀具的震动小，切除材料厚度由厚变薄，避免在已加工表面冷硬层上的滑走过程，提高刀具的使用寿命，并且切屑容易折断，不会粘在刀具上，避免粘刀，加工零件表面光洁度好；同时刀具后角磨损小，提高刀具寿命。

3 数模的建立

经过上述方案的试切，零件外形、筋位和两端头的位置数据，已得到采集，结合图纸信息，建立完整的数模数据，实现零件数字化。

4 结束语

弯梁零件经工段数控铣床试切，优质高效地完成加工任务，效率提高5倍，表面品质有了可靠保证，为零件顺利交付赢得了时间。弯梁零件经数控铣床试切，一次性成功，证明了工艺方案的正确性及合理性，是切实可行的方案。

在航空制造业飞速发展的今天，一成不变的加工方式，只会束缚我们探索的脚步，最终必然会导致从制造业中所淘汰。因此我们要加快步伐，大胆尝试，不断创新，并加强合作与交流，使机械制造业再创辉煌。