数控工艺与编程技术在航空零件加工中的应用思考

马玉良

摘 要 随着现代航空制造业的快速发展，数控加工技术已经成为航空制造的重要技术，航空零件的设计正在向着整体化、复杂化的方向发展，其设计理念的转变也给数控工艺和编程技术提出了更高的要求。本文在工艺流程和夹具设计及数控编程等多个方面进行了研究，从而总结出航空零件加工流程与形式，希望为数控加工提供一定帮助。

关键词 数控工艺；编程技术；零件加工

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0096-02

航空零件制造和普通机零件存在差异，充分考虑航空零件需要承受相对较高的机械应力，而为了能够降低出现碎裂的可能性，必须提高零件的可靠性与安全性，很多航空零件都利用整块毛坯进行加工制造零件。另外，许多航空零件的形状比较特殊，在一定程度上增大了加工制造的难度，同时消费的工时也比较多。对此，为了能够提升航空零件的制造效率与质量，必须在加工工艺与专用夹具方面进行深入研究。

1 专用夹具、刀具设计及数控加工工艺分析

1.1 航空零件夹具、刀具的设计

航空零件是批量生产，必须充分考虑其外形特征，然后决定零件在加工时选取的专用夹具。因为加工的毛坯是正六面体，所以在前序加工过程中要选取平口钳作为夹具，同时安装辅助定位元件，这样能够确保航空零件的制造质量与加工效率。而在加工毛坯下部分的外形与侧面的两个方形槽过程中，必须利用专用夹具完成半成品工件的定位与加紧[1]。在对航空工件有关加工内容与要求分析的前提下，充分结合夹具的设计有关知识，从而明确利用一面两销的定位决策进行专用夹具的设计，同时利用定位误差的分析与计算，保证专用夹具设计的科学性与合理性，这样不仅能够提高加工精度，还可以提升工作效率。依据有关资料，在利用加工下半部分外形夹具过程中一定要在工件下方加强可以升降的辅助支撑，从而提升工件的切削刚度与获取相对良好的切削质量。在加工有关要求方面而言，此航空零件Φ14 mm和Φ12 mm孔精度与两者间的同轴度都有较高要求，在满足有关加工精度要求基础上，为了可以确保相对较高的加工效率，研究设计出同轴度相对较高的特制精加工的铣刀，此刀具上半部分的有效切削直径是Φ14 mm，而下半部分的有效切削直径是Φ12 mm，主要用在两孔一体化加工，从而有效的确保的两孔的精度、同轴度，选取的相应夹具如图1、图2所示。

图1 加工下半部分外形夹具

图2 加工侧面两方形槽夹具

1.2 数控加工工艺

航空零件加工零件比较复杂，通常地三维零件。本文选取的零件原材料是6063的铝合金，其毛坯的尺寸是111X47X79的正六面体，而加工装置是VMC850E的加工中心。航空零件的加工内容如下：Φmm孔，Φmm，孔Φmm孔，确保孔距mm和其他有关各个外形的尺寸。

图3 航空零件图

在零件外形方面而言，此工件的外形并不规则，而且大孔壁相对较薄，在进行加工时装夹与找正方案明确比较困难[2]。另外，明确零件加工顺序十分重要，充分考虑工件要进行大批量的生产，所以对刀具和夹具进行设计非常重要。由于Φ36 mm和Φ14 mm及Φ12 mm的孔精度有着较高要求，而且相应孔距的要求相对严格，因此在上述三个孔加工与上半部分工件外形加工必须在一次装夹过后完成，再进行Φ14 mm和Φ12 mm两个孔的中间槽加工，然后将加工过后的孔作为定位基准，把工件安装在已经设计好的有关夹具上，进行下半部分工件外形的加工，最后将半成品的工件置于专用的夹具上并且固定夹紧，这是对工件侧面的两个腰形有关减重槽进行加工，从而就完成航空工件的所有加工。而在所有的加工过程中，利用一个通用的夹具是平口钳，还利用两个专用夹具[3]。详细的加工工艺流程如下。

1）钻、扩、镗Φmm孔，然后钻、铰Φ与Φmm孔。

2）先粗铣再精铣Φ14 mm与Φ12 mm两孔之间的中间槽。

3）粗铣和精铣零件的上半部分外形，然后再粗铣和精铣零件的下半部分外形。

4）粗铣和精铣侧面的两个腰形相关减重槽。

2 数控编程技术

2.1 构建数控的加工模型

数控加工模型主要包括零件模型和毛坯模型及工装模型等多种。而零件模型与毛坯模型通常是实现零件壳体数控编程的关键模型文件，在利用UG/CAM软件时型腔铣的操作生成开粗与二次开粗刀轨过程汇总必须利用上述的两个模型[4]。为了确保生成刀轨的可靠、安全性，一定要建立工装模型。另外，引进工装模型把此模型设置成型腔铣操作过程中的检查几何体，这样生成的刀轨就能够主动避开加紧的零件定位板，防止损坏定位板与刀具。而在创建刀具模型过程中，要考虑现场刀柄的配备情形创建三维刀柄，从而在设计刀轨过程中可以检查刀柄和零件的干涉，并对刀轨进行及时修正。

2.2 修改模型

在编程之前一定要对零件设计模型与图纸完成校对，从而明确三维模型有效性，同时依据相关需求对模型完成修改。通常情况下，在设计模型时生成的三维实体有关尺寸全是基本尺寸，而且图纸中有关标注尺寸全有公差要求[5]。而对称公差在影响加工方面比较小，但是单向公差必须要求编程工作人员依据尺寸公差有关中间值对三维模型建模尺寸完成修改。

2.3 划分加工区域

强化对壳体零件所有工程的理解对于数控编程有一定帮助作用。而壳体零件的外形分为密封面与非密封面。其中非密封面对于尺寸与表明质量都没有相对严格的要求，其主要目标就是降低质量或是提升强度。在编程过程中把非密封面在二次开粗时间段一次加工达到图纸有关要求的尺寸，并不需要关注刀纹与接刀痕等相关问题。而密封面一般要对外形尺寸与表面质量有着相对严格的技术要求，其直接影响航空零件的工作质量，所以一定要单独加工。在编程过程中把此类区域置于二次开粗之后预留均匀的0.1至0.2 mm的余量，并且在后续工序中利用精度要求相对较高的刀具完成精加工。此种依据应用功能设计的加工形式有关编程思路能够在一定程度上降低零件的加工实践，加速新产品的研制。

2.4 数控加工参数的选取

与以往的机械加工相同，数控加工仍然离不开科学、合理和优化的数控工艺，必须具备精准的先进装夹，科学、合理选取刀具和切削参数等，上述设备是数控技术的主要基础。而加工参数的选取直接影响加工系统的工作效率和生产成本及产品的加工质量[6]。在加工过程中有关切削参数通常包含主轴转速和进给速度及加工步距等，通常在选取上述参数时必须要充分考虑零件的加工精度，还要考虑到机床的加工效率。

3 结束语

综上所述，通过在工艺分析和夹具设计以及数控编程等多方面对航空有关零件的分析与研究，充分验证了零件加工的可行性。从文中能够看出，相对复杂、繁琐的零件加工，有效的编程基础是十分重要的，一旦有相对比较好的工艺思路，再配以灵活巧妙设计专用夹具，就会实现事半功倍的目标。对此，在相对复杂的航空零件加工时，可以将工艺和专用夹具的运用作为有效突破口。

参考文献

[1]吴宝海，张莹，罗明，等.高效加工技术在航空发动机制造领域的发展和应用[J].航空制造技术，2010（21）：

48-52.

[2]戈和伟.航空液压壳体类零件数字化高效加工[J].航空制造技术，2009（14）：100-101.

[3]郑伟.典型零件的数控加工工艺及编程研究[J].长春师范学院学报（自然科学版），2013，32（1）：40-42.

[4]盛永华.基于 IPW 的模具模块数控加工工艺研究[J].荆门职业技术学院学报，2007，22（9）：20-23.

[5]于桂欣，郭红海.数控加工技术在航空液压壳体零件加工中的应用[J].机床与液压，2012，40（17）：138-140.

[6]王明河，赵兴福.航空发动机加工对UG编程模板的应用[J].机电产品开发与创新，2014，27（2）：113-114.endprint

摘 要 随着现代航空制造业的快速发展，数控加工技术已经成为航空制造的重要技术，航空零件的设计正在向着整体化、复杂化的方向发展，其设计理念的转变也给数控工艺和编程技术提出了更高的要求。本文在工艺流程和夹具设计及数控编程等多个方面进行了研究，从而总结出航空零件加工流程与形式，希望为数控加工提供一定帮助。

关键词 数控工艺；编程技术；零件加工

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0096-02

航空零件制造和普通机零件存在差异，充分考虑航空零件需要承受相对较高的机械应力，而为了能够降低出现碎裂的可能性，必须提高零件的可靠性与安全性，很多航空零件都利用整块毛坯进行加工制造零件。另外，许多航空零件的形状比较特殊，在一定程度上增大了加工制造的难度，同时消费的工时也比较多。对此，为了能够提升航空零件的制造效率与质量，必须在加工工艺与专用夹具方面进行深入研究。

1 专用夹具、刀具设计及数控加工工艺分析

1.1 航空零件夹具、刀具的设计

航空零件是批量生产，必须充分考虑其外形特征，然后决定零件在加工时选取的专用夹具。因为加工的毛坯是正六面体，所以在前序加工过程中要选取平口钳作为夹具，同时安装辅助定位元件，这样能够确保航空零件的制造质量与加工效率。而在加工毛坯下部分的外形与侧面的两个方形槽过程中，必须利用专用夹具完成半成品工件的定位与加紧[1]。在对航空工件有关加工内容与要求分析的前提下，充分结合夹具的设计有关知识，从而明确利用一面两销的定位决策进行专用夹具的设计，同时利用定位误差的分析与计算，保证专用夹具设计的科学性与合理性，这样不仅能够提高加工精度，还可以提升工作效率。依据有关资料，在利用加工下半部分外形夹具过程中一定要在工件下方加强可以升降的辅助支撑，从而提升工件的切削刚度与获取相对良好的切削质量。在加工有关要求方面而言，此航空零件Φ14 mm和Φ12 mm孔精度与两者间的同轴度都有较高要求，在满足有关加工精度要求基础上，为了可以确保相对较高的加工效率，研究设计出同轴度相对较高的特制精加工的铣刀，此刀具上半部分的有效切削直径是Φ14 mm，而下半部分的有效切削直径是Φ12 mm，主要用在两孔一体化加工，从而有效的确保的两孔的精度、同轴度，选取的相应夹具如图1、图2所示。

图1 加工下半部分外形夹具

图2 加工侧面两方形槽夹具

1.2 数控加工工艺

航空零件加工零件比较复杂，通常地三维零件。本文选取的零件原材料是6063的铝合金，其毛坯的尺寸是111X47X79的正六面体，而加工装置是VMC850E的加工中心。航空零件的加工内容如下：Φmm孔，Φmm，孔Φmm孔，确保孔距mm和其他有关各个外形的尺寸。

图3 航空零件图

在零件外形方面而言，此工件的外形并不规则，而且大孔壁相对较薄，在进行加工时装夹与找正方案明确比较困难[2]。另外，明确零件加工顺序十分重要，充分考虑工件要进行大批量的生产，所以对刀具和夹具进行设计非常重要。由于Φ36 mm和Φ14 mm及Φ12 mm的孔精度有着较高要求，而且相应孔距的要求相对严格，因此在上述三个孔加工与上半部分工件外形加工必须在一次装夹过后完成，再进行Φ14 mm和Φ12 mm两个孔的中间槽加工，然后将加工过后的孔作为定位基准，把工件安装在已经设计好的有关夹具上，进行下半部分工件外形的加工，最后将半成品的工件置于专用的夹具上并且固定夹紧，这是对工件侧面的两个腰形有关减重槽进行加工，从而就完成航空工件的所有加工。而在所有的加工过程中，利用一个通用的夹具是平口钳，还利用两个专用夹具[3]。详细的加工工艺流程如下。

1）钻、扩、镗Φmm孔，然后钻、铰Φ与Φmm孔。

2）先粗铣再精铣Φ14 mm与Φ12 mm两孔之间的中间槽。

3）粗铣和精铣零件的上半部分外形，然后再粗铣和精铣零件的下半部分外形。

4）粗铣和精铣侧面的两个腰形相关减重槽。

2 数控编程技术

2.1 构建数控的加工模型

数控加工模型主要包括零件模型和毛坯模型及工装模型等多种。而零件模型与毛坯模型通常是实现零件壳体数控编程的关键模型文件，在利用UG/CAM软件时型腔铣的操作生成开粗与二次开粗刀轨过程汇总必须利用上述的两个模型[4]。为了确保生成刀轨的可靠、安全性，一定要建立工装模型。另外，引进工装模型把此模型设置成型腔铣操作过程中的检查几何体，这样生成的刀轨就能够主动避开加紧的零件定位板，防止损坏定位板与刀具。而在创建刀具模型过程中，要考虑现场刀柄的配备情形创建三维刀柄，从而在设计刀轨过程中可以检查刀柄和零件的干涉，并对刀轨进行及时修正。

2.2 修改模型

在编程之前一定要对零件设计模型与图纸完成校对，从而明确三维模型有效性，同时依据相关需求对模型完成修改。通常情况下，在设计模型时生成的三维实体有关尺寸全是基本尺寸，而且图纸中有关标注尺寸全有公差要求[5]。而对称公差在影响加工方面比较小，但是单向公差必须要求编程工作人员依据尺寸公差有关中间值对三维模型建模尺寸完成修改。

2.3 划分加工区域

强化对壳体零件所有工程的理解对于数控编程有一定帮助作用。而壳体零件的外形分为密封面与非密封面。其中非密封面对于尺寸与表明质量都没有相对严格的要求，其主要目标就是降低质量或是提升强度。在编程过程中把非密封面在二次开粗时间段一次加工达到图纸有关要求的尺寸，并不需要关注刀纹与接刀痕等相关问题。而密封面一般要对外形尺寸与表面质量有着相对严格的技术要求，其直接影响航空零件的工作质量，所以一定要单独加工。在编程过程中把此类区域置于二次开粗之后预留均匀的0.1至0.2 mm的余量，并且在后续工序中利用精度要求相对较高的刀具完成精加工。此种依据应用功能设计的加工形式有关编程思路能够在一定程度上降低零件的加工实践，加速新产品的研制。

2.4 数控加工参数的选取

与以往的机械加工相同，数控加工仍然离不开科学、合理和优化的数控工艺，必须具备精准的先进装夹，科学、合理选取刀具和切削参数等，上述设备是数控技术的主要基础。而加工参数的选取直接影响加工系统的工作效率和生产成本及产品的加工质量[6]。在加工过程中有关切削参数通常包含主轴转速和进给速度及加工步距等，通常在选取上述参数时必须要充分考虑零件的加工精度，还要考虑到机床的加工效率。

3 结束语

综上所述，通过在工艺分析和夹具设计以及数控编程等多方面对航空有关零件的分析与研究，充分验证了零件加工的可行性。从文中能够看出，相对复杂、繁琐的零件加工，有效的编程基础是十分重要的，一旦有相对比较好的工艺思路，再配以灵活巧妙设计专用夹具，就会实现事半功倍的目标。对此，在相对复杂的航空零件加工时，可以将工艺和专用夹具的运用作为有效突破口。

参考文献

[1]吴宝海，张莹，罗明，等.高效加工技术在航空发动机制造领域的发展和应用[J].航空制造技术，2010（21）：

48-52.

[2]戈和伟.航空液压壳体类零件数字化高效加工[J].航空制造技术，2009（14）：100-101.

[3]郑伟.典型零件的数控加工工艺及编程研究[J].长春师范学院学报（自然科学版），2013，32（1）：40-42.

[4]盛永华.基于 IPW 的模具模块数控加工工艺研究[J].荆门职业技术学院学报，2007，22（9）：20-23.

[5]于桂欣，郭红海.数控加工技术在航空液压壳体零件加工中的应用[J].机床与液压，2012，40（17）：138-140.

[6]王明河，赵兴福.航空发动机加工对UG编程模板的应用[J].机电产品开发与创新，2014，27（2）：113-114.endprint

摘 要 随着现代航空制造业的快速发展，数控加工技术已经成为航空制造的重要技术，航空零件的设计正在向着整体化、复杂化的方向发展，其设计理念的转变也给数控工艺和编程技术提出了更高的要求。本文在工艺流程和夹具设计及数控编程等多个方面进行了研究，从而总结出航空零件加工流程与形式，希望为数控加工提供一定帮助。

关键词 数控工艺；编程技术；零件加工

中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）19-0096-02

航空零件制造和普通机零件存在差异，充分考虑航空零件需要承受相对较高的机械应力，而为了能够降低出现碎裂的可能性，必须提高零件的可靠性与安全性，很多航空零件都利用整块毛坯进行加工制造零件。另外，许多航空零件的形状比较特殊，在一定程度上增大了加工制造的难度，同时消费的工时也比较多。对此，为了能够提升航空零件的制造效率与质量，必须在加工工艺与专用夹具方面进行深入研究。

1 专用夹具、刀具设计及数控加工工艺分析

1.1 航空零件夹具、刀具的设计

航空零件是批量生产，必须充分考虑其外形特征，然后决定零件在加工时选取的专用夹具。因为加工的毛坯是正六面体，所以在前序加工过程中要选取平口钳作为夹具，同时安装辅助定位元件，这样能够确保航空零件的制造质量与加工效率。而在加工毛坯下部分的外形与侧面的两个方形槽过程中，必须利用专用夹具完成半成品工件的定位与加紧[1]。在对航空工件有关加工内容与要求分析的前提下，充分结合夹具的设计有关知识，从而明确利用一面两销的定位决策进行专用夹具的设计，同时利用定位误差的分析与计算，保证专用夹具设计的科学性与合理性，这样不仅能够提高加工精度，还可以提升工作效率。依据有关资料，在利用加工下半部分外形夹具过程中一定要在工件下方加强可以升降的辅助支撑，从而提升工件的切削刚度与获取相对良好的切削质量。在加工有关要求方面而言，此航空零件Φ14 mm和Φ12 mm孔精度与两者间的同轴度都有较高要求，在满足有关加工精度要求基础上，为了可以确保相对较高的加工效率，研究设计出同轴度相对较高的特制精加工的铣刀，此刀具上半部分的有效切削直径是Φ14 mm，而下半部分的有效切削直径是Φ12 mm，主要用在两孔一体化加工，从而有效的确保的两孔的精度、同轴度，选取的相应夹具如图1、图2所示。

图1 加工下半部分外形夹具

图2 加工侧面两方形槽夹具

1.2 数控加工工艺

航空零件加工零件比较复杂，通常地三维零件。本文选取的零件原材料是6063的铝合金，其毛坯的尺寸是111X47X79的正六面体，而加工装置是VMC850E的加工中心。航空零件的加工内容如下：Φmm孔，Φmm，孔Φmm孔，确保孔距mm和其他有关各个外形的尺寸。

图3 航空零件图

在零件外形方面而言，此工件的外形并不规则，而且大孔壁相对较薄，在进行加工时装夹与找正方案明确比较困难[2]。另外，明确零件加工顺序十分重要，充分考虑工件要进行大批量的生产，所以对刀具和夹具进行设计非常重要。由于Φ36 mm和Φ14 mm及Φ12 mm的孔精度有着较高要求，而且相应孔距的要求相对严格，因此在上述三个孔加工与上半部分工件外形加工必须在一次装夹过后完成，再进行Φ14 mm和Φ12 mm两个孔的中间槽加工，然后将加工过后的孔作为定位基准，把工件安装在已经设计好的有关夹具上，进行下半部分工件外形的加工，最后将半成品的工件置于专用的夹具上并且固定夹紧，这是对工件侧面的两个腰形有关减重槽进行加工，从而就完成航空工件的所有加工。而在所有的加工过程中，利用一个通用的夹具是平口钳，还利用两个专用夹具[3]。详细的加工工艺流程如下。

1）钻、扩、镗Φmm孔，然后钻、铰Φ与Φmm孔。

2）先粗铣再精铣Φ14 mm与Φ12 mm两孔之间的中间槽。

3）粗铣和精铣零件的上半部分外形，然后再粗铣和精铣零件的下半部分外形。

4）粗铣和精铣侧面的两个腰形相关减重槽。

2 数控编程技术

2.1 构建数控的加工模型

数控加工模型主要包括零件模型和毛坯模型及工装模型等多种。而零件模型与毛坯模型通常是实现零件壳体数控编程的关键模型文件，在利用UG/CAM软件时型腔铣的操作生成开粗与二次开粗刀轨过程汇总必须利用上述的两个模型[4]。为了确保生成刀轨的可靠、安全性，一定要建立工装模型。另外，引进工装模型把此模型设置成型腔铣操作过程中的检查几何体，这样生成的刀轨就能够主动避开加紧的零件定位板，防止损坏定位板与刀具。而在创建刀具模型过程中，要考虑现场刀柄的配备情形创建三维刀柄，从而在设计刀轨过程中可以检查刀柄和零件的干涉，并对刀轨进行及时修正。

2.2 修改模型

在编程之前一定要对零件设计模型与图纸完成校对，从而明确三维模型有效性，同时依据相关需求对模型完成修改。通常情况下，在设计模型时生成的三维实体有关尺寸全是基本尺寸，而且图纸中有关标注尺寸全有公差要求[5]。而对称公差在影响加工方面比较小，但是单向公差必须要求编程工作人员依据尺寸公差有关中间值对三维模型建模尺寸完成修改。

2.3 划分加工区域

强化对壳体零件所有工程的理解对于数控编程有一定帮助作用。而壳体零件的外形分为密封面与非密封面。其中非密封面对于尺寸与表明质量都没有相对严格的要求，其主要目标就是降低质量或是提升强度。在编程过程中把非密封面在二次开粗时间段一次加工达到图纸有关要求的尺寸，并不需要关注刀纹与接刀痕等相关问题。而密封面一般要对外形尺寸与表面质量有着相对严格的技术要求，其直接影响航空零件的工作质量，所以一定要单独加工。在编程过程中把此类区域置于二次开粗之后预留均匀的0.1至0.2 mm的余量，并且在后续工序中利用精度要求相对较高的刀具完成精加工。此种依据应用功能设计的加工形式有关编程思路能够在一定程度上降低零件的加工实践，加速新产品的研制。

2.4 数控加工参数的选取

与以往的机械加工相同，数控加工仍然离不开科学、合理和优化的数控工艺，必须具备精准的先进装夹，科学、合理选取刀具和切削参数等，上述设备是数控技术的主要基础。而加工参数的选取直接影响加工系统的工作效率和生产成本及产品的加工质量[6]。在加工过程中有关切削参数通常包含主轴转速和进给速度及加工步距等，通常在选取上述参数时必须要充分考虑零件的加工精度，还要考虑到机床的加工效率。

3 结束语

综上所述，通过在工艺分析和夹具设计以及数控编程等多方面对航空有关零件的分析与研究，充分验证了零件加工的可行性。从文中能够看出，相对复杂、繁琐的零件加工，有效的编程基础是十分重要的，一旦有相对比较好的工艺思路，再配以灵活巧妙设计专用夹具，就会实现事半功倍的目标。对此，在相对复杂的航空零件加工时，可以将工艺和专用夹具的运用作为有效突破口。

参考文献

[1]吴宝海，张莹，罗明，等.高效加工技术在航空发动机制造领域的发展和应用[J].航空制造技术，2010（21）：

48-52.

[2]戈和伟.航空液压壳体类零件数字化高效加工[J].航空制造技术，2009（14）：100-101.

[3]郑伟.典型零件的数控加工工艺及编程研究[J].长春师范学院学报（自然科学版），2013，32（1）：40-42.

[4]盛永华.基于 IPW 的模具模块数控加工工艺研究[J].荆门职业技术学院学报，2007，22（9）：20-23.

[5]于桂欣，郭红海.数控加工技术在航空液压壳体零件加工中的应用[J].机床与液压，2012，40（17）：138-140.

[6]王明河，赵兴福.航空发动机加工对UG编程模板的应用[J].机电产品开发与创新，2014，27（2）：113-114.endprint