飞机结构零件的加工与NC铣削加工的应用

张洋洋++宋万万

摘 要：飞机零件制造时，由于要求精度高，外形复杂程度大，利用普通机床加工非常困难，需要利用现代先进制造技术和设备，制定合理的加工工艺规程。数控加工设备可以提高加工效率、提高加工质量，而钛合金是航空领域常用的材料，对于钛合金的加工非常困难，对刀具磨损很大，所以对于钛合金的加工方法一般利用NC铣削加工，提高加工效率。

关键词：飞机钛合金的应用；工艺规程；NC加工

中图分类号：TG659 文献标识码：A

一、飞机钛合金的应用

钛合金的性能非常好，它的强度非常高、耐高温性好，飞机上被广泛应用，机身的隔热板、减速板、襟翼滑轧等，具体对钛合金的特点介绍如下：

（1）强度及热强度高，钛合金的密度非常小，是钢密度的60%，同时钛合金在300℃～500℃温度下不会产生形变，是铝合金的10倍。

（2）低温性能好，钛合金不仅在高温下强度好，在低温或者超低温下，力学性能还会保持，在-196℃下它的σb为1207MPa，是一种抗低温非常强的材料。

（3）抗腐蚀性好，钛合金在飞机上的应用，其中一个非常重要的指标就是抗腐蚀性，飞机在高空中飞行时，空气中的物质会对飞机进行腐蚀，钛合金具有很强的抗腐蚀性。

（4）化学活性大，钛合金可以与很多化学元素进行反应，可以通过化学反应，将钛合金的力学性能得到更大的提升，例如，在600℃以上，钛吸收氧可以形成很高的硬化层。

（5）导热系数小，在飞机上应用钛合金，可以避免飞机结构件导热影响飞机其他零件的缺陷，降低了飞机零件的故障。

（6）弹性模量小，在飞机上应用钛合金不宜加工细长零件，因为钛合金的弹性模量小，容易变形，在加工时候回弹量比较大，磨损刀具。

综上所述，钛合金被广泛应用于飞机结构件，从而加强了飞机的整体性能，保证了飞机整体质量，增加了安全系数。

2.工艺规程

工艺规程就是对加工零件制订加工流程，包括工序卡片、工艺卡片、毛坯的选择、基准的制订等，例如图1为某飞机的结构件。

通過零件图可以看出，该飞机零件内部为凹陷，在凹陷内有3处通孔，直径为12mm，通孔的公差要求严格为0～+0.043，所以它的加工设备是先在铣床上进行铣外形，然后进行钻孔，最后利用铣床精加工。

对于该零件的毛坯，由于零件材料为钛合金，并且锻造零件的力学性能会比棒料要好，所以该零件的毛坯采用模锻件。

该零件的基准选择，粗基准的选择：由于是对毛坯进行加工，加工精度要求不高，所以选择两个侧面和底面作为粗加工的基准。精加工的基准选择：因为该零件带有孔，可以根据基准重合原则，将孔作为精加工的基准。

对该零件的加工工序的安排上，因为该零件的毛坯为锻件，所以在具体加工之前，安排普通机床，对零件进行去除大量加工余量，但是因为锻件的外形不规则，加工起来会非常困难，在加工之前需要对零件进行一道辅助工序，对零件进行划线，对毛坯进行处理完成之后，为了节省加工周期和节约成本，直接选择数控机床进行加工，图2为本零件的加工工序。

3.NC加工

该零件的数控加工通过UG零件进行模拟加工，UG加工步骤如图3所示。

零件的操作定义主要是对数控机床、加工坐标系的设计，UG编程是对零件进行三维建模，设置参数、对零件进行刀具选择并对刀具基本参数设定，选择的刀具参数见表1。

对零件UG模型处理完成之后，进行NC加工，数控机床加工分为粗加工和精加工，数控工序的划分不能上道工序影响下道工序，先对内型进行加工，然后对外形进行加工，相同刀具的加工工序要一次加工完成，避免重复定位，减少加工过程中的换刀次数，根据以上这些原则进行数控加工。

结语

飞机结构上有许多形状复杂的零件，而这些零件的加工方法都很特殊，因为对这类零件的定位和夹持非常困难，数控加工在飞机制造中是最常见的设备，一些复杂的零件需要五轴加工设备，同时应用现代计算机计算，利用UG软件进行三维建模，将一些复杂零件绘制出来，利用UG软件进行NC加工，为飞机零件的加工提高了效率，缩短了制造周期，降低制造成本。

参考文献

[1]张春江.钛合金切削加工技术[M].西安：西北工业大学出版社，1986.endprint