飞机仪表盘面板薄壁件数控加工工艺分析与优化
【关键词】：薄壁结构；装夹方案；轨迹规划；仿真模拟 目录
引言 1
一、 仪表盘的工艺设计 3
（一）结构分析 3
（二）仪表盘图样分析 4
（三）现薄壁零件主流加工方法 4
（四）仪表盘工艺路线 4
（五）机床的选用 5
（六）夹具的选用及设计 5
（七）刀具和切削用量的选用 6
二、仪表盘加工刀具轨迹规划 10
（一）仪表盘粗加工刀具轨迹规划 10
（二）A面半精半精加工加工刀具轨迹规划 10
（三）B面半精/精加工刀具轨迹规划 12
（四）A面孔加工刀具轨迹规划 13
（五）工艺搭子切断 13
三、仪表盘的加工仿真与实际加工 15
（一）仪表盘仿真加工 15
（二）仪表盘的实际加工 17
结论 20
参考文献 21
谢辞 22
附录1 23
引言
航空航天技术融合了众多学科，涵盖当今世界各学科最新的重要科研成果，是当代科研水平的重要标志。同时，航空制造水平也是衡量一个国家工业制造水平的标准。随着现代制造业技术和材料科学的飞速发展，航空工业的要求早已不像以前那么简单。在上世纪二三十年代，由于受设计工艺水平，电子计算机计算能力的不足，数字化技术还未萌芽的限制，只能采用简单的杆系骨架作为总体承力系统，致使传统航空工业零件的的制造只能使用多零件，低精度，量化装配的方式来实现早期的飞行器的制造。随着计算机水平的发展，高精度高性能机床的出现，现代航空的发展嫣然得到了质的飞跃。
现代航空为了追求高速化、轻量化等要求【1】，迫使现代航空飞行器在材料和结构上要做大的提升。为了应对这样结构性的变化，现代航空器材上大量采用大型整体薄壁结构件。整体壁板，整体隔框和翼筋等整体结构因此也被大量采用。这些整体式结构件的采用，在保证同样的刚度和强度的同时，不仅能够减少飞机结构重量，提升结构稳定性，还能缩短装配工的任务量，提升效率，降低企业的生产成本。正因为整体薄壁构件突出的性能，使得其早已成为现代飞机上的主要的承力构件。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
现代航空工业轻量化的要求，在飞机制造上多采用整体式薄壁零件。航空采用的整体式薄壁结构零件种类繁多，大体可分为梁类、框体类、整体壁板等【2】。因其不同的结构，使得工艺性能也有较大的差异。整体壁板有蒙皮类、筋条类零件等；框壳类零件如飞机发动机罩壳，一般为较大的零件；梁类零件主要有支撑梁、翼梁等，一般为核心受力部件。随着这些薄壁零件的大量采用，零件的加工便成了重要的难题。
现社会上对薄壁零件的研究主要在零件的变形预测、切削参数的优化、薄壁零件的工装优化、以及零件的变形控制与补偿等方面的研究【3】。
在变形预测和参数优化方面，一部分学者采用有限元方法通过仿真软件预定义场模块，然后再设定有限元仿真模型，模拟加工情况，计算出残余应力的分布，再分析刀具以及工件的变形情况。Montgomery 、Altintas 提出了立铣的动态模拟模型，通过对刀具和工件的集中质量、刚度和阻尼系数的等效值近似，从而确定刀具和工件的动态位置及瞬态切削厚度，进而确定切削力及工件的表面形貌。
在薄壁零件的工装优化方面，在国外，Y.S.Wang等学者发明了一套智能工装系统，该系统主要针对的是高精度加工，可以使夹紧力大小随着切削力与切削位置的变化而变化。从而达到减小加工变形的目的【4】。
在变形控制与补偿上方面，国外岩部阳学者针对在使用单主轴加工薄壁零件时极易产生振动现象，故提出使用双主轴的加工方案【5】。也有学者通过研究几何模型和受力模型来确定加工的切削参数，并对零件的刀具路径进行优化。
薄壁零件一般均为曲面，拐角多，零件极其复杂。是无法使用手动编程来完成零件的程序编制的，必须是要通过一些自动编程的软件来辅助编制程序的。市面上的机械加工编程有很多，MASTERCAM、POWERMILL、Pro/Engineer、Unigraphics等等，各有各的优势和卖点。
Pro/E全参（参数化），造型思路严谨，简单零件和装配在后期修改比较方便。曲面方面有Style，从CDRS中吸收了很多自由曲面造型的方法。功能比较强。主要用于消费电子行业及其模具。
MASTERCAM软件比较侧重数控编程加工方面，包括编写程序、车床、铣床、线切割等G指令代码程序，且MASTERCAM的2D串联方便，特别是在加工时选取曲面边界轮廓是较为方便便捷，在中小企业中应用比较广泛。
Unigraphics也就是通常所说的UG。UG使用灵活，在作图比较方便简单，使用半参化建模。但其主要的优势在于模具设计板块，相比较于其他软件有很大的优势，也使得很多企业的设计部门都采用UG进行产品的设计。在现在绝大多数的汽车公司在生产汽车模具时均采用UG进行产品设计加工。
一、 仪表盘的工艺设计
（一）结构分析
现航空仪器上常见的薄壁零件大体可分为四类：梁类、框体类、整体壁板和缘条、长桁类。
1）梁类：梁类零件是机翼中的主要受力构件，承受机翼的总体剪力和弯矩。梁类零件可分为腹板式与构架式。腹板式梁类结构简单，由梁、缘条与腹板构成，其截面结构一般为“工”和“U”字形，梁柱之间每隔一段设置一根缘条，载力性能较好。构架式梁类则结构复杂很多，由大量的缘条、支柱和梁构成，零件多，力学结构十分复杂，安全性能低。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/426.html
