機加講座(初級)

1、機加工藝講座吳靖中前言：有形世界，無限風(fēng)光世界上的任何物質(zhì)都有一定的形態(tài)，這就是自然界的空間幾何,飛機零件也是如此。成形的方法多種多樣：比如拉伸，模壓，膠接，鑄造，注塑等等，裝配也是各種形狀的組合,組合后又獲得新的形狀。和其他專業(yè)一樣，機械加工是一種利用刀具切削的切削成形方法。飛機主要尺寸及性能參數(shù)表飛機主要尺寸及性能參數(shù)表機型110-標(biāo)準(zhǔn)110-增程130-標(biāo)準(zhǔn)130-增程翼展(米)33.733.733.733.7高度(米)10.910.910.910.9長度(米)35.635.638.838.8乘客人數(shù)110110130130航程(公里)3300550033005500巡航速度Km/H10

2、00100010001000起飛重量（公斤）54,700 60,400 59,90066,200 127 2”(1168”)38.763 m(35.563m)49 6”(443”)15.078 m(13.478m”22 2”6.756 m114 10”35.005 m35 10”10.909 mC系列飛機的三視圖飛機上的框叉飛機上的框飛機上的梁飛機上的支臂飛機上的支座飛機上的加強帶板飛機上的加強壁板切削加工原理簡介切削原理簡圖已加工表面剪切變形區(qū)待加工表面切削加工原理簡介（續(xù)）切削加工主要內(nèi)容包括金屬切削中切屑的形成和變形切削力和切削功切削熱和切削溫度刀具的磨損機理和刀具壽命切削振動和加工表面

3、質(zhì)量等上圖中卡片之間相互滑移既表示金屬切削區(qū)域的剪切變形。經(jīng)過這種變形以后切屑從刀具前面上流過時又在刀屑界面處產(chǎn)生進一步的摩擦變形。切削加工原理簡介（續(xù)）通常切屑的厚度比切削厚度大而切屑的長度比切削長度短這種現(xiàn)象就叫切屑變形。金屬被刀具前面所擠壓而產(chǎn)生的剪切變形是金屬切削過程的特征。由于工件材料刀具和切削條件不同切屑的變形程度也不同因此可以得到各種類型的切屑本講座主要分四部分第一節(jié) 機加工藝基礎(chǔ)知識第二節(jié) 機加的設(shè)備及工裝第三節(jié) 數(shù)控加工第四節(jié) 工藝性審查的基本要求 第一節(jié)第一節(jié) 機加工藝基礎(chǔ)知識機加工藝基礎(chǔ)知識一、機械制造機械制造是各種機械、機床、工具、儀器、儀表制造過程的總稱。機械制造技術(shù)

4、是研究這些機械產(chǎn)品的加工原理、工藝過程和方法以及相應(yīng)設(shè)備的一門工程技術(shù)。二、機加的基本概念1、機械加工系統(tǒng) 生活中切蘋果左手拿蘋果-夾具和機床工作臺右手拿刀-機床主軸和刀具蘋果-被加工工件二、機加的基本概念(續(xù)）機械加工工藝系統(tǒng)是制造企業(yè)中處于最底層的一個個加工單元。往往由機床、刀具、夾具和工件四要素組成。機加系統(tǒng)實例刀具工件夾具機床切削用量三要素切削速度Vc：刀具切削時的線速度進給速度Vf：刀具和工件的相對運動速度切削深度Ap：刀具的軸向切削長度切削寬度Ae：刀具的徑向切削寬度切削用量示意圖VcVfApAe刀具三、機加的主要刀具銑刀：盤銑刀、端銑刀、棒銑刀、球頭銑刀、成型銑刀、鼓形銑刀各種各

5、樣的形狀車刀：外圓、內(nèi)孔、端面、螺紋、車槽鉆鉸刀：空心鉆頭、實心鉆頭（麻花鉆頭）；鉸刀有機鉸刀、手鉸刀等分類方法多種多樣除了這些常見的刀具外還有砂輪、珩磨頭等磨削用工具常見的棒銑刀端銑刀內(nèi)冷卻鉆頭細長鉆頭四、飛機上常用的金屬材料在軍機生產(chǎn)中遇到常用的金屬材料有：鋁合金、鈦合金、45和35鋼、300M鋼還有一些不銹鋼、銅、鎳基合金等這些材料的加工難易程度大致順序鋁合金 銅 35和45鋼 不銹鋼 300M鈦合金 鎳基合金五、機加的主要零件機加的主要零件：框、梁、長桁、接頭、支架、端蓋、作動筒外殼、螺栓、整體壁板等等不同的零件結(jié)構(gòu)相應(yīng)的需求不同種類的設(shè)備，因此設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸和形式多種多樣飛機中央翼盒

6、后側(cè)的壓力隔框尾椎鵝頸鉸鏈第二節(jié) 機加的設(shè)備及工裝一、機加的主要設(shè)備及加工方法銑床：銑床的加工范圍比較廣，可以加工槽、筋條、下陷、平面、槽口等，有時可以鉆孔、鉸孔、鏜孔等車床：主要加工回轉(zhuǎn)體零件車外圓、內(nèi)孔、車槽、車螺紋、車椎度、倒角等鉆床：鉆孔、鉸孔一、機加的主要設(shè)備及加工方法（續(xù)）鏜床：主要用于鏜高精度的孔，能夠很好保證孔徑精度和位置精度，比如一些配合孔 刨床：運動比較簡單，適合大余量、表面粗糙材料的去除，主要用于粗加工磨床：適合高精度表面加工，有外圓磨、內(nèi)孔磨、平面磨、成型磨等3坐標(biāo)和5坐標(biāo)數(shù)控機床：除了上述的磨削加工外，幾乎可以進行所有的加工，而且能夠加工復(fù)雜的曲面普通鉆銑床普通車床普

7、通磨床數(shù)控銑床1數(shù)控銑床2一、機加的主要設(shè)備及加工方法(續(xù))零件的主要切削過程主要分為三個階段，包括粗加工、半精加工和精加工。各個階段的加工余量和加工重點不同，粗加工階段以保證去處速率為主，半精加工和精加工以保證表面質(zhì)量為主。加工方法的選擇以被加工要素的最終要求為依據(jù)。比如孔，若精度高和粗糙度低那么得選擇鉆、擴、鉸（或鏜），精度不高和粗糙度低，則只選擇鉆、擴就可。二、機床夾具機床夾具按和設(shè)備的關(guān)系分可分為：車床夾具、銑床夾具、鏜床夾具、鉆床夾具、磨床夾具等機床夾具的主要作用：是保證待加工工件和切削刀具的相對位置關(guān)系，抵償切削時的切削力二、機床夾具（續(xù)）一般符合6點定位原理，多數(shù)少于6個約束，個

8、別過定位，與零件結(jié)構(gòu)有關(guān)夾具精度是零件精度1/3或1/4，比零件精度高很多夾具的重量越輕越好，結(jié)構(gòu)越簡單越好，夾緊機構(gòu)越快捷越好多用途銑床夾具1車床夾具立式多用途銑床夾具第三節(jié) 數(shù)控加工一、數(shù)控加工的優(yōu)點柔性好，適應(yīng)性強，能適應(yīng)小批量多品種得加工，這種加工主要是零件的結(jié)構(gòu)、尺寸變化多樣精度高質(zhì)量穩(wěn)定，很少有人為誤差，數(shù)控機床本身的運動精度很高0.01 0.001mm一、數(shù)控加工的優(yōu)點（續(xù)）生產(chǎn)效率高,有的機床有自動裝夾裝置，大大地節(jié)省了生產(chǎn)輔助時間，數(shù)控機床的進給速度也很快，與常規(guī)機床比減少了大量的對刀時間能實現(xiàn)復(fù)雜的運動，現(xiàn)在數(shù)控機床有3軸、5軸、6軸等最多已有9軸的機床。柔性好，加工的可達

9、性也大大提高，可以加工幾乎各種型面，螺旋漿、發(fā)動機葉片等復(fù)雜的外表面等都能加工的很好。數(shù)控加工零件實例二、刀具的運動軌跡 1）工件坐標(biāo)原點（ Wrok-piece Coordinate Origin）工件坐標(biāo)系原點。2）機床零點（ Machine zero ）由機床制造商規(guī)定的機床原點。3）參考位置（ Reference Position ）機床啟動用的沿著坐標(biāo)軸上的一個固定點，它可以用機床坐標(biāo)原點為參考基準(zhǔn)。二、刀具的運動軌跡（續(xù)） 4）絕對尺寸（Absolute Dimension)絕對坐標(biāo)值（Absolute Coordinates）距一坐標(biāo)系原點的直線距離或角度。5）增量尺寸（ Inc

10、remental Dimension ) 增量坐標(biāo)值（Incremental Coordinates）在一序列點的增量中，各點距前一點的距離或角度值。工作臺原點和零件的坐標(biāo)原點zxyxyz工件坐標(biāo)原點機床零點三、數(shù)控編程的基本知識數(shù)控機床可以說是簡單的機器人，接受的是G代碼，對G代碼編譯后，才能做各種動作?，F(xiàn)在常用智能編成軟件有UG、Pro-E、CATIA等軟件數(shù)控編程包括前置處理和后置處理兩個階段，前置處理時根據(jù)數(shù)模提取導(dǎo)動面、線、點等，處理成APT語言，后置處理把APT語言轉(zhuǎn)化成G代碼。數(shù)控加工實例曲面加工實例第四節(jié) 工藝性審查的基本要求一、材料的要求1.1 在滿足使用性能的前提下，盡量選

11、用切削加工性好的材料；1.2 為減輕機械加工工作量，應(yīng)盡量多地采用精密鍛鑄件，減少零件的切削加工面；1.3 為便于數(shù)控加工，減少機械加工變形，建議大量采用優(yōu)質(zhì)鋁合金預(yù)拉伸板材，如7075等。二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求2.1零件要有便于裝夾的定位基準(zhǔn)和夾緊表面，在結(jié)構(gòu)允許的情況下，要給出基準(zhǔn)孔（工藝孔）二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求(續(xù)）2.2 零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)便于以較高的生產(chǎn)率加工，保證刀具能正常工作而不易損壞二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求(續(xù)）2.3 零件的結(jié)構(gòu)應(yīng)盡量保證加工時工件有足夠的剛性，工件要承受切削力和夾緊力的作用，工件剛性不足易產(chǎn)生裝夾變形和加工變形，影響加工精度甚至是表面質(zhì)量2.4 零件的加工底

12、角半徑與刀具的底角圓角要一致，通常圓角的半徑應(yīng)大于刀具圓角半徑，零件上的內(nèi)圓角及底角盡量按標(biāo)準(zhǔn)刀具系列的刀具直徑和圓角選取，為便于數(shù)控加工，零件上的內(nèi)圓角最小應(yīng)該為R8.5，底角選R3、R4、R8、R15等二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求(續(xù)）二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求(續(xù)）二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求(續(xù)）2.5 盡量避免采用需要刀具直徑小、加工深度大的設(shè)計，以免由于刀具抖動影響加工質(zhì)量 2.6 盡量簡化不規(guī)則設(shè)計，避免采用各種閉角零件的設(shè)計方案，保證刀具有足夠的空間進行各種加工操作二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求(續(xù)）二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求(續(xù)）2.7 雙曲率的零件外形在設(shè)計要求許可的前提下應(yīng)該簡化成直紋面，

13、以方便編程和數(shù)控加工2.8 數(shù)模要按照零件的名義尺寸建立，尺寸公差取對稱的正、負(fù)值2.9 9 外形是曲面的壁板類零件數(shù)模應(yīng)建成展開形狀的數(shù)模二、零件結(jié)構(gòu)的工藝性要求(續(xù)）2. 10 對于加工過程中自然形成的不影響零件使用功能的表面質(zhì)量問題，諸如兩把刀加工之間形成的接刀差、直角加工和斜角加工形成的圓角重疊、斜角結(jié)構(gòu)圓角因投影而失真、閉斜角加工時斜角根部形成的殘留等，應(yīng)在注釋中注明允許存在三、零件的精度要求3.1 在滿足產(chǎn)品使用性能的條件下，零件的尺寸精度等級和表面粗糙度要求應(yīng)取最經(jīng)濟值。3.2 一般孔的精度等級要比配合軸的精度等級低一級。3.3 一般講設(shè)計精度提高一級，制造成本增加1到2倍后續(xù)：色既是空，空既是色色既是空，形形色色的物體都會注入我們的思維，給我們無盡的想象，在我