（毕业设计论文）《航空框架零件的数控加工方案》.doc

PAGE 技师论文 PAGE PAGE 5 航空框架零件的数控加工方案 [摘 要]：随着产品性能要求的进一步提高，现代工业中大量使用整体薄壁结构零件。而且从美观耐用的角度出发，广泛采用不锈钢和铝合金等材料。薄壁结构零件主要由侧壁和腹板组成，结构简洁、但加工余量大（大部分材料变为废屑，材料利用率很低）、相对刚度低。 不锈钢属难加工材料，内应力大，导热性不良，故加工工艺性很差，在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下，不锈钢薄壁结构零件极易发生加工变形，不易控制加工精度和提高加工效率。加工变形和加工效率成为薄壁结构件加工的瓶颈问题。本文结合一个生产中的实例, 分析讨论了不锈钢薄壁结构件的工艺和结构特点，提出了操作性较强的解决方案；同时作者注意到：在设备已经确定的情况下，数控加工工艺和工装就是一个决定性因素，直接影响了数控加工的质量和效率。但是这方面的问题并没有引起足够的重视，与先进国家相比，在产品研发方面我们已经初步接轨，计算机三维辅助设计和分析的使用越来越普遍；但是工装设计主要还是凭经验，缺乏先进的手段，导致工装设计效率低下，一次成功率不高。作者运用UG（大型CAD/CAM/CAE三维软件）进行三维造型、工艺、工装设计，实现了零件设计、工装设计和数控软件编程的无缝联接，在产品设计和加工一体化方面作了有益的尝试。 [关键词] 不锈钢、薄壁结构件，工艺工装、数控编程 前 言 本毕业课题为了培养机械专业学生的CAD/CAM的应用能力及机械制造工艺与设备，数控编程基本知识的实践能力。 本毕业课题包含的内容比较广扩，比如：材料特性的对比、刀具选择以及刀具材料的选择、、装夹方案及数控加工工艺等。 本设计由南京技师学院学生俞仁娟主编；南京技师学院程 振宇老师对全设计书进行了审阅。 由于设计者水平有限。书中难免有不足之处，恳请读者批评指正。 设计者：俞仁娟 2010年3月 目 录 摘要……………………………………………………………………3 前言……………………………………………………………………4 对材料工艺性能进行分析……………………………………6 如何根据材料选择刀具………………………………………7 如何降低薄壁结构零件在加工过程中的变形?…………7 数控加工工艺和编程上有哪些特点，加工过程中应注意什么问 题？……………………………………………………………………11 分析零件结构特点，编制工艺路线卡片…………………15 数控软件的整个过程……………………………………………16 一、对材料工艺性能进行分析 不锈钢一般指含铬量大于12%或含镍量大于8%的合金钢。这种钢在大气中或在腐蚀性介质中具有一定的耐蚀能力，并在较高温度(450℃ 1、不锈钢的分类 不锈钢按其成分，可分为以铬为主的铬不锈钢和以铬、镍为主的铬镍不锈钢两大类。 2、不锈钢的切削性能 不同的不锈钢的切削性能有很大的差异。一般所说不锈钢的切削性能比其他钢差，是指奥氏体型不锈钢的切削性能差。这是由于奥氏体不锈钢的加工硬化严重，导热系数低造成的。为此在切削过程中需使用水性切削冷却液，以减少切削热变形。特别是当焊接时的热处理不好时，无论是怎样提高切削精度，其变形也是不可避免的。其他类型如马氏体型不锈钢、铁素体性不锈钢等不锈钢的切削性能只要不是淬火后进行切削，那么与碳素钢没有太大的不同。但两者均是含碳量越高则切削性能越差。沉淀硬化型不锈钢由于其不同的组织和处理方法而显示不同的切削性能，但一般来说其切削性能在退火状态下与同一系列及同一强度的马氏体型不锈钢和奥氏体型不锈钢相同。 二, 如何根据材料选择刀具 合理选择刀具材料是保证高效率切削加工不锈钢的重要条件 根据不锈钢的切削特点，要求刀具材料应具有耐热性好、耐磨性高、与不锈钢的亲和作用小等特点。目前常用的刀具材料有高速钢和硬质合金。 1,高速钢的选择： 普通高速钢加工不锈钢刀具耐用度很低。采用新型高速钢刀具切削不锈钢可获得较好的效果，特别是钨—钼系和高钒高速钢非常适合加工不锈钢。 2,硬质合金的选择： YG类硬质合金的韧性较好，可采用较大的前角，刀刃也可以磨得锋利些，使切削轻快，且切屑与刀具不易产生粘结，较适于加工不锈钢。特别是在振动的粗车和断续切削时，YG类合金的这一优点更为重要。另外，YG类合金的导热性较好，其导热系数比高速钢高将近两倍，比YT类合金高一倍。因此YG类合金在不锈钢切削中应用较多，特别是在粗车刀、切断刀、扩孔钻及铰刀等制造中应用更为广泛。 三, 如何降低薄壁结构零件在加工过程中的变形? （一）、充分利用零件整体刚性的刀具路径优化方案 应用高速切削技术加工薄壁零件的关键在于切削过程的稳定性。随着零件壁厚的降低, 零件的刚性减低, 加