某型號彎梁的常規轉數控數字化加工

張躍興

（沈陽飛機工業集團有限公司數控加工廠，遼寧 沈陽 110850）

彎梁零件是某型號飛機的重要件，該零件無數字化模型，原工藝方案為常規加工，工作量和工人勞動強度大，加工周期長。為減輕工人勞動強度，提高加工效率，優質高效地完成加工任務，將此項零件進行常規轉數控的轉化工作。由于種種不利因素的限制，給轉化工作帶來了一定的困難，文中巧妙地采取措施，將存在的困難逐一破解，順利地完成零件數字化加工的轉化工作。該零件方案的轉化過程，對新員工起到一定的引導作用，對有經驗的工藝人員也有一定的借鑒價值。

1 零件的結構特點

彎梁零件規格為600 mm×200 mm×50 mm，需5坐標機床翻面加工來完成，結構見圖1零件軸側圖。

圖1 零件軸側圖

2 常規轉數控轉化方案的確定

2.1 零件外形曲面的建立

（1）零件制造和檢驗依據。零件外形為變擺角，按檢夾檢驗；內形筋條位置和兩側端頭位置按樣板；筋條、緣條和腹板厚度尺寸按圖紙。

（2）零件外形取點建曲面。零件外形依據檢夾，由于檢夾外形有些位置狀態不好，凹凸不平，用記號筆在檢夾上做點，共438個，讓測量機操作者按給定的位置手動取點測量，在同一曲面上取兩排點，每排點都位于同一高度，便于以后建立曲面。

取點結束后，開始將取得的點導入CATIA，導點方式有3種：

一是將測得的點一個個按坐標輸入CATIA；

二是采用點云方式將所有的點一起導入CATIA；

三是采用EXCEL模板導點。

方式一的工作量大，點的位置可以調控，點少時適用，點多時實在不可取；

方式二導入簡單，工作量小，但導入的點不受控制，不可按操作者意愿來更改點位，不可取；

方式三導入點方法簡單，且點位置可控。經考慮采用第三種方式進行導點。

方式三具體操作方法為：

首先將數據格式轉換為EXCEL模板格式，到文件夾D:ProgramFilesDassaultSystemesB18intel_acodecommand下打開導入點數據模板GSD_PointSplineLoftFromExcel，也可將該模板拷貝到其他位置再打開。打開選項欄，啟用“安全警告宏”，按模板格式將點數據導入，啟用“宏”，選擇“Feuil1.Main”，并執行，輸入1，可在CATIA中導入點數據；輸入2，可在CATIA中導入點和曲線數據；輸入3，可在CATIA中導入點，曲線和曲面數據。注意，形成曲線或曲面時，數據輸入時具有順序性。

該彎梁零件采用的是第三種導點方式。點導入后，形成初級曲面，可能會發現個別點明顯趨勢不對，稱之為壞點，編輯將壞點刪除。由于取點較多，刪除個別壞點并不影響大局。

（3）零件外形曲面數據反測。在已建立的初級曲面上，取點反測檢夾，注意在曲率變化較大處要多取，平緩處可以少取一些；在已建成的曲面上，曲面狀態不好處多取點，曲面平緩處可以相對少取點。

反測后，發現兩次數據嚴重不符，最大處數值位置相差1.3 mm。經分析和實地考查，認為是由于測量機矢量方向導致，第一次是純手動測量，矢量方向不準，第二次采用第一次的數據取點建立矢量方向，與零件理論矢量方向逼近，因此決定舍棄第一次數據，采用第二次反測數據。

（4）零件外形曲面調整。利用第二次反測數據，采用EXCEL模板導點方式，重新建立外形曲面，同樣發現壞點要刪除，并編制外形程序。

2.2 零件外形程序的編制

零件外形程序加工分4步走，分別是：

（1）粗加工，外形留有2 mm余量；

（2）半精加工，外形留有1 mm和0.5 mm余量；

（3）精加工，外形到位。

零件按檢夾定位，檢驗零件加工出的外形是否均勻，如不均勻，記錄各部位差值，并將已建立的外形進行相應的調整，直到加工出的外形符合檢夾，并通過檢驗員驗證為止。

2.3 零件筋位和兩側端頭的建立

（1）零件制造和檢驗依據。零件內形筋條位置和兩側端頭位置按樣板。

（2）零件筋位和兩側端頭取點建曲面。選取工段加工狀態好的零件1個，到測量機手動測量筋位和端頭，之后建立筋位和端頭曲面，趨勢明顯不對的壞點應刪除。

（3）零件筋位和兩側端頭數據反測。在已建立的初級筋位和端頭曲面上取點反測零件，反測零件筋位和端頭后，將新數據導入CATIA后發現兩次數據最大相差1.1 mm，經過上次檢夾的測量經驗，可直接將第一次測量結果丟棄，采用第二次測量結果。

（4）零件外形曲面調整。利用第二次反測數據建立筋位和端頭位置，同樣發現壞點要刪除，并編制外形程序。

2.4 零件筋位和端頭曲面程序的編制

零件筋位和端頭曲面程序加工同樣分4步走，分別是：粗加工，外形留有2mm余量；半精加工，外形留有1 mm和0.5 mm余量；精加工，外形到位。

通過以上的加工和調試，零件外形、筋位和兩端頭的位置全部滿足要求，并通過檢驗。

2.5 刀具的選擇

刀具選擇總的原則是：安裝調整便捷，剛性好，耐用度和精度高，切削性能好。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀具及刀柄，以提高刀具加工時的剛性。

選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。

2.6 機加工方案的確定

零件在機加工時，必須要理順先后順序，否則，后續機加工會很有難度，甚至會導致機加工的無法進行，對零件品質造成極大的威脅。

（1）零件的定位。彎梁零件加工時定位采用同一基準，即一面二孔定位，避免出現定位誤差累計，數控加工時，毛料周邊加以輔助壓板。

（2）程序的編制。彎梁零件程序的編制是利用CATIA V5工作站來完成的。

（3）加工策略。粗銑時主要是以去除零件工藝余量為目的，徑向排刀盡可能地大一些，軸向排刀根據刀具直徑、刀具刀長、零件材料性能等確定。對于相同材質刀具，當切寬一定，直徑越大，下刀深越大；刀越長，切深反而越小；半精加工及精加工時，要充分利用刃長切削，即加工時，采用徑向分層方式，而軸向只要沒超過刃長范圍，就不必軸向分層。

另外，銑削方式直接影響零件的加工品質及刀具壽命。粗銑時，刀具采用逆銑加工，將模鍛件氧化皮去除；精加工，則采用順銑加工，順銑時，刀具的震動小，切除材料厚度由厚變薄，避免在已加工表面冷硬層上的滑走過程，提高刀具的使用壽命，并且切屑容易折斷，不會粘在刀具上，避免粘刀，加工零件表面光潔度好；同時刀具后角磨損小，提高刀具壽命。

3 數模的建立

經過上述方案的試切，零件外形、筋位和兩端頭的位置數據，已得到采集，結合圖紙信息，建立完整的數模數據，實現零件數字化。

4 結束語

彎梁零件經工段數控銑床試切，優質高效地完成加工任務，效率提高5倍，表面品質有了可靠保證，為零件順利交付贏得了時間。彎梁零件經數控銑床試切，一次性成功，證明了工藝方案的正確性及合理性，是切實可行的方案。

在航空制造業飛速發展的今天，一成不變的加工方式，只會束縛我們探索的腳步，最終必然會導致從制造業中所淘汰。因此我們要加快步伐，大膽嘗試，不斷創新，并加強合作與交流，使機械制造業再創輝煌。