机加讲座(初级)

1、机加工艺讲座吴靖中前言：有形世界，无限风光世界上的任何物质都有一定的形态，这就是自然界的空间几何,飞机零件也是如此。成形的方法多种多样：比如拉伸，模压，胶接，铸造，注塑等等，装配也是各种形状的组合,组合后又获得新的形状。和其他专业一样，机械加工是一种利用刀具切削的切削成形方法。飞机主要尺寸及性能参数表飞机主要尺寸及性能参数表机型110-标准110-增程130-标准130-增程翼展(米)33.733.733.733.7高度(米)10.910.910.910.9长度(米)35.635.638.838.8乘客人数110110130130航程(公里)3300550033005500巡航速度Km/H10

2、00100010001000起飞重量（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系列飞机的三视图飞机上的框叉飞机上的框飞机上的梁飞机上的支臂飞机上的支座飞机上的加强带板飞机上的加强壁板切削加工原理简介切削原理简图已加工表面剪切变形区待加工表面切削加工原理简介（续）切削加工主要内容包括金属切削中切屑的形成和变形切削力和切削功切削热和切削温度刀具的磨损机理和刀具寿命切削振动和加工表面

3、质量等上图中卡片之间相互滑移既表示金属切削区域的剪切变形。经过这种变形以后切屑从刀具前面上流过时又在刀屑界面处产生进一步的摩擦变形。切削加工原理简介（续）通常切屑的厚度比切削厚度大而切屑的长度比切削长度短这种现象就叫切屑变形。金属被刀具前面所挤压而产生的剪切变形是金属切削过程的特征。由于工件材料刀具和切削条件不同切屑的变形程度也不同因此可以得到各种类型的切屑本讲座主要分四部分第一节 机加工艺基础知识第二节 机加的设备及工装第三节 数控加工第四节 工艺性审查的基本要求 第一节第一节 机加工艺基础知识机加工艺基础知识一、机械制造机械制造是各种机械、机床、工具、仪器、仪表制造过程的总称。机械制造技术

4、是研究这些机械产品的加工原理、工艺过程和方法以及相应设备的一门工程技术。二、机加的基本概念1、机械加工系统 生活中切苹果左手拿苹果-夹具和机床工作台右手拿刀-机床主轴和刀具苹果-被加工工件二、机加的基本概念(续）机械加工工艺系统是制造企业中处于最底层的一个个加工单元。往往由机床、刀具、夹具和工件四要素组成。机加系统实例刀具工件夹具机床切削用量三要素切削速度Vc：刀具切削时的线速度进给速度Vf：刀具和工件的相对运动速度切削深度Ap：刀具的轴向切削长度切削宽度Ae：刀具的径向切削宽度切削用量示意图VcVfApAe刀具三、机加的主要刀具铣刀：盘铣刀、端铣刀、棒铣刀、球头铣刀、成型铣刀、鼓形铣刀各种各

5、样的形状车刀：外圆、内孔、端面、螺纹、车槽钻铰刀：空心钻头、实心钻头（麻花钻头）；铰刀有机铰刀、手铰刀等分类方法多种多样除了这些常见的刀具外还有砂轮、珩磨头等磨削用工具常见的棒铣刀端铣刀内冷却钻头细长钻头四、飞机上常用的金属材料在军机生产中遇到常用的金属材料有：铝合金、钛合金、45和35钢、300M钢还有一些不锈钢、铜、镍基合金等这些材料的加工难易程度大致顺序铝合金 铜 35和45钢 不锈钢 300M钛合金 镍基合金五、机加的主要零件机加的主要零件：框、梁、长桁、接头、支架、端盖、作动筒外壳、螺栓、整体壁板等等不同的零件结构相应的需求不同种类的设备，因此设备的结构尺寸和形式多种多样飞机中央翼盒

6、后侧的压力隔框尾椎鹅颈铰链第二节 机加的设备及工装一、机加的主要设备及加工方法铣床：铣床的加工范围比较广，可以加工槽、筋条、下陷、平面、槽口等，有时可以钻孔、铰孔、镗孔等车床：主要加工回转体零件车外圆、内孔、车槽、车螺纹、车椎度、倒角等钻床：钻孔、铰孔一、机加的主要设备及加工方法（续）镗床：主要用于镗高精度的孔，能够很好保证孔径精度和位置精度，比如一些配合孔 刨床：运动比较简单，适合大余量、表面粗糙材料的去除，主要用于粗加工磨床：适合高精度表面加工，有外圆磨、内孔磨、平面磨、成型磨等3坐标和5坐标数控机床：除了上述的磨削加工外，几乎可以进行所有的加工，而且能够加工复杂的曲面普通钻铣床普通车床普

7、通磨床数控铣床1数控铣床2一、机加的主要设备及加工方法(续)零件的主要切削过程主要分为三个阶段，包括粗加工、半精加工和精加工。各个阶段的加工余量和加工重点不同，粗加工阶段以保证去处速率为主，半精加工和精加工以保证表面质量为主。加工方法的选择以被加工要素的最终要求为依据。比如孔，若精度高和粗糙度低那么得选择钻、扩、铰（或镗），精度不高和粗糙度低，则只选择钻、扩就可。二、机床夹具机床夹具按和设备的关系分可分为：车床夹具、铣床夹具、镗床夹具、钻床夹具、磨床夹具等机床夹具的主要作用：是保证待加工工件和切削刀具的相对位置关系，抵偿切削时的切削力二、机床夹具（续）一般符合6点定位原理，多数少于6个约束，个

8、别过定位，与零件结构有关夹具精度是零件精度1/3或1/4，比零件精度高很多夹具的重量越轻越好，结构越简单越好，夹紧机构越快捷越好多用途铣床夹具1车床夹具立式多用途铣床夹具第三节 数控加工一、数控加工的优点柔性好，适应性强，能适应小批量多品种得加工，这种加工主要是零件的结构、尺寸变化多样精度高质量稳定，很少有人为误差，数控机床本身的运动精度很高0.01 0.001mm一、数控加工的优点（续）生产效率高,有的机床有自动装夹装置，大大地节省了生产辅助时间，数控机床的进给速度也很快，与常规机床比减少了大量的对刀时间能实现复杂的运动，现在数控机床有3轴、5轴、6轴等最多已有9轴的机床。柔性好，加工的可达

9、性也大大提高，可以加工几乎各种型面，螺旋浆、发动机叶片等复杂的外表面等都能加工的很好。数控加工零件实例二、刀具的运动轨迹 1）工件坐标原点（ Wrok-piece Coordinate Origin）工件坐标系原点。2）机床零点（ Machine zero ）由机床制造商规定的机床原点。3）参考位置（ Reference Position ）机床启动用的沿着坐标轴上的一个固定点，它可以用机床坐标原点为参考基准。二、刀具的运动轨迹（续） 4）绝对尺寸（Absolute Dimension)绝对坐标值（Absolute Coordinates）距一坐标系原点的直线距离或角度。5）增量尺寸（ Inc

10、remental Dimension ) 增量坐标值（Incremental Coordinates）在一序列点的增量中，各点距前一点的距离或角度值。工作台原点和零件的坐标原点zxyxyz工件坐标原点机床零点三、数控编程的基本知识数控机床可以说是简单的机器人，接受的是G代码，对G代码编译后，才能做各种动作。现在常用智能编成软件有UG、Pro-E、CATIA等软件数控编程包括前置处理和后置处理两个阶段，前置处理时根据数模提取导动面、线、点等，处理成APT语言，后置处理把APT语言转化成G代码。数控加工实例曲面加工实例第四节 工艺性审查的基本要求一、材料的要求1.1 在满足使用性能的前提下，尽量选

11、用切削加工性好的材料；1.2 为减轻机械加工工作量，应尽量多地采用精密锻铸件，减少零件的切削加工面；1.3 为便于数控加工，减少机械加工变形，建议大量采用优质铝合金预拉伸板材，如7075等。二、零件结构的工艺性要求2.1零件要有便于装夹的定位基准和夹紧表面，在结构允许的情况下，要给出基准孔（工艺孔）二、零件结构的工艺性要求(续）2.2 零件的结构应便于以较高的生产率加工，保证刀具能正常工作而不易损坏二、零件结构的工艺性要求(续）2.3 零件的结构应尽量保证加工时工件有足够的刚性，工件要承受切削力和夹紧力的作用，工件刚性不足易产生装夹变形和加工变形，影响加工精度甚至是表面质量2.4 零件的加工底

12、角半径与刀具的底角圆角要一致，通常圆角的半径应大于刀具圆角半径，零件上的内圆角及底角尽量按标准刀具系列的刀具直径和圆角选取，为便于数控加工，零件上的内圆角最小应该为R8.5，底角选R3、R4、R8、R15等二、零件结构的工艺性要求(续）二、零件结构的工艺性要求(续）二、零件结构的工艺性要求(续）2.5 尽量避免采用需要刀具直径小、加工深度大的设计，以免由于刀具抖动影响加工质量 2.6 尽量简化不规则设计，避免采用各种闭角零件的设计方案，保证刀具有足够的空间进行各种加工操作二、零件结构的工艺性要求(续）二、零件结构的工艺性要求(续）2.7 双曲率的零件外形在设计要求许可的前提下应该简化成直纹面，

13、以方便编程和数控加工2.8 数模要按照零件的名义尺寸建立，尺寸公差取对称的正、负值2.9 9 外形是曲面的壁板类零件数模应建成展开形状的数模二、零件结构的工艺性要求(续）2. 10 对于加工过程中自然形成的不影响零件使用功能的表面质量问题，诸如两把刀加工之间形成的接刀差、直角加工和斜角加工形成的圆角重叠、斜角结构圆角因投影而失真、闭斜角加工时斜角根部形成的残留等，应在注释中注明允许存在三、零件的精度要求3.1 在满足产品使用性能的条件下，零件的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值。3.2 一般孔的精度等级要比配合轴的精度等级低一级。3.3 一般讲设计精度提高一级，制造成本增加1到2倍后续：色既是空，空既是色色既是空，形形色色的物体都会注入我们的思维，给我们无尽的想象，在我