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    [分享]高級(jí)教練機(jī)前襟高速加工及仿真技術(shù) [復(fù)制鏈接]

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    只看樓主 倒序閱讀 樓主  發(fā)表于: 2006-11-16
    — 本帖被 cyqdesign 從 機(jī)械加工與制造 移動(dòng)到本區(qū)(2010-12-09) —
    一、概述 5[5|_H+0  
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    某型高教機(jī)是我公司研制的新一代高級(jí)教練機(jī),該機(jī)氣動(dòng)性能、機(jī)動(dòng)性能要求較高,特別是對(duì)飛機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有了新的要求。因此在結(jié)構(gòu)上大量采用整體框、梁、壁板等機(jī)加件。而機(jī)翼前襟內(nèi)、外側(cè)斜梁因結(jié)構(gòu)和裝配要求,設(shè)計(jì)成整體梁,詳見(jiàn)(圖一)。該梁結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄,截面近似為"Z"字型,在其長(zhǎng)度方向有多組長(zhǎng)距離、高精度叉耳孔,加工難度大,是某高教機(jī)機(jī)加零件的技術(shù)關(guān)鍵之一。

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    圖一前襟內(nèi)側(cè)斜梁

    二、工藝分析 5R}K8"d  
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    零件材料為鋁合金薄壁梁,為保證零件叉耳孔裝配的同軸度要求,加工后變形要盡可能小,零件為雙面長(zhǎng)梁結(jié)構(gòu),毛胚為板材,整體材料切除率高達(dá)95%左右,因此決定采用高速銑加工的工藝方案。適合高速切削的航空零件主要有:壁板、整體框、梁、肋等結(jié)構(gòu)件,其毛坯大多數(shù)為鋁合金預(yù)拉伸板材,加工方法主要是銑削加工。對(duì)于一面為平板的單面結(jié)構(gòu)零件,工藝路線比較簡(jiǎn)單,即:粗加工-精加工。航空產(chǎn)品中,大多數(shù)零件都具有雙面結(jié)構(gòu),對(duì)這些具有雙面結(jié)構(gòu)的零件,有以下兩種典型工藝路線:(1)正面粗加工-正面精加工-翻面-反面粗加工-反面精加工;(2)正面粗加工-翻面-反面粗加工-反面精加工-翻面-正面精加工;我們選擇第二種工藝路線,可以有效釋放應(yīng)力。零件的裝夾方式為內(nèi)側(cè)斜梁采用中間通孔處留工藝凸臺(tái)定位(圖二)。

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    圖二內(nèi)側(cè)斜梁裝夾方案

    三、程序編制 5zi}O GtXv  
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    高速銑加工程序的編制采用UGNX2.0軟件,粗加工采用型腔銑,編程時(shí)刀具每層都以5度傾角采用螺旋線和圓弧進(jìn)刀,在所有拐角處加入圓弧保持加工平穩(wěn),采用層優(yōu)先的加工策略,確保留給精加工的余量均勻。精加工采用輪廓銑和順序銑,通過(guò)螺旋或傾斜式進(jìn)刀,避免在加工表面進(jìn)、退刀,采用橫向進(jìn)給量與徑向進(jìn)給量相等的切削用量,并用粗糙度值來(lái)控制切削步距,采用從中間向四周銑削的走刀路線,切削方向應(yīng)保持恒定的順銑切削。根據(jù)機(jī)床的主軸功率18kw及最高轉(zhuǎn)速為S=18000r/min,確定合理的切削參數(shù)為:

    四、程序仿真 ,6AnuA  
    @/f'i9?oM`  
    五軸高速銑程序編制完成后一定要確保無(wú)誤后才能交付機(jī)床使用,因此事先對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行校驗(yàn)和仿真是必要的,同時(shí)還要考慮與實(shí)際加工環(huán)境相一致,我們選用了VERICUT5.4軟件來(lái)做這項(xiàng)工作。具體過(guò)程是首先建立所使用機(jī)床的結(jié)構(gòu)(圖三)、使用刀柄和刀具的結(jié)構(gòu)(圖四)、控制系統(tǒng)文件SINUMERIK 840D。

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    圖三 機(jī)床模型 圖四 刀具和刀柄

    然后在VERICUT中建立實(shí)際大小的毛胚,按編程原點(diǎn)確定加工坐標(biāo)系后導(dǎo)入機(jī)床所使用的G代碼程序進(jìn)行仿真。因零件閉角大,在擺角加工時(shí)為使所選用的刀具盡可能短并確保刀柄在加工時(shí)不碰撞,在VERICUT軟件設(shè)置的Motion菜單中將Calculate Min Cutter選項(xiàng)鉤上,讓軟件自動(dòng)計(jì)算所需最小刀長(zhǎng)(圖五)。將零件模型導(dǎo)入VERICUT與所切削的模型自動(dòng)比對(duì)(圖六),確保無(wú)過(guò)切及過(guò)大的殘料。仿真結(jié)束后可生成零件仿真報(bào)告,報(bào)告中詳細(xì)列出了所使用文件路徑、刀具信息、切削時(shí)間、切削距離、體積去除量,確保其中錯(cuò)誤和警告兩項(xiàng)值為0,否則要修改程序(圖七)。

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    圖五 自動(dòng)計(jì)算的最小刀長(zhǎng)切削 圖六 自動(dòng)比對(duì)選項(xiàng)

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    圖七 VERICUT零件仿真報(bào)告

    五、結(jié)論 y)*W!]:7^>  
    KJ#SE|  
    采用整體構(gòu)件設(shè)計(jì)和高速加工已成為近幾年飛機(jī)結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)和數(shù)控加工技術(shù)的一種發(fā)展趨勢(shì)。本文通過(guò)對(duì)某高級(jí)教練機(jī)前襟內(nèi)、外斜梁零件數(shù)控加工過(guò)程的介紹,簡(jiǎn)單探討了五軸高速銑工藝、編程及仿真的應(yīng)用。采用該措施可以有效地減少薄壁零件的加工變形,保證加工質(zhì)量;明顯地提高生產(chǎn)效率,縮短飛機(jī)的制造周期。
     
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