本站小編為你精心準(zhǔn)備了航天結(jié)構(gòu)件成組加工工藝方法研究參考范文，愿這些范文能點(diǎn)燃您思維的火花，激發(fā)您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要:立足航天科研型號(hào)生產(chǎn)實(shí)際，在梳理并研究所承接重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品加工特征的基礎(chǔ)上，提出一種基于坐標(biāo)系偏置的成組加工工藝方法。以算法VS2010為核心，開發(fā)了專用的成組加工程序批量后處理器，實(shí)現(xiàn)了加工程序的高效生成。該方法已應(yīng)用在航天多種型號(hào)零部件的實(shí)際生產(chǎn)中，可在保證高精度要求的同時(shí)，大幅提高生產(chǎn)效率。

關(guān)鍵詞:航天制造領(lǐng)域;典型結(jié)構(gòu)件;成組加工;坐標(biāo)系偏置

隨著航天技術(shù)的發(fā)展，航天器高密發(fā)射需求越發(fā)凸顯，各型號(hào)任務(wù)幾何式增長(由單件/年激增至近是數(shù)十件/年)。深空探測任務(wù)的逐步實(shí)施，航天器所面臨的使用環(huán)境越發(fā)復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)品制造的性能要求越來越多和越來越高，涌現(xiàn)出一大批高性能指標(biāo)要求的關(guān)鍵零部件(難切削材料全面應(yīng)用;復(fù)雜的空間輪廓，刀具可達(dá)性弱;微米級(jí)的形位精度及尺寸精度，難以保證)，如運(yùn)載型號(hào)閥門系統(tǒng)中的電磁鐵殼體、閥體，對(duì)接機(jī)構(gòu)盒蓋、底座，921型號(hào)鉸鏈、鎖輪等零件(如圖1所示)。該類零件年生產(chǎn)當(dāng)量的驟然加劇、緊湊的交付節(jié)點(diǎn)與“苛刻”的精度指標(biāo)給航天制造單位帶來了極大的挑戰(zhàn)。原有“一對(duì)一”的生產(chǎn)模式(即一次裝夾加工一個(gè)工件)難以滿足高密發(fā)射的需求，工藝路線及工藝方法的創(chuàng)新勢(shì)在必行。成組加工技術(shù)起源于歐洲，大成于美國［1］，可大幅提高生產(chǎn)系統(tǒng)柔性，是解決航空航天“多品種、小批量”生產(chǎn)瓶頸的絕佳方法之一。美國將其列入國防軍工領(lǐng)域200項(xiàng)核心技術(shù)庫［2］，并對(duì)我國實(shí)施技術(shù)封鎖。為打破技術(shù)壟斷，國內(nèi)各研究機(jī)構(gòu)相繼開展專項(xiàng)攻關(guān)，歷經(jīng)近半個(gè)世紀(jì)的努力，取得了多項(xiàng)成果，不僅填補(bǔ)了理論空白［3－7］，并在農(nóng)工業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械等以批量生產(chǎn)模式為主的現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行了工程應(yīng)用驗(yàn)證，帶來了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。但對(duì)于以“小批量(甚至單件)、高精度、多品種”為顯著特征的航空航天等領(lǐng)域，成組加工技術(shù)尚處于摸索階段，未能廣泛應(yīng)用。本文立足航天型號(hào)科研生產(chǎn)實(shí)際，在梳理并研究所承接重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品加工特征的基礎(chǔ)上，提出一種基于坐標(biāo)系偏置的成組加工工藝方法。以該方法為核心，開發(fā)了專用的成組加工程序批量后處理器，實(shí)現(xiàn)了加工程序的高效生成。十余種型號(hào)產(chǎn)品的實(shí)際加工結(jié)果表明，該工藝方法正確、有效。

1技術(shù)路線制定及目標(biāo)對(duì)象選取

梳理并研究重點(diǎn)關(guān)注產(chǎn)品的加工特征，以產(chǎn)品加工難度、批量為權(quán)值劃分優(yōu)先級(jí)。依據(jù)優(yōu)先級(jí)選取典型產(chǎn)品。同時(shí)，關(guān)注該產(chǎn)品的生命全周期，梳理瓶頸，制定成組加工解決方案。圖2(左上)所示為航天某型號(hào)電磁鐵殼體。該零件具備航天結(jié)構(gòu)件典型特征(具體見表1)，選取該零件為對(duì)象，研究航天典型結(jié)構(gòu)件成組加工技術(shù)，以點(diǎn)帶面，推進(jìn)航天精益數(shù)控進(jìn)程。

2成組加工技術(shù)方案實(shí)施

2．1通過切削試驗(yàn)優(yōu)選刀具、走刀路徑及切削參數(shù)

傳統(tǒng)走刀路徑主要包括Z形迂回、單向平行及輪廓平行路徑(圖3a、b、c)。實(shí)際加工時(shí)，Z形迂回及輪廓平行路徑存在順銑逆銑往復(fù)交替、拐角處加減速變化劇烈等缺陷;單向平行路徑避免了順銑逆銑往復(fù)交替，但是其包含的進(jìn)退刀過程和相鄰兩層刀具空切移動(dòng)占用大量機(jī)時(shí)，CAM程序執(zhí)行效率低下。相對(duì)于傳統(tǒng)策略，螺旋銑避免了順銑逆銑交替進(jìn)行、刀路拐角和路徑自相交、空切移動(dòng)等問題，具有更高的切削效率和更低的刀具磨損率，可在保證加工精度的前提下，大幅提高加工效率(如圖3d)。針對(duì)1J22軟磁合金(電磁鐵殼體基體材料)開展切削試驗(yàn)研究(圖4，表2)，完成刀具優(yōu)選及切削參數(shù)制定。

2．2成組加工專用批量后置處理軟件的開發(fā)及應(yīng)用

主流數(shù)控系統(tǒng)(如西門子840D、FANUC31i、海德漢530等)均具備坐標(biāo)系偏置功能，并支持同時(shí)設(shè)置多個(gè)坐標(biāo)系。成組加工的核心是在一次裝夾過程中，安裝多個(gè)工件，同時(shí)進(jìn)行加工，以程序高度集成，減少人為干預(yù)的方式，提高生產(chǎn)效率。基于此，可將所安裝的每個(gè)工件都視為一個(gè)單獨(dú)的生產(chǎn)單元，每個(gè)單元均具備自身的加工坐標(biāo)系，加工坐標(biāo)系之間存在著陣列的數(shù)學(xué)關(guān)系，這種關(guān)系以數(shù)據(jù)的形式保存在坐標(biāo)系偏置指令寄存器中(如G54～G59)。通過偏置坐標(biāo)系，完成數(shù)控加工程序的準(zhǔn)確陣列，從而實(shí)現(xiàn)成組加工。綜合上述理論方法，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際需要，開發(fā)了成組加工程序批量處理軟件(如圖4所示)。軟件兼容主流數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主程序與子程序的批量修改與自動(dòng)生成。

2．3VERICUT仿真平臺(tái)的搭建及數(shù)控程序仿真檢測

依據(jù)機(jī)床運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，在VERICUT平臺(tái)中建立了機(jī)床的配置信息文件。研究了Simens840D數(shù)控系統(tǒng)宏指令與VERICUT軟件功能模塊的對(duì)應(yīng)關(guān)系，并以調(diào)用軟件內(nèi)置關(guān)鍵字及代碼編寫的方式，完成了數(shù)控系統(tǒng)的配置。基于VERICUT平臺(tái)，完成了考慮工件裝夾方案的成組加工全過程仿真(圖6)，確保成組加工程序與工件、裝夾元件均無干涉，程序幾何軌跡完全正確，為工件的實(shí)際加工奠定基礎(chǔ)。

2．4實(shí)際加工驗(yàn)證

將仿真驗(yàn)證過的成組加工數(shù)控程序?qū)霗C(jī)床，并采用表2中的軌跡策略及切削參數(shù)進(jìn)行加工，產(chǎn)品精度穩(wěn)定性、加工效率、成品率大幅提高;同時(shí)刀具成本降低，效果顯著(表3、圖7)。

2．5推廣應(yīng)用

該技術(shù)已推廣應(yīng)用于航天多種型號(hào)十?dāng)?shù)種零件的實(shí)際加工中，如921某型號(hào)鉸鏈;對(duì)接機(jī)構(gòu)盒蓋;運(yùn)載某型號(hào)閥體等(圖8)。在航天系統(tǒng)內(nèi)部起到了很好的示范作用。

3結(jié)語

本文提出了一種基于坐標(biāo)系偏置的成組加工工藝方法。該方法可在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，大幅提高加工效率，為航天各型號(hào)產(chǎn)品的按時(shí)交付提供有力保障。同時(shí)，由于工藝方法高度集成，在整個(gè)加工周期內(nèi)，刀具更換、程序調(diào)用等均自動(dòng)進(jìn)行，無需人為干預(yù)，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)加工過程的“黑燈化”，為打造精益數(shù)控、構(gòu)建航天“黑燈工廠”踏出堅(jiān)實(shí)一步。

參考文獻(xiàn)

［2］王志博，孫厚芳．中國GT40年回顧與展望［J］．中國機(jī)械工程，2001，12(3):57－61.

［3］趙汝嘉，孫波．計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)(CAPP)［M］．北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2005．

［4］韓曉燕．成組加工技術(shù)在軸類零件生產(chǎn)中的應(yīng)用研究［D］．上海:上海交通大學(xué)，2009．

［5］常建娥，劉飛．基于工藝流程的零件成組方法及其實(shí)現(xiàn)［J］．武漢大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，41(4):92－95．

［6］劉文劍．計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)導(dǎo)論［M］．哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，1994．

［7］戴國洪，倪前富．基于特征的軸類零件信息生成系統(tǒng)［J］．機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，1999，11(6):44－46．

作者：尹春暉 徐興碩 馬俊翰 陸榮 劉劍龍 單位：上海航天設(shè)備制造總廠有限公司