第五章 飞机结构件的数控加工技术

基于特征的飞机结构件数控加工工艺研究摘要：本文介绍了飞机零件数控加工的背景，分析了飞机零件数控加工的特点和难点，应获取连接特性和尺寸信息，并根据网络信息评估网络的相对强度，根据通用信息对飞机结构件的相对强度进行评估，根据该功能对飞机结构的相对强度进行刚度校核，确定飞机零件切削参数优化模型，分析影响切削参数的因素，考虑对切削参数的影响，数控零件加工实验分析飞机部件编程和加工的典型特性，区分飞机部件的典型特性和组合，分析了不同测试方案的可行性。

关键词：飞机结构件；数控加工；装夹设计；参数优化一．飞机结构件数控加工工艺概述在现代飞机设计制造中，为了提高结构件的可靠性，飞机的结构件以厚壁和薄壁的总框架为基础。

因此，在设计和操作上具有物理精度高的优点。

以前的小零件焊接和激光焊接的处理率为90%或98%，大型五金件一起存放可以大大减少零件的数量和装配过程，减轻机器的重量。

提高飞机零部件的强度和可靠性，提高飞机生产质量。

飞机结构的结构主要取决于飞机的气动外形，其周长轮廓与其他部件的轮廓紧密对齐。

同时，薄壁结构弱化其结构，结构顶部复杂，底板厚度小于1mm。

为了满足精密装配的要求，飞机工业需要各种形状、部件的位置和尺寸等最大精度，都是高于上一代飞机的平均高精度。

飞机结构件复杂，操作困难。

这些部件具有复杂的理论形式，如机身形状、机翼形状和机身面积形状需要多个部件的组合。

这种薄壁结构容易变形。

有大量的薄壁和深壁，典型的组合结构比较薄弱。

由于飞机结构件的结构特征和精度要求，飞机结构件的数值控制加工有以下特点和难点。

首先是加工过程中容易变形。

飞机的结构复杂，特点类型多，结构件的紧固位置，例如开口管、飞边孔等必须考虑这一点。

第二，飞机的构造有丰富的薄壁构造和刚度。

因为加工中的切削参数的调整不恰当，所以会影响加工品质和效率的问题。

由于飞机的结构件加工特性的多样性，切削参数必须考虑特性的特性。

最后，由于飞机的结构件尺寸大，盲目性高，一般工艺只能在试验后加工。

飞机结构件数控加工精度控制关键技术熊青春; 王家序; 周青华【期刊名称】《《航空科学技术》》【年(卷),期】2019(030)007【总页数】12页(P8-19)【关键词】数控铣床; 飞机结构件; 误差建模; 加工误差预测; 加工精度控制【作者】熊青春; 王家序; 周青华【作者单位】四川大学空天科学与工程学院四川成都 610065; 成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都 610092【正文语种】中文【中图分类】V261.2新一代飞机为满足长寿命、结构轻量化等方面的性能要求，大量采用新技术、新结构、新材料。

在飞机设计中，为提高飞机的强度和可靠性，承力结构件主要采用整体构件，以薄壁整体框架结构为主，这使其在切削过程中材料去除量大，去除率高达90%以上。

如图1所示，相比以往的飞机结构件焊、铆接的组装模式，大型整体结构件减少了零件数量以及装配焊接工序，提高了结构强度和可靠性，同时有效减轻整机重量，使飞机的性能显著提升。

飞机结构件的快速发展在提高了飞机性能的同时，也给制造技术带来了严峻的挑战。

加工精度是评价零件合格与否的重要指标，也是反映数控加工技术水平的首要指标。

分析数控加工的误差影响因素，对加工误差进行预测和补偿控制，实现加工精度的提升对企业增效降成本具有重要意义。

影响数控机床加工精度的因素众多[1，2]，如机床制造误差、热变形误差、振动误差、控制系统误差等。

依据数控机床的结构、控制系统等的不同，多轴数控机床的定位精度由不同的误差源决定。

在某个特定的数控机床上，有多个误差来源，包括几何、静态和动态负载、热误差、伺服系统参数不匹配等，这些误差源以一种复杂的方式影响刀尖的定位精度，最终影响零件的加工精度。

图1 某型飞机中机身加强筋结构Fig.1 The fuselage stiffener structure of an aircraft数控加工精度保障方法可分为两大类[3]：误差防止法和误差补偿法。

数控加工技术在飞机制造中的应用摘要：近年来，随着国家经济快速发展，社会的不断进步，人民生活水平的日益提高，使得科学技术在不断进步，其中数控加工技术的出现，进一步的增加了飞机制造中的精确度。

飞机中的零部件均属于金属性的材料，因而就需要就会在数控加工的技术对这些金属材料进行加工，进而提高金属材料的精确度，确保飞机在飞行中的安全性。

因而，数控加工技术在飞机零部件的制造中起着非常重要的作用。

因此，为了进一步的了解数控加工技术在飞机制造中的作用，本文对数控加工的定义，组成，注意事项，数控加工技术在飞机制造中的具体应用以及数控加工技术在飞机制造中的影响进行了分析与研究，进一步的促进了数控加工技术在飞机制造中的应用程度。

关键词：数控加工技术，飞机制造，应用1.数控加工技术1.1数控加工的定义及数控机床组成数控加工，简单来说，指的是在数控机床上对加工零件进行的一种加工工艺方法，数控加工的机床与传统的加工机床的工艺规程是大致相同的，数控加工的工艺方法是借助数字化的信息来控制零件和各种刀具的位移来实现机械加工的加工方法。

数控化的加工能够解决传统机械加工中的问题，例如零件种类繁多，形状多样的零件以及一些精度较高的零件加工的要求。

数控机床主要是由控制介质，数控装置，伺服系统以及机床本体来组成。

数控机床主要是借助记录在媒体上的数字信息经过数控装置来对机床实施控制，使得它自动的执行规定加工过程的机床。

控制介质又叫做信息载体，在该介质中包含了加工某一个零件的所有信息，一般常见的介质有穿孔带，磁带以及一些磁盘等等可以大量的储存一些信息的载体。

伺服系统是用于连接机床运动部件和数控系统的主要装置，属于数控加工中的执行部分。

数控装置是数控机床中的关键所在，用于接收控制介质发送的信息，经过一系列的变化和处理来转换成对应的脉冲信号来进一步的控制机床的运动来进行加工。

机床是数控机床的机械部分，包括了一些主动传动装置，进给传动装置，床身，工作台以及其他的辅助等部分，还有一些其他特殊的组成部分。

数控技术在飞机零件加工中的应用摘要：随着计算机技术的日益成熟，飞机制造技术也不断的进行革新、改革创新传统技术，此外，飞机制造中新结构、新材料的使用也促使飞机制造技术的不断创新。

目前，飞机先进制造技术数字化制造技术以及集成整体结构组成当前，数控技术在飞机零件加工制造中的应用水平较高，无论是主轴还是数控设备其利用率均非常高，数控技术的应用不但大大提高了劳动生产率和加工效率，而且还能有效缩短加工周期。

基于此，文章对数控技术在飞机零件加工中的应用进行了研究，以供参考。

关键词：数控技术；零件加工；技术措施1数控技术在飞机零件加工中的工艺浅析1.1DNC技术DNC技术即为分布式数字控制技术该技术在20世纪80年代已经广泛的应用于西方国家的飞机零件制造当中去。

经过几十年的发展，该技术在我国发展相对比较成熟，该技术再飞机零件加工中的应用可以有效提高其技术效益和经济效益，促进生产率的提高。

此外，DCN技术的应用使得机械加工车床具备了数字化加工生产线以及加工实体仿真手段，对飞机零件加工制造业的发展有着重要的作用。

1.2CAD/CAM系统计算机信息技术的兴起，CAD/CAM系统的应用使得飞机生产方式产生了巨大的变化。

CAD/CAM是计算机辅助设计与制造系统，其直接关系到数控加工工艺的水平。

计算机信息技术的兴起使得计算机图形处理水平不断提高，促使CAD/CAM系统中的图形交互的自动编程方法应用日益广泛，该编程方法在应用中有着操作简单、易于检查、高精度、高速度的特点，凭借其特点，该方法在CAD/CAM系统中得到了广泛利用。

在应用中借助各种技术资源与工艺知识数据库，最终使得机械制造工艺先进、加工程序优质，在促进成产效率与设备利用率大大提升的同时，能够大大降低工艺零件生产周期。

1.3高速切削技术相比飞机零件制造中的传统切削，高速切削的优点明显，首先在进给速度提高8倍的情况下，降低加工时间一倍以上，材料去除效率相比之前提高300%，而且切削力在降低25%的情况下，提高刀具耐用度80%。

模型飞机设计及其数控加工模型飞机设计及其数控加工的背景和意义模型飞机设计是指通过一系列工程技术方法和原理，为了模拟真实飞机的外形和功能，设计出小型的模型飞机。

这些模型飞机不仅可以作为玩具，还可以用于航空教育、研究和训练。

随着科技的发展和人们对飞机的兴趣增加，模型飞机设计及其数控加工成为一个热门的领域。

数控加工是一种利用计算机控制机床进行加工的方法。

模型飞机设计与数控加工的结合，可以实现对模型飞机的精确、高效加工，提高生产效率和产品质量。

同时，通过数控加工可以实现一些复杂的机构和细节设计，使得模型飞机更加细致而真实。

本文将探讨模型飞机设计及其数控加工的背景和意义，并介绍相关的技术和方法。

通过了解模型飞机设计及其数控加工的基本原理和应用，读者可以更好地理解这一领域的重要性，从而为模型飞机设计和加工提供指导和启示。

二、模型飞机设计的基本原理该部分将讲解模型飞机设计所涉及的基本原理和概念。

模型飞机设计的基本原理包括以下几个方面：空气动力学：模型飞机设计的基础是空气动力学原理。

了解气流、升力、阻力、升降舵、翼型等概念对于设计一个稳定飞行的模型飞机非常重要。

结构力学：模型飞机的结构必须能够承受各种载荷，如重力、气动载荷等。

了解材料力学、应变、强度等概念对于设计一个强度合理的模型飞机至关重要。

控制原理：模型飞机的飞行需要进行控制，而控制原理研究的是飞机的操纵系统。

掌握飞机的操纵面、传动系统等相关知识，能够设计出合理的控制机构。

数字设计技术：在现代模型飞机设计中，数控加工已经成为重要的工艺。

通过数字设计软件，可以进行三维建模、分析和优化，有效地提高设计效率和准确性。

以上是模型飞机设计的基本原理的简要介绍，对于进一步深入研究和具体应用模型飞机设计具有重要指导意义。

三、数控加工技术在模型飞机制造中的应用本部分将探讨数控加工技术在模型飞机制造过程中的优势和应用方法。

数控加工技术是一种利用计算机控制机床进行加工的方法，它具有高精度、高效率、灵活性强等特点，被广泛应用于各种工业领域，包括模型飞机的制造。

飞机制造过程中的数控加工技术应用飞机制造是一个需要高精度、高性能加工技术的行业，而数控加工技术是现代制造业中不可或缺的一部分。

数控加工技术已经被广泛应用于飞机制造的每个环节，从飞机零部件的设计、加工到组装，都有数控加工技术的影子。

本文将从飞机制造中数控加工技术的应用入手，深入探究数控加工技术在飞机制造中的作用，包括其发展历程、应用范围及未来的发展趋势。

一、数控加工技术在飞机制造中的发展历程数控加工技术最初的应用是在20世纪60年代，当时的主要目的是提高加工效率和精度。

经过几十年的发展，随着工业自动化程度的提高，数控加工技术的应用范围越来越广泛，并且不断改善和升级。

而在飞机制造行业中，数控加工技术的应用也经过了一定的发展历程。

早期的飞机制造过程主要采用人工操作和传统的机械加工方式，色差、误差大、效率低下，难以满足飞机质量和生产效率的要求。

1970年代末，随着航空工业的发展和自动化水平的提高，数控加工技术被引入飞机制造中。

在数控机床上，只要将设计好的CAD图形转化为NC程序，数控机床就可以自动完成对工件的加工。

二、数控加工技术在飞机制造中的应用范围数控加工技术在飞机制造中的应用范围非常广泛，包括飞机零部件的制造、试验、组装等多个环节。

在飞机零部件的制造中，数控加工技术主要用于机翼、发动机舱壁、底盘等零部件的加工。

相比传统的机械加工方式，数控加工技术可以提高加工的精度和效率，缩短制造时间。

此外，在试验环节中，数控加工技术也可以用于飞机模型的制作和测试，为飞机设计提供更为准确的数据和参考。

在组装环节中，数控加工技术也有非常重要的应用。

为了确保飞机的结构安全和飞行性能，飞机的组装需要非常高的精度和可靠性。

数控加工技术可以实现高精度零部件的精确组装，大幅提高组装精度和效率，确保飞机的安全飞行。

三、数控加工技术在飞机制造中的未来发展趋势随着科技的进步和需求的不断变化，数控加工技术在飞机制造中的应用也在不断地发展和改进。

数控加工技术在飞机制造中的应用
数控加工技术是指使用数控设备进行加工制造的一种先进制造技术。

随着飞机制造技术的不断发展，数控加工技术在飞机制造中的应用也日益广泛，对飞机制造的质量、效率和精度提升起到了重要的推动作用。

数控加工技术在飞机结构件加工中的应用非常广泛。

传统的手工或半自动加工方式在加工飞机结构件时容易产生工艺误差，导致零件的精度不高，同时也会增加加工难度和成本。

而数控加工技术可以通过预先编写加工程序，通过数控设备的精确控制来实现对飞机结构件的高精度加工。

数控铣床可以实现对飞机结构件的复杂形状加工，数控车床可以实现对飞机零件的旋转面加工，数控切割机可以实现对飞机板材的切割等。

这些数控加工设备可以提高飞机结构件的加工精度和一致性，减少加工成本和时间，同时也减少了人为因素对加工质量的影响。

12科技资讯科技资讯SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 2007 NO.28SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION 工业技术计算机技术的不断发展,使得飞机先进制造技术处于不断变革之中,传统技术不断精化, 新材料、新结构加工、成形技术不断创新,集成的整体结构和数字化制造技术构筑了新一代飞机先进制造技术的主体框架。

目前的飞机制造公司数控技术应用水平高,不仅数控设备利用率高,主轴利用率高,而且加工效率极高,加工周期短,劳动生产率也不断提高了。

飞机制造业中数控技术发展现状和应用水平主要体现在:广泛采用 C A D /C A M 系统和 D N C技术, 达到数控加工高效率,建立了柔性生产线和发展了高速切削加工技术。

1数控加工技术概述目前,数控加工技术已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。

数控加工的最大特征有两点:一是可以极大地提高精度,包括加工质量精度及加工时间误差精度;二是加工质量的重复性,可以稳定加工质量,保持加工零件质量的一致。

数控加工具有如下优点:提高生产效率; 不需熟练的机床操作人员; 提高加工精度并且保持加工质量;可以减少工装卡具;可以减少各工序间的周转,原来需要用多道工序完成的工件,用数控加工可以一次装卡完成,缩短加工周期,提高生产效率;容易进行加工过程管理;可以减少检查工作量;可以降低废、次品率;便于设计变更,加工设定柔性;容易实现操作过程的自动化,一个人可以操作多台机床;操作容易,极大减轻体力劳动强度。

随着制造设备的数控化程度不断提高, 数控加工技术在我国得到日益广泛的使用。

2 飞机数控加工技术 2.1 CAD/CAM 系统随着计算机和数控机床的出现,飞机这种高科技产品终于找到了摆脱原始生产方式而迈向数字量协调与传递尺寸的 C A D /C A M 途径。

从此,飞机生产方式发生了质的飞跃。

数控加工技术应用的关键在于计算机辅助设计和制造(C A D /C A M 系统的质量。