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引言

加工中心精度是五軸數控加工中心重要的技術指標，是指加工中心各部件與其理想位置偏離的程度h ,精度又分為幾何精度和動態精度⁰,從嚴格意義上講加工中心精度分為：（])加工中心的幾何精度、（2)加工中心的定位精度，（3)加工中心的切削精度：也可以從表現形式上分為兩種⁰ :

(1) 受加工中心熱變形影響、加工中心的幾何誤差而形成的準靜態誤差；（²)動態精度源于加工中心的切削力、夾緊力、加工中心的彈性變形和零件的受力變形、加工中心的內部熱源、環境溫度^H、加工中心和刀具的振動、主軸的轉速和進給率、主軸的回轉誤差^H而變化的動態精度：加工中心伺服系統參數也對加工中心動態精度存在著極大的影響^H。對于加工中心動態精度，國內外學者做了大量的研究與分析工作，但是目前的測試標準并不能*概括現在大部分的航空薄壁件在數控加工中心中的加工精度標準^&]。

通過標準試件的加工精度是否達到標準試件的加工精度標準可以來推斷待加工加工中心是否達到精度要求,并且根據具體的加工精度對比相應的加工精度標準要求來判斷加工中心的具體精度是否達到標準要求。因此，標準試件的出現對于數控加工中心的綜合性能?來講，起到至關重要的角色,現在國內外比較通用的標準試件有美國NAS979系列試件、ISO標準試件^M和“S"形試件。（1) ISO10791 -7系列包括端鐵試件和輪廓加工試件兩種試件^M，其中端銑試件是用于檢驗精銑端面時所銑表面的平面度，輪廓加工試件可利用坐標測量機、圓度測量儀等工具，通過測量試件中心孔圓柱度、方形平行度等指標，能較好地檢測三軸加工中心的加工精度_ (2) NAS979系列試件共包含了兩個試件，其中第一個試件主要用于檢測三軸加工中心平動軸的幾何精度和位置精度；圓錐臺試件主要用于多軸聯動加工中心轉動軸精度檢測。圓錐臺試件是目前應用泛的五軸數控加工中心動態精度檢測試件，但是該試件無法檢測加工中心加工復雜曲面的能力，反映不出加工中心擺角能力以及動態加減速性能，而且也無法判斷加工中心RTCP(刀具旋轉中心編程）功能是否符合要求^ai_^d :

(1) ‘S"形檢測試件¹³能相對的反映五軸數控加工中心聯動精度，也得到了上的認可和廣泛關注^ :文獻|5]提出的檢測方法缺少對“S"形試件曲面結構參數的精度檢測特性分析，在幾何構型參數與加工中心聯動性能、動態剛度檢測的相關性研究尚未完*。

但是這些通用的標準試件本身并不*具備現在航空薄壁零件的大部分特征，缺乏對航空薄壁零件薄壁、規律性可變化薄壁、懸臂特征與多個開閉角轉換等幾何特征的理論研究，在零件幾何構造、數控加工中心聯動性能、動態剛度與加工復雜度方面缺少充分地相關的理論研究因此,本文從現在通用的各種標準試件中總結對檢測加工中心特性產生巨大作用的幾何特征與型面特征，綜合考慮大量航空薄壁零件的特征，特征能夠體現的加工中心精度特性，待加工加工中心加工標準試件所能夠判斷出的加工中心特性，對檢測加工中心的精度將起到更加明確的理論研究，對于帶動和提升我國加工中心工業水平具有重要的戰略意義^M。

1 “X "形新型航空薄壁標準試件的提出及設

計方法

本文在深入總結以上幾種常用標準試件的集合特征與型面特征，從大量常用的航空薄壁零件的幾何特征與型面特征進行歸納，進行了重新的設計與構造，設計出“X"形新型航空薄壁標準試件“\ "形新型航空薄壁標準試件具有以前大部分標準試件的主要幾何特征與型面特征，參考目前航空零件的主要特征，構思出全新的航空標準件的幾何特征與型面特征。待加工加工中心通過加工“X"形件，從“X"形標準試件的加工精度，通過“X"形件加工精度與待加工加工中心精度的映射關系可以更好的判斷加工中心的多軸聯動精度、動態剛度特性，能夠反映出待加工數控加工中心對于航空薄壁零件的加工特性。

1.1 “X"形新型航空薄壁標準試件簡介

“X"形新型航空薄壁標準試件的幾何構造如圖1所示，首先在中、下三個平面經過給定的24個標準點分別構建一條“-X "形二階樣條曲線，在上平面上構造圓，在中、下平面上通過上下兩條樣條曲線構造直紋面，其次在上中兩個平面上的曲線進行三維抽樣就可以構造出三維模型的A面，然后再在上、中、下三個平面構造偏置2 mm的與原來一樣的樣條曲線，同樣的方法構造出模型的B面，后在A面上拉伸出來兩個圓柱孔，再加上矩形基座，這樣就形成“X "形新型航空薄壁標準試I-整個三維模型分為A、B兩面，每一個型面又分為上下兩層如圖2所示。而且“\ "形新型航空薄壁標準試件在幾何型面上具有很大的優勢。（I )_A、B面的下層直紋面在基座平面的投影是不重合的，而是相互交叉形成扭曲角，直紋面下緣在基座平面上成“X"形非均勻變化走向，A面上層則形成復雜且對稱的變化的型面。（2) AB面形成壁厚從1 liim?4 mm的非均勻變化薄壁厚度。

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結束語：

本文通過設計、分析、加工與檢測“x "形新型航空薄壁試件,分析其結構特征與加工中心加工性能的映射關系，研究與驗證了該標準試件_系列幾何結構與剛度特性,提出驗證零件加工難度系數，彌補目前標準件設計中存在的部分缺陷，能夠較大范圍內提高加工中心綜合精度檢測的全面性、準確性與有效性_：

¹⁾ 結合航空航天類企業的加工零件特征，從懸臂、薄壁、曲面等特征構建了 “X "形新型航空薄壁試件的結構，并結合標準件特征與加工中心加工性能的映射關系，綜合設計了基于加工中心精度檢測的航空薄壁標準件,,

²⁾ 提出了基于“X"形標準件的加工復雜度系數指標，通過犾取特征加工剛度和平均值A/v可以科學評價X件抵抗變形的能力，該系數越小，能力越弱，加工復雜度越高《動態剛度和平均值AC以成功預測和評估薄壁件的加工復雜度，

³⁾ 研究及驗證了 “\ "形試件的開閉角變化機理、“X "形試件的曲面曲率變化規律，結果證明本標準件能全面體現和覆蓋加工中心實際加工的各種復雜姿態，并更好地找到及匹配加工中心的動態剛度缺陷.

'X"形航空薄壁試件的設計及在加工中心加工精度的驗證在_定程度上體現了標準件檢測加工中心精度的有效性，彌補及改進了目前國內外標準件設計中存在的部分缺陷，基于本標準件與加工復雜度系數模型，能夠較大范圍內提高加工中心綜合精度檢測的全面性、準確性與有效性。但由于航空航天領域薄壁件加工種類多，批量小的特點，需進行大量的工程試驗論證，在后續的工作中，將繼續與合作企業開展更深層次的驗證及改進，以進_步完善航空航天標準件的設計及應用₌形成具有自主知識產權的國內外通用型航空航天標準件。