工藝凸臺(tái)是為了滿足零件在數(shù)控加工過(guò)程的定位、裝夾要求，在零件本體外部或零件本體上預(yù)留的非設(shè)計(jì)需要的塊體，零件加工完成后需要由常規(guī)工段或者裝配廠去除。工藝凸臺(tái)設(shè)計(jì)方案的合理性，影響零件加工過(guò)程中零件裝夾的精度、機(jī)床停機(jī)裝夾的次數(shù)、零件材料的利用率，以及后續(xù)去除凸臺(tái)所需要的常規(guī)銑工、鉗工等工種的工作量。
數(shù)控機(jī)加零件的常用定位裝夾方式一共有三種：兩孔一面、一孔兩面、三個(gè)相互垂直面定位，如圖1所示。
（1）兩孔一面：兩孔一面定位方法適用于框、梁、肋、角盒、型材及需要兩次以上裝夾的零件，零件多為薄壁、多型腔和無(wú)定位基準(zhǔn)的零件，其特點(diǎn)是定位精度高、工裝準(zhǔn)備時(shí)間短、加工通用性強(qiáng)。
圖1 常用定位裝夾方式
（2）一孔兩面：適用于接頭、支座類零件，此方法不常用，一般零件因加工受限或原材料受限可采用此方法。其特點(diǎn)是加工需要借助工裝夾具定位，定位穩(wěn)定性不高。
（3）三個(gè)相互垂直面定位：此方法有兩種夾緊方式，虎鉗夾緊和用壓板在工作臺(tái)上壓緊，其特點(diǎn)是重復(fù)定位精度不高，但材料使用少。虎鉗夾緊適合接頭、支座類零件，適合位置精度、形位公差要求不高的零件，通常只需一次裝夾加工完成的零件；壓板壓在工作臺(tái)上適合簡(jiǎn)單的框、底板、支座零件，要求零件銑削量少、有壓緊位置、加工完后剛性好，通常只需一次裝夾加工完成的零件。
雖然數(shù)控機(jī)加零件的常用定位裝夾方式一共只有三種，但是由于詳細(xì)規(guī)范不統(tǒng)一，存在很多問(wèn)題以及缺點(diǎn)：
（1）所有零件在設(shè)計(jì)工藝凸臺(tái)時(shí)未統(tǒng)一設(shè)計(jì)定位孔、壓緊孔、壓緊凸臺(tái)、壓緊螺釘；導(dǎo)致不同零件存在不同的定位孔尺寸、孔距、壓緊凸臺(tái)間距，使每個(gè)零件加工前，需要重新鉆孔、壓緊工具，存在通用性差、加工準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、極大減少機(jī)床墊板壽命等缺點(diǎn)。
（2）工藝定位孔不在零件中心對(duì)稱線上、壓緊孔不關(guān)于零件中心線對(duì)稱導(dǎo)致翻面加工裝夾時(shí)，需要在零件墊板上重新鉆孔，存在通用性差、加工準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)、極大減少機(jī)床墊板壽命等缺點(diǎn)。
（3）零件連接凸臺(tái)在加工程序中銑開(kāi)的位置未統(tǒng)一，有的零件未加工完時(shí)將凸臺(tái)銑開(kāi)，導(dǎo)致零件加工剛性差，容易造成零件故障，產(chǎn)生不合格品。
（4）零件連接凸臺(tái)位置不統(tǒng)一，很多零件工藝凸臺(tái)搭接的位置在復(fù)雜的形面上，導(dǎo)致常規(guī)去除凸臺(tái)難度加大。
（5）零件連接凸臺(tái)厚度不統(tǒng)一，很多零件連接凸臺(tái)厚度太厚，加大常規(guī)去除工作量，連接凸臺(tái)厚度太薄，滿足不了零件加工剛性要求。
2.1 設(shè)計(jì)原則及標(biāo)準(zhǔn)
工藝凸臺(tái)設(shè)計(jì)方案考慮因素如圖2所示。
圖2 工藝凸臺(tái)設(shè)計(jì)方案著手考慮因素
2.2 凸臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)方案具體原則
2.2.1 工裝通用程度方面
所有零件在設(shè)計(jì)工藝凸臺(tái)時(shí)優(yōu)先考慮數(shù)控通用工裝來(lái)設(shè)計(jì)定位孔、壓緊孔、壓緊凸臺(tái)；壓緊螺釘優(yōu)先采用M16的螺釘，以滿足通用工裝要求；當(dāng)為了滿足數(shù)控通用工裝要求，允許因調(diào)整壓緊孔或壓板位置而增加毛料尺寸，增加材料寬度不超過(guò)20 mm；當(dāng)經(jīng)過(guò)調(diào)整仍無(wú)法滿足數(shù)控通用工裝要求，允許使用自制鋁墊板或?qū)Ｓ霉ぱb夾具加工。
2.2.2 減少準(zhǔn)備時(shí)間方面
需翻面加工的零件兩工藝孔中心連線盡量在毛料的對(duì)稱中心線上。需翻面加工的零件壓緊孔盡量關(guān)于工藝孔中心連線對(duì)稱，如圖3。
圖3 壓緊孔設(shè)計(jì)
2.2.3 保證加工剛性方面
凸臺(tái)連接部位必須最后銑開(kāi)，當(dāng)加工需要可局部銑開(kāi)，以保證加工剛性；對(duì)于零件本身無(wú)基準(zhǔn)平面或支撐面不夠可在筋條、腹板面或型面上增加支撐凸臺(tái)。
2.2.4 零件節(jié)約材料方面
異型材和加工全懸空的零件可在周邊框起搭凸臺(tái)，其余不允許框起搭建凸臺(tái)的，利用自身結(jié)構(gòu)特征搭建凸臺(tái)，優(yōu)先考慮零件減輕孔、零件自身加工殘留塊作為工藝凸臺(tái)；工藝孔設(shè)置在零件長(zhǎng)方向，工藝孔邊距要求為2～5 mm。
2.2.5 常規(guī)去除難度方面
凸臺(tái)最終連接處盡量連接在平面上；在材料允許的情況下，凸臺(tái)與零件之間留過(guò)刀槽，并將連接處銑??；單個(gè)壓緊凸臺(tái)寬為60～80 mm；凸臺(tái)最終連接處凸臺(tái)寬10～20 mm，若為單個(gè)凸臺(tái)，連接處可以與凸臺(tái)一樣寬（即60～80 mm寬），厚度3 mm（或與腹板厚度保持一致）。當(dāng)凸臺(tái)連接處側(cè)面為平面、大曲率型面，可以采用搭接方式或連接方式連凸臺(tái)；當(dāng)凸臺(tái)連接處為弧面、小曲率型面，需采用搭接方式連凸臺(tái)；搭接方式要求如圖4所示，且單個(gè)連接處寬度不超過(guò)20 mm。
圖4 凸臺(tái)連接部位設(shè)計(jì)
2.2.6 刀具加工性能方面
當(dāng)?shù)毒吖ぷ鏖L(zhǎng)度超過(guò)4倍徑時(shí)，要求壓緊孔制沉頭孔，壓板壓緊處凸臺(tái)銑低，其中深度20～30 mm、長(zhǎng)度30～50 mm、寬度10～20 mm，如圖5所示。
圖5 凸臺(tái)壓板壓緊槽設(shè)計(jì)
2.2.7 凸臺(tái)間距設(shè)置方面
框、梁類零件兩側(cè)凸臺(tái)盡量利用零件本身殘留設(shè)置，壁厚大于等于3 mm且非懸空剛性好的零件凸臺(tái)間距300 mm，其余建議間距200 mm，若側(cè)面凸臺(tái)利用自身殘留塊體搭建或因結(jié)構(gòu)影響可不嚴(yán)格按此要求。若小零件套裁加工導(dǎo)致材料加長(zhǎng)加寬可參考框、梁類零件搭建凸臺(tái)。
2.3 框類零件工藝凸臺(tái)設(shè)計(jì)
（1）當(dāng)零件腹板上有減輕孔、外形有加工殘留凸塊時(shí)，利用減輕孔和殘留凸塊搭建凸臺(tái)， 壓緊孔、工藝孔可設(shè)置在減輕孔內(nèi)，如圖6。
圖6 某型機(jī)帶減輕孔框類零件
（2）當(dāng)零件中間無(wú)減輕孔和殘留凸塊時(shí)，凸臺(tái)只能在零件之外增加材料搭建，如果筋條頂面低于凸臺(tái)定位面，為保證加工剛性，可在筋條相交處增加支撐凸臺(tái)以增加支撐效果；如果進(jìn)入批生產(chǎn)可考慮訂專用工裝，以筋頂面作基準(zhǔn)面，高出筋頂面部分沉入工裝中，如圖7。
圖7 某型機(jī)不帶減輕孔框類零件
2.4 梁類零件工藝凸臺(tái)設(shè)計(jì)
（1）梁類零件多為細(xì)長(zhǎng)零件，零件兩側(cè)面需搭建凸臺(tái)，凸臺(tái)位置按指導(dǎo)要求設(shè)置，如果受零件結(jié)構(gòu)影響可調(diào)整位置，如圖8所示。
圖8 某型機(jī)梁的凸臺(tái)設(shè)置方案圖
（2）零件采用成組套裁加工，中間留壓緊凸臺(tái)，壓緊處可不過(guò)刀；當(dāng)零件寬度小于70 mm且剛性好的零件兩側(cè)外形不留凸臺(tái)。如圖9。
（3）零件采用成組套裁加工（要求零件寬度不超過(guò)70 mm），中間不留壓緊凸臺(tái)只連接，壓緊處在兩側(cè)提前銑低至10～20 mm高，不留過(guò)刀寬度，如圖10所示。
圖9 某型機(jī)梁的套裁凸臺(tái)設(shè)置方案圖
圖10 某型機(jī)梁的套裁凸臺(tái)設(shè)置方案圖
（4）零件采用成組套裁加工，利用零件自身特點(diǎn)中間留壓緊凸臺(tái)，兩側(cè)不留凸臺(tái)，如圖11所示。
圖11 某型機(jī)梁的套裁凸臺(tái)設(shè)置方案圖
通過(guò)制定框、梁類零件工藝凸臺(tái)方案設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范方案設(shè)計(jì)，并在后續(xù)所有項(xiàng)目數(shù)控加工方案中全面應(yīng)用推廣，新方案已消除以前工藝凸臺(tái)方案設(shè)計(jì)混亂時(shí)期的多數(shù)缺點(diǎn)：
（1）工裝通用化程度得到提高，操作標(biāo)準(zhǔn)化程度得到提高，縮短了零件加工準(zhǔn)備時(shí)間，提升了設(shè)備利用率；
（2）零件加工剛性更加穩(wěn)定，提高了零件加工合格率；
（3）減少零件材料浪費(fèi)，提高零件材料利用率；
（4）縮短常規(guī)工種去除凸臺(tái)的時(shí)間和難度，減少勞動(dòng)負(fù)荷，降低零件生產(chǎn)成本。
由于飛機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的日益精細(xì)化、復(fù)雜化，以框、梁類零件為主體的飛機(jī)結(jié)構(gòu)要求越來(lái)越高，需要不斷探求新的數(shù)控加工技術(shù)和方案來(lái)應(yīng)對(duì)日益復(fù)雜的加工需求。
隨著柔性制造以及靈捷制造等技術(shù)的發(fā)展，框、梁類工藝凸臺(tái)設(shè)計(jì)方案還將可以繼續(xù)完善，用以提高數(shù)控加工效率、降低成本，滿足航空以及機(jī)加行業(yè)的更高端的需求。