CN102489720B - L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法 - Google Patents
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Abstract
一种L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，属于回转体机械加工方法，通过简单的装夹方式，合理的切削参数，解决现有加工方法存在的端框平面度差、垂直度差、圆度差、壁厚不均匀，导致无法保证使用要求的问题。本方法包括：车削加工步骤；立车装夹方法；卧车装夹方法；本发明解决传统车削方法造成端框平面度差、圆度差、垂直度差，壁厚不均匀的问题，提高了端框质量，减少了制造周期。
Description
技术领域
本发明属于回转体机械加工技术领域，具体涉及一种控制铝合金材料L型薄壁端框加工变形的一种车削工艺方法，用于锻件或板料毛坯加工成型的端框加工。
背景技术
铝合金薄壁框类零件因重量轻，材料省，结构紧凑等特点，广泛应用于导弹结构件。虽然铝合金制品耐锈蚀、比强度高和切削加工性好，但与钢制品相比，它又有刚度（抗变形能力）差，线膨胀率大等缺点，使得铝合金薄壁框类零件加工后形位误差大，不易保证零件的加工质量，很难加工出合格产品。
传统车削加工的加工方式为三爪自定心卡盘（或花盘）夹外圆或撑内孔，对于薄壁工件装夹时，因受夹紧力的作用将产生变形，加工完毕将夹紧力去掉后，由于工作的弹性变形恢复会使加工表面变形，致使零件平面度差、垂直度差、圆度差、壁厚不均匀。
“L”型铝合金薄壁端框是由铝板或锻件毛坯加工而成，具有以下特点：
（1）端框本身直径大，本领域端框直径大于700mm为大直径；
（2）壁薄，端框壁薄是相对于直径而言，直径壁厚比大于50；
（3）端框截面形状为“L”型，无加筋结构，形位公差及尺寸稳定性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金材料L型薄壁端框加工变形的一种车削方法，以解决传统车削方法存在的平面度差、垂直度差、圆度差、壁厚不均匀，导致无法保证使用要求的问题。
本发明的目的是这样实现的：一种L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，包括以下步骤：
1）立车平两端面粗基准加工：将所需加工的零件装在立式车床上，根据总加工余量a，2≤a≤6，找正零件圆度，圆度误差为＜a /2，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量＜0.5；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在防转孔内安装防转销，防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在≤0.05，单边端面余量为b，b=a /4,且b≥0.5；
2）卧车加工内外圆粗、半精加工：将步骤1）加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为＜a /2 ，用卧式车床上的压板对称压零件的内圆台阶面，粗加工零件的外圆及工艺凸台，留半精加工余量a /3；将压板松开，同时在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，粗、半精加工零件的内形面，留单边余量为b，b=a /4,且b≥0.5；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，半精加工外圆留余量为b，b=a /4,且b≥0.5，零件加工后内外圆度控制在b/2以内；
3）立车平大端面半精加工：将步骤2）加工后的零件装在立式车床上，找正零件圆度，圆度误差为＜b /2，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0.05；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在≤0.02，单边端面余量为b /2,且b≥0.25；
4）卧车加工内外形至尺寸精加工：将步骤3）加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为＜b /2 ，在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，精加工内型面及小端面至最终尺寸；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，精加工外圆至最终尺寸，并将工艺凸台去掉；零件加工后内外圆度与垂直度控制在零件要求的最终范围内；
5）立车平大端面精加工：将步骤4）加工后的零件装在立式车床上，找正零件圆度，圆度误差为步骤4）所述的圆度误差值，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0.02；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在防转孔内安装防转销，防转销固定在机床卡盘上；平两端面，零件加工完毕；上述步骤1）到5）中的零件为L型铝合金薄壁端框。
所述挤紧装置包括挡板和紧固螺栓，挡板通过坚固螺栓固定在机床工作台上，挡板通过紧固螺栓挤紧L型铝合金薄壁端框。
所述压板的数量为四个、六个或八个。
本发明提供的L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，通过设计最优的车削流程，对半精加工及精加工内外形余量进行合理安排，并提出车削加工过程中无夹紧变形的装夹方法，解决了铝合金材料“L”型薄壁端框采用传统车削方法存在的平面度差、垂直度差、圆度差、壁厚不均匀的问题；保证了端框的使用要求，端框的合格率从60%提高到了95%以上。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1 是本发明中L型铝合金端框典型零件示意例1。
图2是图1中的A—A视图。
图3 是本发明中L型铝合金端框典型零件示意例2。
图4 是图3中的B－B视图。
图5是图3中的C－C视图。
图6是本发明L型铝合金端框典型零件坯料图（模锻件），并已打防转孔6的示意图。
图7 是图6的A—A视图。
图8是本发明立车装夹方式示意图。
图9 是图8中的A－A视图。
图10本发明挤紧装置示意图。
图11是本发明卧车压内台阶面装夹方式示意图。
图12是图11中的A－A视图。
图13 是本发明卧车压工艺凸台装夹方式示意图。
图14是图13中的A－A视图。
具体实施方式
例1:
如图1所示典型零件即为L型铝合金薄壁端框4，坯料图如图3（模锻件），车削工艺流程如下：
立车平两端面（粗基准）——卧车加工内外形（粗、半精加工）——立车平大端面（半精加工）——卧车加工内外形至尺寸（精加工）——立车平大端面（精加工）。
1）立车平两端面粗基准加工：将所需加工的零件装在立式车床上，如图8、9所示，根据总加工余量5mm，找正零件圆度，找正圆度误差为＜2mm，采用挤紧装置挤紧零件即L型铝合金薄壁端框4，挤紧装置如图10所示，包括挡板1和紧固螺栓2，挡板1通过紧固螺栓2固定在机床工作台3上，挡板1通过紧固螺栓2挤紧L型铝合金薄壁端框4；控制L型铝合金薄壁端框4挤压变形量<0.5mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔6，在所述防转孔6内安装防转销7，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在≤0.05mm，单边端面余量为1.2mm；
2）卧车加工内外圆粗、半精加工：将步骤1）加工后的零件装在卧式车床上，如图6所示，找正零件圆度，圆度误差为＜2mm ，用卧式车床上的压板5对称压零件的内圆台阶面，粗加工零件的外圆及工艺凸台，留半精加工余量1.5mm；将压板5松开，同时在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，如图7所示，粗、半精加工零件的内形面，留单边余量为1mm；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板5，将零件压紧，半精加工外圆留余量为1mm，零件加工后内外圆度控制在0.5mm以内；
3）立车平大端面半精加工：将步骤2）加工后的零件装在立式车床上，装夹方式如图8，找正零件圆度，圆度误差为＜0.5mm，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0.05mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在≤0.02，单边端面余量为0.5mm；
4）卧车加工内外形至尺寸精加工：将步骤3）加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为＜0.5mm ，在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，装夹方式如图6，精加工内型面及小端面至最终尺寸；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，装夹方式如图13，14，精加工外圆至最终尺寸，并将工艺凸台去掉；零件加工后内外圆度与垂直度控制在零件要求的最终范围内；
5）立车平大端面精加工：将步骤4）加工后的零件装在立式车床上，如图8、9所示装夹方式，找正零件圆度，圆度误差为步骤4）所述的圆度误差值，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0.02mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，零件加工完毕。本例中压板5的数量为四个、六个或八个。
本例中的其它部位加工与本专利说明的工艺方法无关，因此图例中其它不是车加工的部位不予以说明。
例2:
如图3所示典型零件即为L型铝合金薄壁端框，坯料图如图6，7（模锻件），车削工艺流程如下：
立车平两端面（粗基准）——卧车加工内外形（粗、半精加工）——立车平大端面（半精加工）——卧车加工内外形至尺寸（精加工）——立车平大端面（精加工）。
1）立车平两端面粗基准加工：将所需加工的零件装在立式车床上，如图8，9所示，根据总加工余量3mm，找正零件圆度，找正圆度误差为＜1mm，采用挤紧装置挤紧零件，挤紧装置如图10；控制零件挤压变形量<0.5mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在≤0.05mm，单边端面余量为0.8mm；
2）卧车加工内外圆粗、半精加工：将步骤1）加工后的零件装在卧式车床上，如图所示，找正零件圆度，圆度误差为＜1mm ，用卧式车床上的压板对称压零件的内圆台阶面，粗加工零件的外圆及工艺凸台，留半精加工余量1mm；将压板松开，同时在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，如图13，14所示，粗、半精加工零件的内形面，留单边余量为0.5mm；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，半精加工外圆留余量为0.5mm，零件加工后内外圆度控制在0.2mm以内；
3）立车平大端面半精加工：将步骤2）加工后的零件装在立式车床上，装夹方式如图8，9，找正零件圆度，圆度误差为＜0.25mm，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0.05mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔6内安装防转销7，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在≤0.02，单边端面余量为0.25mm；
4）卧车加工内外形至尺寸精加工：将步骤3）加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为＜0.25mm ，在外圆工艺凸台的相应部位装压板5，将零件压紧，装夹方式如图11，精加工内型面及小端面至最终尺寸；将外圆工艺凸台的压板5松开，同时在内缘台阶部位装压板5，将零件压紧，装夹方式如图13，精加工外圆至最终尺寸，并将工艺凸台去掉；零件加工后内外圆度与垂直度控制在零件要求的最终范围内；
5）立车平大端面精加工：将步骤4）加工后的零件装在立式车床上，如图8所示装夹方式，找正零件圆度，圆度误差为步骤4）所述的圆度误差值，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0.02mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，零件加工完毕。本例中压板5的数量为四个、六个或八个。
本例中的其它部位加工与本专利说明的工艺方法无关，因此图例中其它不是车加工的部位不予以说明。
Claims (3)
1.一种L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）立车平两端面粗基准加工：将所需加工的零件装在立式车床上，根据总加工余量a，单位：mm，2≤a≤6，找正零件圆度，圆度误差为＜a /2，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量＜0.5mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在防转孔内安装防转销，防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在≤0.05mm，单边端面余量为b，b=a /4,且b≥0.5mm；
2）卧车加工内外圆粗、半精加工：将步骤1）加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为＜a /2 ，用卧式车床上的压板对称压零件的内圆台阶面，粗加工零件的外圆及工艺凸台，留半精加工余量a /3；将压板松开，同时在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，粗、半精加工零件的内形面，留单边余量为b，b=a /4,且b≥0.5mm；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，半精加工外圆留余量为b，b=a /4,且b≥0.5mm，零件加工后内外圆度控制在b/2以内；
3）立车平大端面半精加工：将步骤2）加工后的零件装在立式车床上，找正零件圆度，圆度误差为＜b /2，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0.05mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在≤0.02mm，单边端面余量为b /2,且b≥0.25mm；
4）卧车加工内外形至尺寸精加工：将步骤3）加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为＜b /2 ，在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，精加工内型面及小端面至最终尺寸；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，精加工外圆至最终尺寸，并将工艺凸台去掉；零件加工后内外圆度与垂直度控制在零件要求的最终范围内；
5）立车平大端面精加工：将步骤4）加工后的零件装在立式车床上，找正零件圆度，圆度误差为步骤4）所述的圆度误差值，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0.02mm；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在防转孔内安装防转销，防转销固定在机床卡盘上；平两端面，零件加工完毕；上述步骤1）到5）中的零件为L型铝合金薄壁端框。
2.根据权利1所述的L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，其特征在于，所述挤紧装置包括挡板（1）和紧固螺栓（2），挡板（1）通过紧固螺栓（2）固定在机床工作台（3）上，挡板（1）通过紧固螺栓（2）挤紧L型铝合金薄壁端框（4）。
3.根据权利1所述的L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，其特征在于，所述压板（5）的数量为四个、六个或八个。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 432000 box 2, Xiaogan, Hubei Applicant after: State-Run Hongyang Machine Factory Address before: Ming Feng Road 444200 Hubei city in Yichang Province town of Ming Yuan'an County Applicant before: State-Run Hongyang Machine Factory |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Xie Ping Inventor after: Xie Huijuan Inventor after: Zhang Zhengxi Inventor after: Zhang Kai Inventor after: Ge Xincheng Inventor after: Ge Guangyuan Inventor before: Xie Ping |
|
| COR | Change of bibliographic data | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 432000 Xiaogan Changzheng Road, Hubei, No. 95 Patentee after: Hubei Sanjiang Aerospace Red Sun Electromechanical Co., Ltd. Address before: 432000 box 2, Xiaogan, Hubei Patentee before: State-Run Hongyang Machine Factory |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131106 Termination date: 20171119 |