CN103586655B - 一种大直径薄壁零件的机械加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大直径薄壁零件的机械加工方法，所述方法针对的零件是一种外圆直径相对壁厚大很多的大直径薄壁零件，而且该零件由质地很软的材料构成，传统的加工工艺很难加工，针对上述问题，本发明提供了通过填充低熔点合金增加零件的厚度的步骤，以增加零件的刚度便于机械加工。本发明的上述方法通过对薄壁零件填充低熔点合金，提高了零件的机械加工切削性，消除和避免了在加工时产生的夹紧变形和应力变形，保证了壁厚尺寸和平面度加工合格。

Description

一种大直径薄壁零件的机械加工方法

技术领域

本发明涉及一种航空类零件的加工方法，尤其是一种直径相对壁厚大得多的零件的机械加工方法，适于对材料比较软、壁厚薄、没有加强筋、平面度要求高的航空类零件的加工。

背景技术

航空设备中的扩压器封盖类零件的腹板面积比较大，壁厚非常薄又没有加强筋，壁厚只有1-1.5mm，而选用的材料往往是焊接性较好的不锈钢（例如PH17-4），材料比较软，其结构如图1和2所示，其显示的是该大直径薄壁零件两侧视角的立体结构示意图。所述零件所选用的材料在1.5mm厚度下几乎没有加工刚性强度，常规机械加工方法在加工时会产生夹紧变形和应力变形，但是其腹板的平面度要求却很高。

例如，所述零件在精车工序时，采用专用夹具装夹，双压板切换式压紧，分段完成端面加工，零件存在夹紧变形和应力变形，腹板壁厚加工极不稳定，易超差，腹板的平面度要求达到0.05mm以下，加工难保证，返修率40%以上，并且是重复返修，严重影响下工序的装夹定位，延长了生产周期，制约组件的交付周期和数量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大直径薄壁零件的机械加工方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种大直径薄壁零件的机械加工方法，所述零件为外侧边缘的直径为200-500mm的圆环状结构，所述圆环状结构的中心孔至外侧边缘之间的宽度为20-80mm，所述零件的壁厚为1-1.5mm，由不锈钢（例如AMS5622或AMS5643）材料制成，且其腹板加工后的平面度要求达到0.05mm以下，所述加工方法用于对所述零件成型之后进行机械精加工，其包括如下步骤：

提供一个水平放置的模具，所述模具具有一个环形凹槽，所述环形凹槽的内侧壁的直径小于所述零件的中心孔的直径；

将所述零件需要进行机械精加工的一面朝下放置在所述模具的环形凹槽中，所述零件的外侧边缘与所述模具的外侧壁紧密抵靠，且所述零件整体高度低于所述模具的环形凹槽的深度；

在所述零件的上表面浇注低熔点合金，使得所述低熔点合金填充入所述零件和所述模具之间，并且冷却后附着在所述零件的上表面；

将所述零件从所述模具中取出，然后装设到一个第一加工夹具上，对附着有所述低熔点合金的一侧进行机械加工，加工出支靠面和定位面；

以所述支靠面和定位面为基准，将所述零件装设到一个第二夹具上，对所述零件需要进行机械精加工的一面进行机械精加工；

将加工完毕的所述零件上附着的所述低熔点合金消融掉，即可获得加工完毕的所述零件。

优选地，所述环形凹槽的内侧壁的直径小于所述零件的中心孔的直径0.1-0.2mm。

优选地，浇注之后，所述低熔点合金的厚度为10-20mm。

优选地，所述低熔点合金为含有铋、铅、锡的合金，熔点低于90度。

优选地，所述消融步骤采用水浴消融，水浴温度为90-100度。

本发明的上述方法通过对薄壁零件填充低熔点合金，提高了零件的机械加工切削性，消除和避免了在加工时产生的夹紧变形和应力变形，保证了壁厚尺寸和平面度加工合格。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1和2显示的本发明的大直径薄壁零件两侧视角的立体结构示意图；

图3显示的是根据本发明的一个具体实施例的本发明的大直径薄壁零件的示意性加工剖视图；

图4显示的是图3所示零件增加厚度之后加工支靠面和定位面的剖视图；

图5显示的是利用图4中的支靠面和定位面为基准对零件进行机械精加工的示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

正如背景技术部分所述，本发明涉及一种可用于对如图1、2所示的大直径薄壁零件1进行机械精加工的方法，至于之前形成该零件1的过程都属于现有技术，可以采用现有加工手段完成，例如采用铸造、冲压等加工手段完成，这些都不属于本发明的要点，因此在此不详细描述，且本发明仅仅要求保护的是对该零件1进行端面和/或腹板12进行机械精加工的方法。

由于本发明的所述加工方法针对的是一种特定形状和材料所构成的零件1，因此有必要对此详细说明：所述零件1为外侧边缘13的直径为200-500mm的圆环状结构，所述圆环状结构的中心孔14至外侧边缘13之间的宽度为20-80mm，所述零件的壁厚为1-1.5mm，由不锈钢（例如AMS5622或AMS5643）材料制成，且其腹板12加工后的平面度要求达到0.05mm以下。从上述说明可见，本发明所针对的这种零件1是一种外圆直径相对壁厚大很多的大直径薄壁零件，而且该零件1由质地很软的材料构成，并且中心具有一个中心孔14，当需要对腹板12和/或端面进行机械精加工的时候，尤其是对于腹板12加工后的平面度要求很高的情况下，传统的加工工艺需要利用夹具将其固定、定位，然而正如背景技术部分所述的那样，由于受到本发明的上述零件1的特殊结构和材料的限制，夹具固定、定位时，零件会存在夹紧变形和应力变形，腹板壁厚加工非常不稳定，且由于腹板12很薄很软，端面变形严重，基本上没有办法进行机械精加工。

因此，本发明正是基于上述问题提供了一种大直径薄壁零件的机械加工方法，用于对所述零件成型之后进行机械精加工，以消除和避免零件1在加工时产生的夹紧变形和应力变形，保证壁厚尺寸和平面度加工合格。

下面参照图3-5详细说明本发明的加工方法，其中，图3显示的是根据本发明的一个具体实施例的本发明的大直径薄壁零件的示意性加工剖视图，具体步骤如下：

首先，提供一个水平放置的模具2，所述模具2具有一个环形凹槽21，所述环形凹槽21的内侧壁22的直径小于所述零件1的中心孔14的直径；

然后，将所述零件1需要进行机械精加工的一面朝下放置在所述模具2的环形凹槽21中，所述零件1的外侧边缘13与所述模具2的外侧壁23紧密抵靠，且所述零件1的整体高度低于所述模具2的环形凹槽21的深度。

之后，在所述零件1的上表面浇注低熔点合金4，使得所述低熔点合金4填充入所述零件1和所述模具2之间，并且冷却后附着在所述零件1的上表面，如图3所示。

上述三个步骤中，提供了模具2，将零件1放置其中，在不需要加工的一面通过铸造的方式附着一层低熔点合金4，从而人为增加零件1的厚度，使得其不再是一种薄壁零件。因此本发明的关键点就在于低熔点合金的填充，经过浇铸低熔点合金4的零件1的机械加工切削性增强，因而零件1在后续加工中产生的夹紧变形和应力变形可忽略不计。在一个优选实施例中，环形凹槽21的内侧壁22的直径小于所述零件的中心孔14的直径0.1-0.2mm，在另一个优选实施例中，浇注之后，所述低熔点合金4的厚度为10-20mm，这样一来增加的厚度要远大于零件1的腹板12的厚度，大大增强了零件1的刚度。在又一个优选实施例中，所述低熔点合金4为含有铋、铅、锡的合金，熔点低于90度，采用低熔点合金4的优点是显而易见的，也就是便于浇注和加工，同时也便于后续加工过程去除所述低熔点合金4。

之后，将所述零件1从所述模具2中取出，然后装设到一个第一加工夹具（图中未示出）上，对附着有所述低熔点合金4的一侧进行机械加工，在所述低熔点合金4上加工出支靠面41和定位面42，如图4所示，其中显示的是零件1增加厚度之后加工支靠面和定位面的剖视图。

由于之前通过填充低熔点合金4增加了零件1的厚度之后，低熔点合金4的表面是不平整的，但是由于厚度增加之后零件1的刚度大大增强，可以采用常用的简单夹具（第一夹具）将零件1夹持起来，加工出支靠面41和定位面42。

再之后，以所述支靠面41和定位面42为基准，将所述零件1装设到一个第二夹具（未示出）上，对所述零件1需要进行机械精加工的一面进行机械精加工，如图5所示，其中显示的是利用图4中的支靠面41和定位面42为基准对零件1进行机械精加工的示意图。

本步骤中，由于零件1需要加工的一侧需要露出来无法夹持，通过低熔点合金4上加工出支靠面41和定位面42，然后以此作为夹持定位的基础，不需要分步加工，因此不用反复定位，大大增加了机械加工的精度。另外，同样的，增加刚度之后，可以采用常用的简单夹具（第二夹具）将零件1夹持起来，不用特殊的夹具夹持，也降低了加工成本。

最后，将加工完毕的所述零件1上附着的所述低熔点合金4消融掉，即可获得加工完毕的所述零件1。在一个优选实施例中，所述消融步骤采用水浴消融，水浴温度为90-100度。本步骤对应低熔点合金的特性，采用水浴消融的方式，可以很容易去除低熔点合金4而不会对零件1造成任何损伤，即可以利用低熔点合金4易于浇注增加零件1的刚度的好处，也方便去除，这是本发明的另外一个巨大的优点之处。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种大直径薄壁零件的机械加工方法，所述零件为外侧边缘的直径为200-500mm的圆环状结构，所述圆环状结构的中心孔至外侧边缘之间的宽度为20-80mm，所述零件的壁厚为1-1.5mm，由不锈钢材料制成，且其腹板加工后的平面度要求达到0.05mm以下，所述加工方法用于对所述零件成型之后进行机械精加工，其包括如下步骤：

提供一个水平放置的模具，所述模具具有一个环形凹槽，所述环形凹槽的内侧壁的直径小于所述零件的中心孔的直径；

将所述零件需要进行机械精加工的一面朝下放置在所述模具的环形凹槽中，所述零件的外侧边缘与所述模具的外侧壁紧密抵靠，且所述零件整体高度低于所述模具的环形凹槽的深度；

在所述零件的上表面浇注低熔点合金，使得所述低熔点合金填充入所述零件和所述模具之间，并且冷却后附着在所述零件的上表面；

将所述零件从所述模具中取出，然后装设到一个第一加工夹具上，对附着有所述低熔点合金的一侧进行机械加工，加工出支靠面和定位面；

以所述支靠面和定位面为基准，将所述零件装设到一个第二夹具上，对所述零件需要进行机械精加工的一面进行机械精加工；

将加工完毕的所述零件上附着的所述低熔点合金消融掉，即可获得加工完毕的所述零件。

2.如权利要求1所述的机械加工方法，其特征在于，所述环形凹槽的内侧壁的直径小于所述零件的中心孔的直径0.1-0.2mm。

3.如权利要求1所述的机械加工方法，其特征在于，浇注之后，所述低熔点合金的厚度为10-20mm。

4.如权利要求1所述的机械加工方法，其特征在于，所述低熔点合金为含有铋、铅、锡的合金，熔点低于90度。

5.如权利要求4所述的机械加工方法，其特征在于，所述消融步骤采用水浴消融，水浴温度为90-100度。