CN104097033B - 一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高教机整体异形焊接盒段的制造领域，特别涉及一种整体异形焊接盒段的制造工艺，其步骤为：A，通过机床铣毛坯六面，在毛坯、工作台垫板上加工出定位所需的结构；B，把毛坯固定于工作台垫板上，粗铣型腔面、装夹槽，把工件翻面，固定于工作台垫板上，粗铣弧形面；C，对工件进行检测，再对其进行热处理；D，使工件的基准面见光，把工件翻面，固定其于工作台垫板上，精铣弧形面，再次翻转工件并固定，精铣型腔面；本发明具体的公开了加工中的具体步骤和切削参数，目的在于提供一种高效、加工质量稳定的高教机整体异形焊接盒段的制造工艺。
Description
技术领域
本发明涉及高教机整体异形焊接盒段的制造领域，特别涉及一种整体异形焊接盒段的制造工艺。
背景技术
高教机中，整体异形焊接盒段是非常重要的零部件，之前对于该部件的加工是分为三段加工，然后再把三段焊接起来，组成一个完整的整体异形焊接盒段，但随着时间的推移，客户对高教机的质量要求越来越高，以至于之前的对整体异形焊接盒段分三段加工的方式不能满足需求，需对其进行整体的加工，整体异形焊接盒段非常薄，加工过程中，很容易变形，使工件报废，所以其切削参数和装夹等方案非常难设计，过度减小切削量，又会降低加工的效率，所以现在急需一种新的高教机整体异形焊接盒段的制造工艺。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种高效、加工质量稳定的高教机整体异形焊接盒段的制造工艺。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其步骤为：
A，通过机床铣毛坯六面，在毛坯上加工出定位所需的结构，在工作台垫板上加工出能够与所述毛坯上的定位所需的结构配合的定位结构；
B，把工件通过所述的定位所需的结构固定于工作台垫板上，粗铣型腔面、装夹槽，粗铣型腔面时，用Φ63R8的铣刀对型腔面进行毛坯大余量去除，去除时，切宽37.8mm，切深3mm，主轴转速1800r/min，进给速度2200mm/min，线速度356m/min，每齿进给0.2mm，刀刃数6刃；
把工件翻面，定位并固定于工作台垫板上，粗铣弧形面，用Φ63R8的铣刀对弧形面进行毛坯大余量去除，去除时，切宽37.8mm，切深3mm，主轴转速1800r/min，进给速度2200mm/min，线速度356m/min，每齿进给0.2mm，刀刃数6刃；
C，对工件进行检测，检测合格后在空气炉中对其进行热处理；
D，弧形面朝下固定于机床上，使工件的基准面见光，把工件翻面，定位并固定其于工作台垫板上，精铣弧形面，再次翻转工件并固定，精铣型腔面。
为解决现有技术中存在的问题，生产商设计了多种制造工艺，不同的刀具参数，不同的切削参数，不同的方法步骤等，努力后，最终采用了本发明公开的制造工艺，具体细化到基准的设置，夹具的设置，定位方式，切削参数、刀具参数等，使在保证加工质量稳定的情况下，大大提高了加工效率。
作为本发明的优选方案，步骤A中，毛坯上所述的定位所需的结构为定位销孔、螺栓过孔、沉头孔，所述毛坯为长方体，所述定位销孔数量为2个，设置在毛坯的长度方向的对称轴上，定位销孔的中心轴与毛坯上下表面垂直，所述螺栓过孔数量为4个，在毛坯宽度方向上，其分别设置在两个定位销孔两侧，螺栓过孔的中心轴与毛坯上下表面垂直，在毛坯高度方向上，所述沉头孔设置在螺栓过孔的两端，与其同轴。
作为本发明的优选方案，步骤A中，工作台垫板上所述的定位结构为定位销孔、螺钉孔，所述定位销孔数量为2个，螺钉孔数量为4个，其布局方式与毛坯上的定位销孔、螺栓过孔相同。
作为本发明的优选方案，步骤B中，具体步骤为：
B1，把工件上的螺栓过孔与工作台垫板上的螺钉孔通过螺钉旋紧，以螺栓连接方式连接，分别单独拉直毛坯上的两个定位销孔、工作台垫板上的定位销孔，保证毛坯固定好以后两直线平行度不超过0.02mm，启动机床对其进行粗铣型腔面；
B2，把工件翻面，插定位销于所述工作台垫板的定位销孔内，突出表面不大于20mm，把工件上的定位销孔套装入所述定位销上，把工件上的螺栓过孔与工作台垫板上的螺钉孔通过螺钉旋紧，以螺栓连接方式连接，保证此时工件向上的平面的平面度小于0.5mm，启动机床对其进行粗铣弧形面；
作为本发明的优选方案，所述步骤B1、B2之间还包括步骤B1.5，其具体为：
对工件侧边进行线切割，切割试片至尺寸，铣工件两边的装夹槽；
步骤B2中，固定工件在工作台垫板上时，在所加工的所述装夹槽上搭压板。
作为本发明的优选方案，步骤D中，具体为：
工件弧形面朝下，自由状态下侧面顶紧，通过铣加工使此时工件上朝上的基准面见光，铣削量不大于3mm，保证拆除装夹后平面度0.1mm且无变形；
把工件翻面，固定于数控加工中心上，除定位销定位、螺栓连接外，通过所述装夹槽搭压板，拉直定位销孔使该直线与机床的水平方向的基准平行度不大于0.05mm，精铣弧形面。
作为本发明的优选方案，步骤D中，精铣弧形面后，翻转工件，将其通过螺栓连接固定于数控加工中心上，用真空吸附夹具夹持，对其进行精铣型腔面。
作为本发明的优选方案，所述步骤C中对工件进行检测时，通过磁粉检测方式检测。
作为本发明的优选方案，所述步骤C中对工件进行热处理时，保证其处理后抗拉强度σb＝980±100Mpa。
作为本发明的优选方案，所述步骤D中，精铣弧形面或精铣型腔面时，用Φ20R0的铣刀对弧形面或型腔面进行半精修，半精修时，切宽1.5mm，切深1.5mm，主轴转速7300r/min，进给速度5000mm/min，线速度458m/min，每齿进给0.34mm，刀刃数2刃。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
在保证加工质量稳定的情况下，大大提高了加工效率。
附图说明：
图1为本发明毛坯加工第一示意图,
图2为本发明毛坯加工第二示意图。
图3为本发明工作台垫板加工示意图。
图4为本发明粗铣型腔面第一示意图。
图5为本发明粗铣型腔面第二示意图。
图6为本发明线切割示意图。
图7为本发明试片加工示意图。
图8为本发明铣装夹槽第一示意图。
图9为本发明铣装夹槽第二示意图。
图10为本发明铣装夹槽第三示意图。
图11为本发明粗铣弧形面第一示意图。
图12为本发明粗铣弧形面第二示意图。
图13为本发明热处理第一示意图。
图14为本发明热处理第二示意图。
图15为本发明步骤D中见光基准面加工示意图。
图16为本发明精铣弧形面第一示意图。
图17为本发明精铣弧形面第二示意图。
图18为本发明精铣型腔面第一示意图。
图19为本发明精铣型腔面第二示意图。
图中标记：1-螺栓过孔，2-定位销孔，3-沉头孔，4-定位销孔，5-螺钉孔，6-试片，7-装夹槽，8-定位销，9-真空吸附夹具。
具体实施方式
下面结合实施例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。
实施例1
具体地加工高教机整体异形焊接盒段时使用本方法，步骤为：
A，领30CrMnSiA锻件毛坯，其尺寸为1070×440×δ123mm，核对该材料的炉批号，铣毛坯六面至其尺寸，长为1040mm，宽不小于400mm，厚度为120±0.15毫米，如图1、2，在毛坯上钻铰定位销孔2、螺栓过孔1、沉头孔3，所述定位销孔2数量为2个，孔深80mm，直径16mm，设置在毛坯的长度方向的对称轴上，定位销孔2的中心轴与毛坯上下表面垂直，所述定位销孔2分别设置在毛坯的两侧，单个定位销孔2的中心轴离最近的毛坯侧面距离22.5mm，所述螺栓过孔1数量为4个，在毛坯宽度方向上，其分别设置在两个定位销孔2两侧，其中心轴距离最近定位销孔2中心轴60mm，离最近的毛坯侧面距离22.5mm，螺栓过孔1的中心轴与毛坯上下表面垂直，在毛坯高度方向上，所述沉头孔3设置在螺栓过孔1的两端，与其同轴，此时靠近毛坯顶面的沉头孔深60mm，靠近毛坯另一面的沉头孔孔深40mm；
如图3，在工作台垫板上加工定位销孔4、螺钉孔5，该定位销孔孔深30mm，该螺钉孔5孔深35mm，直径16mm，该定位销孔4数量为2个，螺钉孔5数量为4个，布局方式与毛坯上的定位销孔2、螺栓过孔1相同。
B，如图4、5，把毛坯上的螺栓过孔1与工作台垫板上的螺钉孔5通过螺钉旋紧，以螺栓连接方式连接，分别单独拉直毛坯上的两个定位销孔2、工作台垫板上的定位销孔4，保证毛坯固定好以后两直线平行度不超过0.02mm，销孔分中为XY基准，工件底部对刀抬120mm为Z轴基准，启动机床对其进行粗铣型腔面，检验工件的尺寸；
粗铣型腔面刀具切削参数表单位：mm
| 刀具直径 | 加工类型 | 切宽 | 切深 | 主轴转速 | 进给 | 线速度 | 每齿进给 | 刀具刃数 |
| Φ63R8 | 粗加工 | 37.8 | 3.0 | 1800 | 2200 | 356M | 0.2 | 6 |
| Φ20R0.8 | 粗加工 | 12.0 | 1.0 | 2500 | 1800 | 157M | 0.24 | 3 |
| Φ32R3 | 粗加工 | 19.2 | 2.5 | 2200 | 2000 | 221M | 0.3 | 3 |
| Φ16R8 | 粗加工 | 2.0 | 1.0 | 3500 | 2300 | 175M | 0.32 | 2 |
具体地，在粗铣型腔面过程中，步骤为：
(1)，用Φ63R8的铣刀对型腔面进行毛坯大余量去除；
(2)，用Φ32R3的铣刀进行型腔二次开粗；
(3)，用Φ20R0.8的铣刀进行型腔面狭小区域余量清理；
(4)，用Φ16R8的铣刀对型腔面进行清角；
上述粗铣型腔面的步骤(1)～(4)中的切削参数如上述“粗铣型腔面刀具切削参数表”所示。
对工件的侧边进行线切割，切割试片6至尺寸，在试片6上钢印标记工件图号、质量编号、批次号及横纵向标识，如图6、7；
铣工件两边的装夹槽7，共6处装夹槽7，其3个为一组分布在工件长度方向的两侧，粗铣型腔面时在型腔面按设计铣出了加工六个装夹槽7所需的工艺头，如图铣出装夹槽即可，如图8、9、10；
如图11、12，把工件翻面，插定位销8于所述工作台垫板的定位销孔4内，保证安装方向的正确，突出表面不大于20mm，销孔分中为XY基准，销孔之X向平行度小于0.02mm，把工件上的定位销孔2套装入所述定位销8上，把工件上的螺栓过孔1与工作台垫板上的螺钉孔5通过螺钉旋紧，以螺栓连接方式连接，在所述装夹槽上搭压板，保证此时工件向上的平面的平面度小于0.5mm，顶部对刀为Z轴基准，启动机床对其进行粗铣弧形面，检验工件的尺寸。
粗铣弧形面刀具切削参数表单位：mm
| 刀具直径 | 加工类型 | 切宽 | 切深 | 主轴转速 | 进给 | 线速度 | 每齿进给 | 刀具刃数 |
| Φ63R8 | 粗加工 | 37.8 | 3.0 | 1800 | 2200 | 356M | 0.2 | 6 |
| Φ20R0.8 | 粗加工 | 12.0 | 1.0 | 2500 | 1800 | 157M | 0.24 | 3 |
| Φ32R3 | 粗加工 | 19.2 | 2.5 | 2200 | 2000 | 221M | 0.3 | 3 |
| Φ16R8 | 粗加工 | 2.0 | 1.0 | 3500 | 2300 | 175M | 0.32 | 2 |
具体地，在粗铣弧形面过程中，步骤为：
(1)，用Φ63R8的铣刀对弧形面进行毛坯大余量去除；
(2)，用Φ32R3的铣刀进行弧形面二次开粗；
(3)，用Φ20R0.8的铣刀粗铣弧形面的内孔及清角；
(4)，用Φ16R8的铣刀粗加工弧形型面；
上述粗铣弧形面的步骤(1)～(4)中的切削参数如上述“粗铣弧形面刀具切削参数表”所示。
C，对工件进行磁粉检测，磁粉检测方法及检测要求按GJB2028A-2007执行，按HB5024-89判定验收；
在空气炉中对工件、所述试片6进行热处理，保证其处理后抗拉强度σb＝980±100Mpa，按HB/Z136-2000执行，如图13，正反件螺钉锁紧垂直吊装进炉热处理(贴合面石墨隔离)，热处理完成后检查工件附带的热处理原始记录文件正确性、完整性、有效性，检查抗拉强度检测报告是否符合要求(σb＝980±100Mpa)，检查无损检测结果合格，文件有效性和完整性，检验平面度1.0mm，如图14。
D，工件弧形面朝下(粗铣弧形面时按设计留出了此步骤中起支撑作用的四个工艺头)，自由状态下侧面顶紧，通过铣加工使此时工件上朝上的基准面见光，具体如图15，为A基准面，共8处，铣削量不大于3mm，保证拆除装夹后平面度0.1mm且无变形，最薄处不小于117mm检验工件尺寸；
如图16、17，把工件翻面，固定于数控加工中心上，除定位销定位、螺栓连接外，通过所述装夹槽搭压板，拉直定位销孔2使该直线与机床的水平方向的基准平行度不大于0.05mm，设置坐标系，顶面对刀为Z轴基准(因底面铣削变形量，故顶面找正时将顶部面全部打表，去平均值为基准)，精铣弧形面，检验工件的尺寸；
精铣弧形面刀具切削参数表单位：mm
| 刀具直径 | 加工类型 | 切宽 | 切深 | 主轴转速 | 进给 | 线速度 | 每齿进给 | 刀具刃数 |
| Φ20R0 | 精加工 | 1.5 | 1.5 | 7300 | 5000 | 458M | 0.34 | 2 |
| Φ16R8 | 精加工 | 0.5 | 0.8 | 9952 | 3980 | 500M | 0.2 | 2 |
| Φ12R6 | 精加工 | 0.5 | 0.6 | 15477 | 6190 | 583M | 0.2 | 2 |
| Φ12R3 | 精加工 | 1.5 | 1.2 | 15477 | 12380 | 583M | 0.2 | 4 |
| Φ8R4 | 精加工 | 0.5 | 0.5 | 17914 | 5374 | 450M | 0.15 | 2 |
| Φ6R3 | 精加工 | 0.5 | 0.4 | 16242 | 3898 | 306M | 0.12 | 2 |
具体地，在精铣弧形面过程中，步骤为：
(1)，用Φ20R0的铣刀对弧形面进行半精修；
(2)，用Φ16R8的铣刀对弧形面进行精修；
(3)，用Φ12R6的铣刀对弧形面转角区域过渡精修；
(4)，用Φ12R3的铣刀对弧形面转角区域清根精修；
(5)，用Φ8R4的铣刀对弧形面下陷精修；
(6)，用Φ6R3的铣刀对弧形面精修清角；
上述精铣弧形面的步骤(1)～(6)中的切削参数如上述“精铣弧形面刀具切削参数表”所示。
翻转工件，将其通过螺栓连接固定于数控加工中心上，用真空吸附夹具9夹持，拉直真空吸附夹具9的定位销孔与X轴平行度误差不大于0.05mm，如图18、19设置坐标系，启动机床对其进行精铣型腔面，检验工件的尺寸。
精铣型腔面刀具切削参数表单位：mm
| 刀具直径 | 加工类型 | 切宽 | 切深 | 主轴转速 | 进给 | 线速度 | 每齿进给 | 刀具刃数 |
| Φ20R0 | 精加工 | 1.5 | 1.5 | 7300 | 5000 | 458M | 0.34 | 2 |
| Φ16R8 | 精加工 | 0.5 | 0.8 | 9952 | 3980 | 500M | 0.2 | 2 |
| Φ12R6 | 精加工 | 0.5 | 0.6 | 15477 | 6190 | 583M | 0.2 | 2 |
| Φ12R3 | 精加工 | 1.5 | 1.2 | 15477 | 12380 | 583M | 0.2 | 4 |
| Φ8R4 | 精加工 | 0.5 | 0.5 | 17914 | 5374 | 450M | 0.15 | 2 |
| Φ6R3 | 精加工 | 0.5 | 0.4 | 16242 | 3898 | 306M | 0.12 | 2 |
具体地，在精铣型腔面过程中，步骤为：
(1)，用Φ20R0的铣刀对型腔面进行半精修；
(2)，用Φ16R8的铣刀对型腔面进行过渡半精修；
(3)，用Φ12R6的铣刀对型腔底部型面进行精修；
(4)，用Φ12R3的铣刀对型腔侧壁进行精修；
(5)，用Φ8R4的铣刀对型腔侧壁清角；
(6)，用Φ6R3的铣刀对型腔底部清根；
上述精铣型腔面的步骤(1)～(6)中的切削参数如上述“精铣型腔面刀具切削参数表”所示。
E，保留工艺头，参照工件数模修磨各面残余、接刀台痕迹，锐边倒圆R0.5，去除毛刺，清洁工件表面油污，检验工件外观无毛刺及磕碰伤，工件无污渍；
根据同批次工件数模，同时结合产品检验计划与数控测量申请报告对工件形位公差、型面公差、工件变形进行数控测量；
去除工艺头，保证不伤及工件本体的情况下，将工艺头处与工件接平、光滑过度，检查工件外观，表面粗糙度不大于3.2μm，对工件表面清洁检查，无油污、五尘土污物(用丙酮去除工件表面油污)，检查工件表面是否有划伤或磕痕，按产品检验计划检验工件；
对工件进行称重并记载，在工件上挂标牌和贴标签，并在标牌和标签上标识：工件图号、数模版次、质量编号、批次号、检验印，最后对工件进行终检，入库。
Claims (10)
1.一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其步骤为：
A、通过机床铣毛坯六面，在毛坯上加工出定位所需的结构，在工作台垫板上加工出能够与所述毛坯上的定位所需的结构配合的定位结构；
B、把工件通过所述的定位所需的结构固定于工作台垫板上，粗铣型腔面、装夹槽，粗铣型腔面时，用Φ63R8的铣刀对型腔面进行毛坯大余量去除，去除时，切宽37.8mm，切深3mm，主轴转速1800r/min，进给速度2200mm/min，线速度356m/min，每齿进给0.2mm，刀刃数6刃；
把工件翻面，定位并固定于工作台垫板上，粗铣弧形面，用Φ63R8的铣刀对弧形面进行毛坯大余量去除，去除时，切宽37.8mm，切深3mm，主轴转速1800r/min，进给速度2200mm/min，线速度356m/min，每齿进给0.2mm，刀刃数6刃；
C、对工件进行检测，检测合格后在空气炉中对其进行热处理；
D、弧形面朝下固定于机床上，使工件的基准面见光，把工件翻面，定位并固定其于工作台垫板上，精铣弧形面，再次翻转工件并固定，精铣型腔面。
2.根据权利要求1所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，步骤A中，毛坯上所述的定位所需的结构为定位销孔、螺栓过孔、沉头孔，所述毛坯为长方体，所述定位销孔数量为2个，设置在毛坯的长度方向的对称轴上，定位销孔的中心轴与毛坯上下表面垂直，所述螺栓过孔数量为4个，在毛坯宽度方向上，其分别设置在两个定位销孔两侧，螺栓过孔的中心轴与毛坯上下表面垂直，在毛坯高度方向上，所述沉头孔设置在螺栓过孔的两端，与其同轴。
3.根据权利要求2所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，步骤A中，工作台垫板上所述的定位结构为定位销孔、螺钉孔，工作台垫板上的所述定位销孔数量为2个，螺钉孔数量为4个，其布局方式与毛坯上的定位销孔、螺栓过孔相同。
4.根据权利要求3所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，步骤B中，具体步骤为：
B1，把工件上的螺栓过孔与工作台垫板上的螺钉孔通过螺钉旋紧，以螺钉连接方式连接，分别单独拉直毛坯上的两个定位销孔、工作台垫板上的定位销孔，保证毛坯固定好以后定位销孔间的两条直线平行度不超过0.02mm，启动机床对其进行粗铣型腔面；
B2，把工件翻面，插定位销于所述工作台垫板的定位销孔内，突出表面不大于20mm，把工件上的定位销孔套装入所述定位销上，把工件上的螺栓过孔与工作台垫板上的螺钉孔通过螺钉旋紧，以螺钉连接方式连接，保证此时工件向上的平面的平面度小于0.5mm，启动机床对其进行粗铣弧形面。
5.根据权利要求4所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，所述步骤B1、B2之间还包括步骤B1.5，其具体为：
对工件侧边进行线切割，切割试片至尺寸，铣工件两边的装夹槽；
步骤B2中，固定工件在工作台垫板上时，在所加工的所述装夹槽上搭压板。
6.根据权利要求5所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，步骤D中，具体为：
工件弧形面朝下，自由状态下侧面顶紧，通过铣加工使此时工件上朝上的基准面见光，铣削量不大于3mm，保证拆除装夹后平面度小于等于0.1mm且无变形；
把工件翻面，固定于数控加工中心上，除定位销定位、螺栓连接外，通过所述装夹槽搭压板，拉直定位销孔使定位销孔间的直线与机床的水平方向的基准平行度不大于0.05mm，精铣弧形面。
7.根据权利要求6所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，步骤D中，精铣弧形面后，翻转工件，将其通过螺钉连接固定于数控加工中心上，用真空吸附夹具夹持，对其进行精铣型腔面。
8.根据权利要求7所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，所述步骤C中对工件进行检测时，通过磁粉检测方式检测。
9.根据权利要求8所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，所述步骤C中对工件进行热处理时，保证其处理后抗拉强度σb=980±100MPa。
10.根据权利要求9所述的一种高教机整体异形焊接盒段的制造工艺，其特征在于，所述步骤D中，精铣弧形面或精铣型腔面时，用Φ20R0的铣刀对弧形面或型腔面进行半精修，半精修时，切宽1.5mm，切深1.5mm，主轴转速7300r/min，进给速度5000mm/min，线速度458m/min，每齿进给0.34mm，刀刃数2刃。
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