CN105252051B - 带孔薄壁风扇壳体加工方法及工件定位工装 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带孔薄壁风扇壳体加工方法及工件定位工装，旨在提供一种加工效率高，加工稳定性高的带孔薄壁风扇壳体的加工方法及使用方便的工装。该方法为：工件型腔粗加工；工件型腔精加工；加工螺纹孔；粗加工工件外围轮廓：将工装与工件所接触的表面均匀涂有0.15mm厚的细石膏粉，然后将工件型腔缓慢套入工装上，工装和工件之间多余的石膏粉通过两者之间的间隙中排出；采用螺钉从工装的底面拉紧工件，利用工件底面和工装顶面之间的摩擦力来固定工件；精加工工件外围轮廓，精加工工件外围轮廓；再次精加工工件外围轮廓。该方法减少了工件的装夹时间，能控制薄壁件的加工变形，加工效率高，提高了薄壁件加工的稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及机加工技术领域，更具体的说，是涉及一种带孔薄壁风扇壳体加工方法及工件定位工装。
背景技术
在精密仪器运行时，需要有风扇等薄壁壳体为关键器件降温处理，为保证仪器的安全运行及降低贵重仪器的总体重量，风扇壳体一般采用铝合金精密铸造成型，其整过过程一般包括模具设计、蜡模处理、挂沙、烧焙、浇铸、热处理等复杂过程，其生产周期长，工艺过程复杂，其薄壁件成型精度也难以稳定，而对于批量极少的薄壁风扇壳体件制造，该工艺方法成本高。如果采用通用的数控机床铣削加工薄壁壳体件，需要利用压板夹紧工件，在加工时容易变形并且难以一次加工完成，其成型精度也受到影响。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种加工效率高，加工稳定性高的带孔薄壁风扇壳体的加工方法。
本发明的另一个目的是提供一种装夹简单，方便使用的工件定位工装。
为实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种带孔薄壁风扇壳体加工方法，包括下述步骤：
(1)工件型腔粗加工：毛坯外形尺寸单边留3mm,利用台钳装夹，铣削壳体型腔；粗加工刀具采用立铣刀具，切削深度0.3mm；侧边和底边单边余量0.3mm；在铣削时,采用分块铣削原则,将型腔分为对称的两部分进行，先铣削壳体型腔一侧,铣削到零件要求尺寸后,放入垫块到铣削完的型腔一侧，然后再铣削型腔未加工的另一侧；
(2)工件型腔精加工：采用立铣刀，利用分层铣削方式，每层切削深度0.5mm,型腔的侧边和底边加工到要求尺寸；铣削过程中分为对称的两部分进行，先铣削壳体型腔一侧,铣削到零件要求尺寸后,放入垫块到铣削完的型腔一侧，然后再铣削型腔的另一侧；
(3)加工螺纹孔：采用钻头加工螺纹底孔,再用丝锥攻丝；
(4)粗加工工件外围轮廓：将工装与工件所接触的表面均匀涂有0.15mm厚的细石膏粉，然后将工件型腔缓慢套入工装上，工装和工件之间多余的石膏粉通过两者之间的间隙中排出；采用螺钉从工装的底面拉紧工件，利用工件底面和工装顶面之间的摩擦力来固定工件；采用立铣刀，每层切削深度0.3mm,侧边余量1mm；
(5)精加工工件外围轮廓：粗加工外围轮廓后，采用立铣刀，每次切削深度0.4mm，侧边余量0.2mm；
(6)再次精加工工件外围轮廓：采用立铣刀，每次切削深度0.2mm,侧边加工到位。
步骤(1)中，采用直径为20mm的立铣刀具，转速1000r/min，进给速度1500mm/min；所述垫块的宽度比前后两侧型腔距离小0.01mm。
步骤(2)中，采用直径为10mm的立铣刀，转速为4000r/min，进给速度为1000mm/min。
步骤(4)中，采用直径为10mm的立铣刀，转速4000r/m，进给速度500mm/min。
5、根据权利要求1所述的带孔薄壁风扇壳体加工方法，其特征在于，步骤(5)中，采用直径为10mm的立铣刀，转速5000r/m，进给速度300mm/min。
步骤(6)中，采用直径为10mm的立铣刀，转速6000r/min，进给速度100mm/min。
一种带孔薄壁风扇壳体加工方法所使用的工件定位工装，包括一体的底座和支撑体，所述支撑体与工件螺纹孔相对的位置分别设置有凹槽，所述支撑体的外轮廓为与所述工件型腔相对应的形状，所述底座上与工件螺纹孔相对的位置分别设置有螺纹通孔，螺钉穿过所述螺纹通孔与工件上的螺纹孔螺纹连接；所述底座上表面与所述工件底面相接触。
所述支撑体外轮廓的四周定位面的宽度尺寸比所述工件型腔内宽度尺寸小0.2mm,长度尺寸比所述工件型腔内长度尺寸小0.2mm,高度尺寸比所述工件型腔高度大0.4mm,两者之间有间隙量0.4mm。。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：装夹简单、方便实用、加工效率高，加工稳定的针对
1、本发明的加工方法减少了工件的装夹时间，能控制薄壁件的加工变形，无需制造高成本的模具，降低产品成本，加工效率高，提高了薄壁件加工的稳定性。
2、本发明的工件定位工装结构简单，实用性强，装夹简单，使用方便。
附图说明
图1所示为风扇壳体零件的示意图；
图2所示为风扇壳体型腔内尺寸的俯视图；
图3所示为图2中的A-A剖视图；
图4所示为加工型腔透视图；
图5所示为工件定位工装的主视图；
图6所示为工件定位工装的俯视图；
图7所示为加工装夹分解示意图。
图中：1、刀具，2、刀具轨迹，3、毛坯，4、垫块，5.型腔，6.螺纹孔，7.孔，8.上表面，9.底座，10.螺钉，11.支撑体，12.凹槽。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明带孔薄壁风扇壳体的加工方法中所使用的工件定位工装的示意图如图5-图7所示。本发明的加工方法所使用的工装包括一体的底座9和支撑体11，所述支撑体11与工件螺纹孔相对的位置分别设置有凹槽12，所述支撑体11的外轮廓为与所述工件型腔相对应的形状，所述底座9上与工件螺纹孔相对的位置分别设置有螺纹通孔，螺钉10穿过所述螺纹通孔与工件上的螺纹孔螺纹连接。所述底座9的上表面8与所述工件底面相接触。
先加工工件定位工装，其工装需避开工件六个螺纹孔6的位置，在螺纹孔处，工装与所加工工件之间留0.5mm间隙，工所述支撑体外轮廓的四周定位面的宽度尺寸B1比所述工件型腔5内宽度尺寸B2小0.2mm,长度尺寸L1比所述工件型腔内长度尺寸L2小0.2mm,高度尺寸H1比所述工件型腔高度H2大0.4mm,两者之间有间隙量0.4mm。
本发明的方法所加工的带孔薄壁风扇壳体的示意图如图1-图3所示。下面以具体实施例说明本发明的加工方法。本实施例中的薄壁风扇壳体材料为铝6061，薄壁件外围尺寸为120mm*80mm*30mm,壳体上两个孔7的直径为50mm,壳体壁厚为1mm,待加工工件四个角及中间位置有六个M3螺纹孔6，有螺纹孔处的局部壁厚6mm,其加工工艺工程如下：
(1)工件型腔粗加工：加工示意图如图4所示，毛坯3外形尺寸单边留3mm,利用台钳装夹，铣削壳体型腔；粗加工刀具采用直径为20mm的立铣刀具1，转速1000r/min，切削深度0.3mm，进给速度1500mm/min；利用常规数控编程软件，建立薄壁风扇壳体的三维模型，采用型腔铣削方式，自动生成数控加工刀具轨迹，其刀具轨迹如2所示。为减少加工中产生的应力集中，侧边和底边单边余量0.3mm。在铣削时,为减少装夹变形,采用分块铣削原则,将型腔分为对称的两部分进行，先铣削壳体型腔5一侧,铣削到零件要求尺寸后,放入垫块4到铣削完的型腔一侧，然后再铣削型腔未加工的另一侧。其中，所述垫块4的宽度比前后两侧型腔距离小0.01mm。通过垫块4的支撑，其台钳的装夹力不会引起工件的变形。
(2)工件型腔精加工：采用直径为10mm的立铣刀，利用分层铣削方式，转速为4000r/min，每层切削深度0.5mm,进给速度为1000mm/min。型腔的侧边和底边加工到要求尺寸。铣削过程中型腔5分为对称的两部分进行，先铣削壳体型腔一侧,铣削到零件要求尺寸后,放入垫块到铣削完的型腔一侧，然后再铣削型腔的另一侧。
(3)加工螺纹孔：采用钻头转速为1200r/min加工螺纹底孔,再用丝锥攻丝。
(4)粗加工工件外围轮廓：加工装夹示意图如图7所示，为减少加工中颤振，除了工装底面8外，将工装支撑体部分与工件所接触的表面均匀涂有0.15mm厚的130目的细石膏粉，然后将工件型腔缓慢套入工装上，工装和工件之间多余的石膏粉通过两者之间的间隙中排出；采用螺钉10从工装的底面拉紧工件，利用工件底面和工装顶面(即底座9的上表面8)之间的摩擦力来固定工件；采用直径为10mm的立铣刀，转速4000r/m，每层切削深度0.3mm,进给速度500mm/min，侧边余量1mm。采用石膏粉的目的是能吸收加工中薄壁工件的颤振。工件的压紧，采用螺钉10从底面拉紧工件，利用工件底面和工装顶面8之间的摩擦力来固定工件，而不是采用压板分段压紧工件。
(5)精加工工件外围轮廓：粗加工外围轮廓后，采用直径为10mm的立铣刀，转速5000r/m，每次切削深度0.4mm，进给速度300mm/min，侧边余量0.2mm。
(6)再次精加工工件外围轮廓：采用直径为10mm的立铣刀，转速6000r/min，每次切削深度0.2mm,进给速度100mm/min，侧边加工到位。
精加工完毕后进行尺寸检测，计量结果表明，加工壳体零件尺寸稳定，外形尺寸公差在0.04mm以内，壁厚均匀，壁厚误差不超过0.08mm。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种带孔薄壁风扇壳体加工方法，其特征在于，包括下述步骤：
(1)工件型腔粗加工：毛坯外形尺寸单边留3mm,利用台钳装夹，铣削壳体型腔；粗加工刀具采用立铣刀具，切削深度0.3mm；侧边和底边单边余量0.3mm；在铣削时,采用分块铣削原则,将型腔分为对称的两部分进行，先铣削壳体型腔一侧,铣削到零件要求尺寸后,放入垫块到铣削完的型腔一侧，然后再铣削型腔未加工的另一侧；
(2)工件型腔精加工：采用立铣刀，利用分层铣削方式，每层切削深度0.5mm,型腔的侧边和底边加工到要求尺寸；铣削过程中分为对称的两部分进行，先铣削壳体型腔一侧,铣削到零件要求尺寸后,放入垫块到铣削完的型腔一侧，然后再铣削型腔的另一侧；
(3)加工螺纹孔：采用钻头加工螺纹底孔,再用丝锥攻丝；
(4)粗加工工件外围轮廓：将工装与工件所接触的表面均匀涂有0.15mm厚的细石膏粉，然后将工件型腔缓慢套入工装上，工装和工件之间多余的石膏粉通过两者之间的间隙中排出；采用螺钉从工装的底面拉紧工件，利用工件底面和工装顶面之间的摩擦力来固定工件；采用立铣刀，每层切削深度0.3mm,侧边余量1mm；
(5)精加工工件外围轮廓：粗加工外围轮廓后，采用立铣刀，每次切削深度0.4mm，侧边余量0.2mm；
(6)再次精加工工件外围轮廓：采用立铣刀，每次切削深度0.2mm,侧边加工到位。
2.根据权利要求1所述的带孔薄壁风扇壳体加工方法，其特征在于，步骤(1)中，采用直径为20mm的立铣刀具，转速1000r/min，进给速度1500mm/min；所述垫块的宽度比前后两侧型腔距离小0.01mm。
3.根据权利要求1所述的带孔薄壁风扇壳体加工方法，其特征在于，步骤(2)中，采用直径为10mm的立铣刀，转速为4000r/min，进给速度为1000mm/min。
4.根据权利要求1所述的带孔薄壁风扇壳体加工方法，其特征在于，步骤(4)中，采用直径为10mm的立铣刀，转速4000r/m，进给速度500mm/min。
5.根据权利要求1所述的带孔薄壁风扇壳体加工方法，其特征在于，步骤(5)中，采用直径为10mm的立铣刀，转速5000r/m，进给速度300mm/min。
6.根据权利要求1所述的带孔薄壁风扇壳体加工方法，其特征在于，步骤(6)中，采用直径为10mm的立铣刀，转速6000r/min，进给速度100mm/min。
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