CN105436823A - 一种控制薄壁零件加工变形的方法 - Google Patents

Abstract

一种控制薄壁零件加工变形的方法属机械加工技术领域。按照以下步骤进行：1.配比并融化填充剂：按质量百分比为固体石蜡∶液体石蜡∶松香∶甘油酯＝9～10∶1∶1～1.5∶1～1.5；将固体石蜡加热使固体石蜡有一半融化成液体，加入液体石蜡，边搅拌加入松香甘油酯的混合粉，加热直到完全融化成液体；2.浇注填充剂：对需要浇注的零件进行保护，将上述液体填充剂冷却5-10分钟后进行浇注，浇注1/4体积后冷却3分钟，待液体不流淌后继续浇注1/4体积，重复此步骤直到浇注将需要支撑的部位完全覆盖为止；浇注完成后自然温度下冷却6-8小时，方可进行后续的机械加工。通过本方法控制零件加工变形，消除了叶片表面的加工振纹，极大地减少了后续对叶片的抛光处理。

Description

一种控制薄壁零件加工变形的方法

技术领域

本发明属机械加工技术领域，具体涉及一种控制薄壁零件加工变形的方法。

背景技术

薄壁零件已经日益广泛的应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点，但由于薄壁零件的自身特点，在实际操作时会受切削力、切削热、机床夹具、刀具等多方面的因素影响，使得薄壁零件的车、铣加工在机械加工变成一个很棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。

以整体叶盘的叶片铣加工为例，叶片铣加工就属于典型的薄壁零件的加工。目前国内外整体叶盘直径最大可达到φ900mm，叶片数量最多的达60片，叶片悬长最大可达150mm，但是叶片的厚度仅为0.5mm，并且要求叶型截面轮廓度为0.06，叶片表面要求粗糙度Ra0.4，叶片位置度0.08-0.16，技术条件要求非常高。针对叶片加工中存在的变形问题一直困扰着整体叶盘的研制和批产。目前国内外采用的方法主要都是通过选用高精度的刀具、优化和加密加工刀轨的方式来控制加工的变形。这种方法选用高精度非标刀具，成本相当高；加密刀轨又会使加工时间翻一倍。

发明内容

针对上述问题，本发明采用一种新型的混合填充剂填充到薄壁零件中间，在实际加工中零件起到辅助支撑的作用，可以很有效的防止薄壁零件在加工中变形，加工零件满足设计要求。

本发明一种控制薄壁零件加工变形的方法，按照以下步骤进行：

(1)配比并融化填充剂：按比例称取填充剂，填充剂中各组分按质量百分比为固体石蜡∶液体石蜡∶松香∶甘油酯＝9～10∶1∶1～1.5∶1～1.5；将固体石蜡加热至270°，使固体石蜡有一半融化成液体，加入液体石蜡，混合加热10分钟，边搅拌加入松香甘油酯的混合粉，混合加热直到完全融化成液体；

(2)浇注填充剂：对需要浇注的零件进行保护，将上述液体填充剂冷却5-10分钟后进行浇注，浇注过程中浇注1/4体积后冷却3分钟，待液体不流淌后继续浇注1/4体积，重复此步骤直到浇注将需要支撑的部位完全覆盖为止；浇注完成后自然温度下冷却6-8小时，方可进行后续的机械加工。

所述对零件进行保护具体为：针对性的制作工装夹具或者塑料包装袋覆盖。

保护的作用是为了防止浇注的过程中液体填充剂随意流淌，无法完全包裹住需要进行辅助支持的部位。

本发明主一种使用混合填充剂填充薄壁零件间隙的方法，通过对零件进行辅助支撑来很好的达到控制零件加工中变形的作用，足以保证高精度或薄壁零件的加工满足设计要求。

本发明中减振填充剂主要有固体石蜡、液体石蜡、松香、甘油酯四种物质融合而成，在填充剂还处于液体状态时灌入零件需要支撑的部位，冷却一段时间后待填充剂由液体凝固成固体后就可以进行加工。经过实际操作后发现该新型填充剂的硬度适中，既不会过硬挤压零件和刀具，又不会太软起不到支撑的作用；除此此填充剂还有一定的粘性，加工中不会掉落，加工完成后清理很方便，不会对零件产生其它污染和破坏。

本发明的要点在于混合填充剂中四种物质的配比和融化的先后顺序以及融化需要的时间；灌蜡过程中需要注意对零件进行一定的保护，根据灌入填充剂体积的不同冷却固化时间也不同，需要掌握好时间。

本发明的方法不仅可以应用在薄壁零件的加工中，还可以应用到其它零件，其它类型的机械加工中，如：在钻小孔径大孔深通孔中的应用。由于零件孔径小，孔深大的原因，只能选择细长的钻头或铣刀进行加工，这样在加工中刀具很容易产生振动，并且打刀；在铰孔，镗孔过程中由于孔深大，刀具长等原因会导致让刀，零件加工后尺寸和位置度无法满足设计要求。加工难度和风险都比较大。在解决这两种问题时，我们采用了先钻底孔然后在孔内浇注填充剂的方法最后铰孔、镗孔的加工方法。起到了辅助支撑刀具的效果，不但消除了打刀现象还使得加工的零件满足设计要求。:

本发明的有益效果：

本发明的方法已经全面应用到CJ-1000AX发动机整体叶盘项目的加工中。叶片在铣加工过程中的变形得到有效的控制，零件加工的合格率提高至90％。

通过本方法控制零件加工变形，消除了叶片表面的加工振纹，极大地减少了后续对叶片的抛光处理，抛光时间由原先的30天减少到15天，效率提高了50％，极大地降低了生产成本。使用该方法后无需再设计制造特殊的支撑夹具，节省了成本约30万元。

附图说明

图1：零件浇注填充剂前的状态，

图2：零件浇注填充剂后的状态，

图3：零件加工中的状态，

图4：零件结构照片，

图5：零件浇注减振填充剂的位置。

具体实施方式

实施例1

一种控制薄壁零件加工变形的方法，按照以下步骤进行：

1.配比并融化填充剂：按比例称取填充剂，填充剂中各组分按质量百分比为固体石蜡∶液体石蜡∶松香∶甘油酯＝9∶1∶1∶1.5；将固体石蜡加热至270℃，使固体石蜡有一半融化成液体，加入液体石蜡，混合加热10分钟，边搅拌加入松香甘油酯的混合粉，混合加热直到完全融化成液体；

2.浇注填充剂：零件浇注填充剂前的状态如图1所示：由图1可见叶片厚度非常薄，且两片叶片中间无任何支撑，加工中极易出现叶片变形。对需要浇注的零件进行保护，采用的是塑料包装袋：CORTECBLUE进行保护；将上述液体填充剂冷却5-10分钟后进行浇注，浇注过程中浇注1/4体积后冷却3分钟，待液体不流淌后继续浇注1/4体积，重复此步骤直到浇注将需要支撑的部位完全覆盖为止；浇注完成后自然温度下冷却6-8小时，零件浇注填充剂后的状态如图2所示，由图可以看出浇注填充剂后叶片已经被填充剂完全包裹，形成了一个对每片叶片都完全有效的辅助支撑；进行后续的机械加工；零件加工中的状态如图3所示，从图中可以看出加工中填充剂很容易被去除，且粘性较好，加工一处叶片不影响其它叶片的支撑，实际加工证明是完全有效的。

未使用填充剂后零件加工检测数据表1所示，使用填充剂后零件加工检测数据如表2所示。

表1未使用填充剂时零件检测数据

表2使用填充剂后零件加工检测数据

实施例2

一种控制薄壁零件加工变形的方法，按照以下步骤进行：

1.配比并融化填充剂：按比例称取填充剂，填充剂中各组分按质量百分比为固体石蜡∶液体石蜡∶松香∶甘油酯＝10∶1∶1.3∶1.3；将固体石蜡加热至270℃，使固体石蜡有一半融化成液体，加入液体石蜡，混合加热10分钟，边搅拌加入松香甘油酯的混合粉，混合加热直到完全融化成液体；

2.浇注填充剂：零件浇注填充剂前的状态如图1所示：由图1可见叶片厚度非常薄，且两片叶片中间无任何支撑，加工中极易出现叶片变形。对需要浇注的零件进行保护，采用的是塑料包装袋：CORTECBLUE进行保护；将上述液体填充剂冷却5-10分钟后进行浇注，浇注过程中浇注1/4体积后冷却3分钟，待液体不流淌后继续浇注1/4体积，重复此步骤直到浇注将需要支撑的部位完全覆盖为止；浇注完成后自然温度下冷却6-8小时，零件浇注填充剂后的状态如图2所示，由图可以看出浇注填充剂后叶片已经被填充剂完全包裹，形成了一个对每片叶片都完全有效的辅助支撑；进行后续的机械加工；零件加工中的状态如图3所示，从图中可以看出加工中填充剂很容易被去除，且粘性较好，加工一处叶片不影响其它叶片的支撑，实际加工证明是完全有效的。

未使用填充剂后零件加工检测数据表1所示，使用填充剂后零件加工检测数据如表2所示。

实施例3

一种控制薄壁零件加工变形的方法，按照以下步骤进行：

1.配比并融化填充剂：按比例称取填充剂，填充剂中各组分按质量百分比为固体石蜡∶液体石蜡∶松香∶甘油酯＝10∶1∶1∶1.5；将固体石蜡加热至270℃，使固体石蜡有一半融化成液体，加入液体石蜡，混合加热10分钟，边搅拌加入松香甘油酯的混合粉，混合加热直到完全融化成液体；

2.浇注填充剂：零件浇注填充剂前的状态如图1所示：由图1可见叶片厚度非常薄，且两片叶片中间无任何支撑，加工中极易出现叶片变形。对需要浇注的零件进行保护，采用的是塑料包装袋：CORTECBLUE进行保护；将上述液体填充剂冷却5-10分钟后进行浇注，浇注过程中浇注1/4体积后冷却3分钟，待液体不流淌后继续浇注1/4体积，重复此步骤直到浇注将需要支撑的部位完全覆盖为止；浇注完成后自然温度下冷却6-8小时，零件浇注填充剂后的状态如图2所示，由图可以看出浇注填充剂后叶片已经被填充剂完全包裹，形成了一个对每片叶片都完全有效的辅助支撑；进行后续的机械加工；零件加工中的状态如图3所示，从图中可以看出加工中填充剂很容易被去除，且粘性较好，加工一处叶片不影响其它叶片的支撑，实际加工证明是完全有效的。

未使用填充剂后零件加工检测数据表1所示，使用填充剂后零件加工检测数据如表2所示。

实施例4

一种控制薄壁零件加工变形的方法，按照以下步骤进行：

1.配比并融化填充剂：按比例称取填充剂，填充剂中各组分按质量百分比为固体石蜡∶液体石蜡∶松香∶甘油酯＝9∶1∶1.3∶1.5；将固体石蜡加热至270℃，使固体石蜡有一半融化成液体，加入液体石蜡，混合加热10分钟，边搅拌加入松香甘油酯的混合粉，混合加热直到完全融化成液体；

2.浇注填充剂：零件浇注填充剂前的状态如图1所示：由图1可见叶片厚度非常薄，且两片叶片中间无任何支撑，加工中极易出现叶片变形。对需要浇注的零件进行保护，采用的是塑料包装袋：CORTECBLUE进行保护；将上述液体填充剂冷却5-10分钟后进行浇注，浇注过程中浇注1/4体积后冷却3分钟，待液体不流淌后继续浇注1/4体积，重复此步骤直到浇注将需要支撑的部位完全覆盖为止；浇注完成后自然温度下冷却6-8小时，零件浇注填充剂后的状态如图2所示，由图可以看出浇注填充剂后叶片已经被填充剂完全包裹，形成了一个对每片叶片都完全有效的辅助支撑；进行后续的机械加工；零件加工中的状态如图3所示，从图中可以看出加工中填充剂很容易被去除，且粘性较好，加工一处叶片不影响其它叶片的支撑，实际加工证明是完全有效的。

未使用填充剂后零件加工检测数据表1所示，使用填充剂后零件加工检测数据如表2所示。

实施例5

该方法不仅可以应用在薄壁零件的加工中，还可以应用到其它零件，其它类型的机械加工中，如：在钻小孔径大孔深通孔中的应用。由于零件孔径小，孔深大的原因，只能选择细长的钻头或铣刀进行加工，这样在加工中刀具很容易产生振动，并且打刀；在铰孔，镗孔过程中由于孔深大，刀具长等原因会导致让刀，零件加工后尺寸和位置度无法满足设计要求。加工难度和风险都比较大。在解决这两种问题时，我们采用了先钻底孔然后在孔内浇注填充剂的方法最后铰孔、镗孔的加工方法。起到了辅助支撑刀具的效果，不但消除了打刀现象还使得加工的零件满足设计要求。如图4：设计要求在这两处端面处钻孔φ3通孔，保证位置度0.02。零件上下端面悬空，壁厚仅为1.5mm。加工中极易产生变形和刀具折断如图5：按附图标示在上、下端面中间的悬空部位浇注减振填充剂，这样可以很好的对上下端面和刀具进行辅助支撑。

Claims (2)

1.一种控制薄壁零件加工变形的方法，其特征在于按照以下步骤进行：

(1)配比并融化填充剂：按比例称取填充剂，填充剂中各组分按质量百分比为固体石蜡∶液体石蜡∶松香∶甘油酯＝9～10∶1∶1～1.5∶1～1.5；将固体石蜡加热至270°，使固体石蜡有一半融化成液体，加入液体石蜡，混合加热10分钟，边搅拌加入松香甘油酯的混合粉，混合加热直到完全融化成液体；

(2)浇注填充剂：对需要浇注的零件进行保护，将上述液体填充剂冷却5-10分钟后进行浇注，浇注过程中浇注1/4体积后冷却3分钟，待液体不流淌后继续浇注1/4体积，重复此步骤直到浇注将需要支撑的部位完全覆盖为止；浇注完成后自然温度下冷却6-8小时，方可进行后续的机械加工。

2.按照权利要求1所述的一种控制薄壁零件加工变形的方法，其特征在于所述对零件进行保护具体为：针对性的制作工装夹具或者塑料包装袋覆盖。