CN105479114A - 一种薄壁构件防变形加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种薄壁构件防加工变形的方法，包括以下步骤：选料、下料、粗铣外形、精铣外形、线切割内腔、内腔灌入水溶性石膏支撑、石膏固化、精铣腔体外壁和去除内腔中支撑的石膏。本发明的加工方法得到的内腔表面粗糙度优于Ra0.2，薄壁厚度及变形量符合设计要求，解决了该复杂薄壁构件加工难度大，成品率极低的难题。

Description

一种薄壁构件防变形加工方法

技术领域

本发明涉及机械零件加工领域，尤其涉及一种薄壁构件防变形加工方法。

背景技术

某型号雷达中有些关键部件为一些复杂薄壁构件，为满足电气指标要求，该构件壁厚仅与一张打印纸相当，采用传统工艺难以实现。试加工时，我们采取的是先加工内腔外侧的两处凹槽，再线切割加工内腔的方法，但线切割切第一遍取芯后，虽然此时壁厚还有0.2mm左右，但由于内腔缺乏支撑，薄壁朝向内腔鼓起，在切割第二遍时将薄壁切漏。同时为了减少工件内应力，曾对工件进行了2次热处理，后又采用H92及T2材料进行试验，但结果相同。经分析，造成这种现象的原因一是材料太软，虽然内应力较小，但强度太低，二是加工时薄壁结构缺乏支撑。因此必须更换材料，优化加工顺序。经试验，采用H62板材，并且采用先加工好内腔，在内腔中采取支撑措施后，再加工内腔外侧的两处凹槽的方法。采用这种工艺方法，关键问题是采取合理有效的支撑措施。

传统的内腔支撑措施主要有塞胶木或石墨芯子，填充石蜡或铅锡等低温合金。塞胶木或石墨芯子虽然可以通过可靠支撑，但对薄壁无粘接作用，在铣削时无法保证薄壁不会掀起。而填充石蜡或铅锡等低温合金的方法，由于材质软，支撑效果较差，并且加工后难以清理干净。因此上述两种方法均不适用。水溶性石膏可以很容易地被水溶解，固化后硬度高，加工后容易清理干净，而且具有环保，可重复使用的优点，是一种理想的内腔填充材料。本发明使用可溶性石膏作为内腔填充材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种薄壁构件防变形加工方法，可有效解决现有加工方法无法完成该种薄壁件加工的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种薄壁构件防变形加工方法，包括如下步骤：

1)选用金属板材，所述金属板材长度比待加工的薄壁构件长度长5～10mm，所述金属板材宽度比所述薄壁构件宽度宽5～10mm，所述金属板材高度比所述薄壁构件高度高3～5mm；

2)对步骤1)中选取的金属板材的外形进行粗铣，然后进行热处理；对进行完热处理的所述金属板材的外形进行精铣；

3)对步骤2)得到的金属板材进行线切割得到带有内腔的构件，所述内腔贯通所述构件两端；使用慢走丝线切割机切割6～8遍；可有效保证内腔尺寸精度和表面质量的关键步骤；

4)将水溶性石膏碾碎成粉末，与水按体积比1：1混合后，充分搅拌得到糊状水溶性石膏溶液，用胶带纸将步骤3)中得到的所述构件的所述内腔的一端封住，将所述糊状水溶性石膏溶液从所述内腔的另一端缓慢倒入，注满后对所述内腔内的所述糊状水溶性石膏溶液进行搅拌，消除所述糊状水溶性石膏溶液内部气泡，将构件移至干燥处静置阴干；待所述水溶性石膏干燥后，由于失水，体积会有收缩，并产生裂纹，再将调好的所述糊状水溶性石膏溶液灌入所述内腔中的石膏缝隙中，再次阴干，如此重复2～3次，直至所述水溶性石膏不再出现体积收缩及裂纹；

5)对步骤4)得到的构件进行内腔薄壁外壁精铣，精铣加工前，用胶带纸将内腔两端口封住，防止加工中冷却液的冲刷将石膏溶解；

6)将步骤5)得到的构件去除所述水溶性石膏，将工件放入45～55℃温水中浸泡或用温水冲洗，直至所述内腔中水溶性石膏溶解；冲刷下来的所述水溶性石膏回收后重复使用。

本发明的有益效果是：通过本发明的加工方法得到的薄壁构件内腔表面粗糙度优于Ra0.2，薄壁厚度及变形量符合设计要求，解决了该复杂薄壁构件加工难度大，成品率极低的难题。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，步骤1)中的所述金属板材的材料为铜合金H62板材。

进一步，步骤2)中线切后所述内腔表面粗糙度达到了Ra0.2，所述内腔尺寸的精度达到0.003mm。

进一步，步骤3)中对金属板材使用慢走丝线切割机切割6～8遍。

采用上述进一步方案的有益效果是根据上述数据，步骤1)中选择市场上现有规格的板材即可开始加工，选材方便，易于操作。

步骤6)中去除所述水溶性石膏，将工件放入温水中浸泡或用温水冲洗的唯独范围为45～55℃，高于55℃会使工件热变形从而影响尺寸精度，低于45℃会造成石膏溶解速度减慢；

步骤4)中的搅拌方法为上下搅拌，石膏注入可起到支撑作用，就相当于实心体加工，可有效防止构件在加工过程中变形。

在一定范围内，切削遍数越多，内腔的表面质量越好，通过本发明的加工方法，步骤3)中对金属板材使用慢走丝线切割机切割6～8遍即可达到较好的精度，省时省力，环保节能。

附图说明

附图1为本发明中薄壁构件的结构示意图；

附图2为图1的A-A剖面结构示意图；

附图3为图2的P区域局部放大结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、薄壁构件，2、内腔，3、内腔薄壁。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例一

一种薄壁构件防变形加工方法，包括如下步骤：

1)选用金属板材，所述金属板材长度比待加工的薄壁构件长度长5mm，所述金属板材宽度比所述薄壁构件宽度宽5mm，所述金属板材高度比所述薄壁构件高度高3mm；

2)对步骤1)中选取的金属板材的外形进行粗铣，然后进行热处理；对进行完热处理的所述金属板材的外形进行精铣；

3)对步骤2)得到的金属板材进行丝线切割得到带有内腔的构件，所述内腔贯通所述构件的两端；

4)将水溶性石膏碾碎成粉末，与水按体积比1：1混合后，充分搅拌得到糊状水溶性石膏溶液，用胶带纸将步骤3)中得到的所述构件的所述内腔的一端封住，将所述糊状水溶性石膏溶液从所述内腔的另一端缓慢倒入，注满后对所述内腔内的所述糊状水溶性石膏溶液进行搅拌，消除所述糊状水溶性石膏溶液内部气泡，将构件移至干燥处静置阴干；待所述水溶性石膏干燥后，由于失水，体积会有收缩，并产生裂纹，再将调好的所述糊状水溶性石膏溶液灌入所述内腔中的石膏缝隙中，再次阴干，如此重复2次，直至所述水溶性石膏不再出现体积收缩及裂纹；

5)对步骤4)得到的构件进行内腔薄壁精铣，精铣加工前，用胶带纸将内腔两端口封住，防止加工中冷却液的冲刷将石膏溶解；

6)将步骤5)得到的构件去除所述水溶性石膏，将工件放入45℃温水中浸泡或用温水冲洗，直至所述内腔中水溶性石膏溶解；冲刷下来的所述水溶性石膏回收后重复使用。

优选的，步骤1)中的所述金属板材的材料为铜合金H62板材。

优选的，步骤3)中使用慢走丝线切割机切割6遍。

步骤2)中线切后所述内腔表面粗糙度达到了Ra0.2，所述内腔尺寸的精度达到0.003mm。

实施例二

一种薄壁构件防变形加工方法，包括如下步骤：

1)选用金属板材，所述金属板材长度比待加工的薄壁构件长度长7.5mm，所述金属板材宽度比所述薄壁构件宽度宽7.5mm，所述金属板材高度比所述薄壁构件高度高4.5mm；

2)对步骤1)中选取的金属板材的外形进行粗铣，然后进行热处理；对进行完热处理的所述金属板材的外形进行精铣；

3)对步骤2)得到的金属板材进行丝线切割得到带有内腔的构件，所述内腔贯通所述构件的两端；

4)将水溶性石膏碾碎成粉末，与水按体积比1：1混合后，充分搅拌得到糊状水溶性石膏溶液，用胶带纸将步骤3)中得到的所述构件的所述内腔的一端封住，将所述糊状水溶性石膏溶液从所述内腔的另一端缓慢倒入，注满后对所述内腔内的所述糊状水溶性石膏溶液进行搅拌，消除所述糊状水溶性石膏溶液内部气泡，将构件移至干燥处静置阴干；待所述水溶性石膏干燥后，由于失水，体积会有收缩，并产生裂纹，再将调好的所述糊状水溶性石膏溶液灌入所述内腔中的石膏缝隙中，再次阴干，如此重复3次，直至所述水溶性石膏不再出现体积收缩及裂纹；

5)对步骤4)得到的构件进行内腔薄壁精铣，精铣加工前，用胶带纸将内腔两端口封住，防止加工中冷却液的冲刷将石膏溶解；

6)将步骤5)得到的构件去除所述水溶性石膏，将工件放入50℃温水中浸泡或用温水冲洗，直至所述内腔中水溶性石膏溶解；冲刷下来的所述水溶性石膏回收后重复使用。

优选的，步骤1)中的所述金属板材的材料为铜合金H62板材。

优选的，步骤3)中使用慢走丝线切割机切割7遍。

步骤2)中线切后所述内腔表面粗糙度达到了Ra0.2，所述内腔尺寸的精度达到0.003mm。

实施例三

一种薄壁构件防变形加工方法，包括如下步骤：

1)选用金属板材，所述金属板材长度比待加工的薄壁构件长度长10mm，所述金属板材宽度比所述薄壁构件宽度宽10mm，所述金属板材高度比所述薄壁构件高度高5mm；

2)对步骤1)中选取的金属板材的外形进行粗铣，然后进行热处理；对进行完热处理的所述金属板材的外形进行精铣；

3)对步骤2)得到的金属板材进行丝线切割得到带有内腔的构件，所述内腔贯通所述构件的两端；

4)将水溶性石膏碾碎成粉末，与水按体积比1：1混合后，充分搅拌得到糊状水溶性石膏溶液，用胶带纸将步骤3)中得到的所述构件的所述内腔的一端封住，将所述糊状水溶性石膏溶液从所述内腔的另一端缓慢倒入，注满后对所述内腔内的所述糊状水溶性石膏溶液进行搅拌，消除所述糊状水溶性石膏溶液内部气泡，将构件移至干燥处静置阴干；待所述水溶性石膏干燥后，由于失水，体积会有收缩，并产生裂纹，再将调好的所述糊状水溶性石膏溶液灌入所述内腔中的石膏缝隙中，再次阴干，如此重复3次，直至所述水溶性石膏不再出现体积收缩及裂纹；

5)对步骤4)得到的构件进行内腔薄壁精铣，精铣加工前，用胶带纸将内腔两端口封住，防止加工中冷却液的冲刷将石膏溶解；

6)将步骤5)得到的构件去除所述水溶性石膏，将工件放入55℃温水中浸泡或用温水冲洗，直至所述内腔中水溶性石膏溶解；冲刷下来的所述水溶性石膏回收后重复使用。

优选的，步骤1)中的所述金属板材的材料为铜合金H62板材。

优选的，步骤3)中使用慢走丝线切割机切割8遍。

步骤2)中线切后所述内腔表面粗糙度达到了Ra0.2，所述内腔尺寸的精度达到0.003mm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种薄壁构件防变形加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)选用金属板材，所述金属板材长度比待加工的薄壁构件长度长5～10mm，所述金属板材宽度比所述薄壁构件宽度宽5～10mm，所述金属板材高度比所述薄壁构件高度高3～5mmmm；

2)对步骤1)中选取的金属板材的外形进行粗铣，然后进行热处理；对进行完热处理的所述金属板材的外形进行精铣；

3)对步骤2)得到的金属板材进行线切割得到带有内腔的构件，所述内腔贯通所述构件两端；

4)将水溶性石膏碾碎成粉末，与水按体积比1：1混合后，充分搅拌得到糊状水溶性石膏溶液，用胶带纸将步骤3)中得到的所述构件的所述内腔的一端封住，将所述糊状水溶性石膏溶液从所述内腔的另一端缓慢倒入，注满后对所述内腔内的所述糊状水溶性石膏溶液进行搅拌，消除所述糊状水溶性石膏溶液内部气泡，将构件移至干燥处静置阴干；待所述水溶性石膏干燥后，由于失水，体积会有收缩，并产生裂纹，再将调好的所述糊状水溶性石膏溶液灌入所述内腔中的石膏缝隙中，再次阴干，如此重复2～3次，直至所述水溶性石膏不再出现体积收缩及裂纹；

5)对步骤4)得到的构件进行内腔薄壁外壁精铣，精铣加工前，用胶带纸将内腔两端口封住，防止加工中冷却液的冲刷将石膏溶解；

6)将步骤5)得到的构件去除所述水溶性石膏，将工件放入45～55℃温水中浸泡或用温水冲洗，直至所述内腔中水溶性石膏溶解；冲刷下来的所述水溶性石膏回收后重复使用。

2.根据权利要求1所述一种薄壁构件防变形加工方法，其特征在于，步骤1)中的所述金属板材的材料为铜合金H62板材。

3.根据权利要求1所述一种薄壁构件防变形加工方法，其特征在于，步骤2)中线切后所述内腔表面粗糙度达到了Ra0.2，所述内腔尺寸的精度达到0.003mm。

4.根据权利要求1至3任一项所述一种薄壁构件防变形加工方法，其特征在于，步骤3)中对金属板材使用慢走丝线切割机切割6～8遍。