CN106363292A - 轻量化薄壁轮毂的加工方法及其涉及的装夹装置 - Google Patents

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顾华洋
苏林林
张仲寅
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    • B23Q2703/02—Work clamping means
    • B23Q2703/10—Devices for clamping workpieces of a particular form or made from a particular material

Abstract

本发明提供轻量化薄壁轮毂的加工方法，包括对零件粗加工后通过热处理去除粗加工时的残余应力，经过两次半精加工后进行热冷稳定化循环处理消除半精加工时的残余应力，最后对零件进行精加工。本发明还提供一种轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置，包括工装板，安装在机床卡盘上，轮毂固定在所述工装板上，所述工装板上车削与所述轮毂的外圆相对应的定位槽定位；橡胶条，绑在所述轮毂的外圆上；弹性海绵，填充至所述轮毂的内腔。本发明提供的轻量化薄壁轮毂的加工方法，可消除机加工时零件的加工应力对零件的变形影响，从而保证零件的加工精度。本发明提供的轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置，使零件精度各项指标符合设计指标要求。

Description

轻量化薄壁轮毂的加工方法及其涉及的装夹装置
技术领域
本发明涉及薄壁零件的加工领域，特别涉及轻量化薄壁轮毂的加工方法及其涉及的装夹装置 。
背景技术
薄壁轮毂是嫦娥探月工程中“玉兔”号月球车车轮机构上的轮圈，是整个机构中的关键零件，薄壁、高精度是该零件的典型特征。零件尺寸约为φ280×150mm，最薄壁尺寸厚2mm，毛坯材料重量50kg；最终产品重量0.5kg；材料去除率99%以上。
实际加工中，由于零件材料去除量大，加工过程中的变形无法控制；由于零件刚性薄弱，无法实现刚性装夹；由于零件精度要求高，装夹及变形因素直接制约了零件精度的控制。
探月工程是一项重大的空间实验项目，是关系到国家形象的试验任务，因此必须突破轻量化薄壁轮毂的制造瓶颈。
发明内容
本发明的目的在于提供一种轻量化薄壁轮毂的加工方法及其涉及的装夹装置，以解决轻量化薄壁轮毂加工时零件刚性薄弱无法实现刚性装夹的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种轻量化薄壁轮毂的加工方法，包括：对零件粗加工后通过热处理去除粗加工时的残余应力，经过两次半精加工后进行热冷稳定化循环处理消除半精加工时的残余应力，最后对零件进行精加工。
进一步地，在轻量化薄壁轮毂的加工方法中，所述热冷稳定化循环处理包括：热处理去应力温度为140℃，保温时间为6h，随炉冷却，冷处理为在低温-196℃液氮中保持2小时，恢复常温在空气中保持4小时，再在-196℃液氮中保持2小时，恢复常温在空气中保持4小时。
进一步地，在轻量化薄壁轮毂的加工方法中，所述热处理去应力温度140℃，保温时间6h。
进一步地，在轻量化薄壁轮毂的加工方法中，所述两次半精加工包括第一次为单边留3mm余量，第二次为单边留1mm余量。
进一步地，在轻量化薄壁轮毂的加工方法中，对零件进行精加工装夹前，将零件外圆局部车出定位面，每个轮毂外圆加工为一致，在工装板上车出内沉孔，以外圈及轮毂端面为定位面，在轮毂外圆表面缠绕多圈的橡胶条。
进一步地，在轻量化薄壁轮毂的加工方法中，对零件进行精加工装夹时，以轮毂的内孔及轮毂端面定位，校正内孔基准孔，装夹时各压板的压紧力矩保持一致，内腔处填充弹性海绵。
本发明还提供一种轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置，包括工装板，安装在机床卡盘上，轮毂固定在所述工装板上，所述工装板上车削与所述轮毂的外圆相对应的定位槽定位；橡胶条，绑在所述轮毂的外圆上；弹性海绵，填充至所述轮毂的内腔。
进一步地，在轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置中，通过螺钉和压板将所述轮毂固定在所述工装板上。
本发明提供的轻量化薄壁轮毂的加工方法，可消除机加工时零件的加工应力对零件的变形影响，从而保证零件的加工精度。
本发明提供的轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置，其中使用的橡胶条，能够增加零件切削时的刚性以减少加工振动引起的零件变形，内腔处填充弹性海绵能够增加零件刚性，最终使零件精度各项指标符合设计指标要求。
附图说明
下面结合附图对发明作进一步说明：
图1a为本发明实施例提供的轻量化薄壁轮毂精加工时车削内腔时的装夹状态结构示意图；
图1b为本发明实施例提供的轻量化薄壁轮毂精加工时车削外圆时的装夹状态结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种轻量化薄壁轮毂的加工方法及其涉及的装夹装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，本发明提供的轻量化薄壁轮毂的加工方法，可消除机加工时零件的加工应力对零件的变形影响，从而保证零件的加工精度。本发明提供的轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置，其中使用的橡胶条，能够增加零件切削时的刚性以减少加工振动引起的零件变形，内腔处填充弹性海绵能够增加零件刚性，最终使零件精度各项指标符合设计指标要求。
本发明提供一种轻量化薄壁轮毂的加工方法，包括：对零件粗加工后通过热处理去除粗加工时的残余应力，经过两次半精加工后进行热冷稳定化循环处理消除半精加工时的残余应力，最后对零件进行精加工。
在本发明实施例中，所述热冷稳定化循环处理包括：热处理去应力温度为140℃，保温时间为6h，随炉冷却，冷处理为在低温-196℃液氮中保持2小时，恢复常温在空气中保持4小时，再在-196℃液氮中保持2小时，恢复常温在空气中保持4小时。
粗加工包括车及加工中心铣加工，加工时按照设计实际尺寸单边留5mm余量进行加工，加工后通过热处理去除粗加工时的残余应力，在本实施例中，所述热处理去应力温度140℃，保温时间6h，随炉冷却。热处理之后进行半精加工，半精加工主要分为车及加工中心铣加工，共进行两次半精加工，一次为单边留3mm余量，另外一次为单边留1mm余量，两次半精加工后分别进行热冷稳定化循环处理，所述热冷稳定化循环处理包括：热处理去应力温度为140℃，保温时间为6h，随炉冷却，冷处理为在低温-196℃液氮中保持2小时，恢复常温在空气中保持4小时，再在-196℃液氮中保持2小时，恢复常温在空气中保持4小时。最后进行精加工。通过该工艺流程，可消除机加工时零件的加工应力对零件的变形影响，从而保证零件的加工精度。
图1a为本发明实施例提供的轻量化薄壁轮毂精加工时车削内腔时的装夹状态结构示意图；图1b为本发明实施例提供的轻量化薄壁轮毂精加工时车削外圆时的装夹状态结构示意图。参照图1a以及图1b，轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置，包括工装板21，安装在机床卡盘上，轮毂22固定在所述工装板21上，所述工装板21上车削与所述轮毂22的外圆相对应的定位槽定位；橡胶条23，绑在所述轮毂22的外圆上；弹性海绵24，填充至所述轮毂22的内腔。
在本实施例中，通过螺钉25和压板26将所述轮毂22固定在所述工装板21上。装夹前将零件外圆局部车出定位面，每个轮毂外圆加工为一致，在工装板21上车出内沉孔，以外圈及轮毂端面为定位面，在轮毂外圆表面缠绕多圈的橡胶条23，目的是为了增加零件切削时的刚性以减少加工振动引起的零件变形。橡胶条23的材料选择时需选择扁平型的，且需具有一定的弹性量。车削内腔时控制机床转速，刀具锋利，避免断续切削引起的加工冲击变形。装夹时以轮毂22的内孔及端面定位，校正内孔基准孔。装夹时各压板的压紧力矩保持一致，内腔处填充弹性海绵24，弹性海绵24需填实，以增加零件刚性及加工时的振动，防止变形。上述工序所采取的装夹及增加零件刚性的措施有效，零件变形得到有效控制，零件精度各项指标符合设计指标要求。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种轻量化薄壁轮毂的加工方法，其特征在于，包括：对零件粗加工后通过热处理去除粗加工时的残余应力，经过两次半精加工后进行热冷稳定化循环处理消除半精加工时的残余应力，最后对零件进行精加工。
2.如权利要求1所述的轻量化薄壁轮毂的加工方法，其特征在于，所述热冷稳定化循环处理包括：热处理去应力温度为140℃，保温时间为6h，随炉冷却，冷处理为在低温-196℃液氮中保持2小时，恢复常温在空气中保持4小时，再在-196℃液氮中保持2小时，恢复常温在空气中保持4小时。
3.如权利要求1所述的轻量化薄壁轮毂的加工方法，其特征在于，所述热处理去应力温度140℃，保温时间6h。
4.如权利要求1所述的轻量化薄壁轮毂的加工方法，其特征在于，所述两次半精加工包括第一次为单边留3mm余量，第二次为单边留1mm余量。
5.如权利要求1所述的轻量化薄壁轮毂的加工方法，其特征在于，对零件进行精加工装夹前，将零件外圆局部车出定位面，每个轮毂外圆加工为一致，在工装板上车出内沉孔，以外圈及轮毂端面为定位面，在轮毂外圆表面缠绕多圈的橡胶条。
6.如权利要求1所述的轻量化薄壁轮毂的加工方法，其特征在于，对零件进行精加工装夹时，以轮毂的内孔及轮毂端面定位，校正内孔基准孔，装夹时各压板的压紧力矩保持一致，内腔处填充弹性海绵。
7.一种如权利要求1至6中任一项的轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置，其特征在于，包括：
工装板，安装在机床卡盘上，轮毂固定在所述工装板上，所述工装板上车削与所述轮毂的外圆相对应的定位槽定位；
橡胶条，绑在所述轮毂的外圆上；
弹性海绵，填充至所述轮毂的内腔。
8.如权利要求7所述的轻量化薄壁轮毂的加工方法中的装夹装置，其特征在于，通过螺钉和压板将所述轮毂固定在所述工装板上。
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