CN106425303A - 一种大型薄壁舱段壳体加工方法及夹具 - Google Patents

一种大型薄壁舱段壳体加工方法及夹具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种大型薄壁舱段壳体加工方法，包括如下步骤：铸造壳体时在壳体外形上预留基准凸台，粗加工划线基准，找平壳体前后端面，进行粗加工；根据上述第一步的加工基准，粗加工外形内腔，加工完成后进行时效处理，检测壳体的时效处理前、后形位公差变形量；根据壳体变形规律分析壳体异形端各部分余量，判断是否需要借量，完成半精加工壳体的外形和内腔，加工完成后进行时效处理；检测壳体第四步中时效处理前、后形位公差的变形量，进一步摸索壳体变形规律，完成壳体的精加工；终检壳体所有尺寸，合格后入库。本发明还涉及一种基于上述方法使用的夹具，能够大幅度提高加工效率，保证产品质量，且加工变形小，能够保证壁厚均匀性。

Description

一种大型薄壁舱段壳体加工方法及夹具
技术领域
本发明涉及航空航天设备机械加工技术领域，尤其涉及一种大型薄壁舱段壳体加工方法，还涉及基于上述加工方法所应用的夹具。
背景技术
随着航空航天技术的不断发展，薄壁铸造舱体零件已被广泛应用到多种型号导弹武器装备中，其具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，并且多数大型舱段形成由圆形结构向异形结构转变的趋势。异形舱段内外表面均由不规则曲面构成，具有网格结构、壁薄、锥度大及刚性差等特点。
大型薄壁舱段壳体属于复杂结构机械加工件，传统的加工工艺方法变形较大，壁厚一致性差，影响产品使用过程中的稳定性。装夹找正困难，零点设置时间长，数控加工过程中异形端朝下放置稳定性较差，加工时颤动大、效率低。
因此，上述现有技术中存在的技术问题亟待本领域的技术人员解决。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题，进而提供一种大型薄壁舱段壳体加工方法，方法简单，成本低廉，加工过程中，薄壁舱段壳体加工翻面前后上下同心，可以快速确定加工基准，能够大幅度提高加工效率，保证产品质量，且加工变形小，能够保证壁厚均匀性。
本发明的技术方案：
一种大型薄壁舱段壳体加工方法，包括如下步骤：
第一步，铸造壳体时在所述壳体外形上预留基准凸台，粗加工划线基准，找平所述壳体前后端面，进行粗加工；
第二步，根据上述第一步的加工基准，粗加工外形内腔，加工完成后进行时效处理，检测所述壳体的时效处理前、后形位公差变形量；
第三步，根据所述壳体变形规律分析所述壳体异形端各部分余量，判断是否需要借量，完成半精加工所述壳体的外形和内腔，加工完成后进行时效处理；
第四步，检测所述壳体第四步中时效处理前、后形位公差的变形量，进一步摸索壳体变形规律，完成所述壳体的精加工；
第五步，终检所述壳体所有尺寸，合格后入库。
进一步地，所述第一步中，通过内腔网格纵筋分中，确定壳体中心。
进一步地，根据所述壳体中心及两端面基准划象限线和加工截止线，检测毛坯加工余量分布情况，确保异形端框各部分特征余量均匀。
进一步地，所述壳体外形内腔均匀留量5mm。
进一步地，所述壳体后端朝上，以上端面和圆心为基准加工所述壳体的外形和内腔，翻面前端异形朝上，利用两个400mm×400mm方箱靠住所述壳体相邻两个象限外圆位置，通过所述方箱位置坐标值定义工件零点。
进一步地，所述壳体采用三坐标测量仪对形位公差进行测量。
进一步地，所述第三步中，半精加工所述壳体外形和内腔的均匀留量为2mm。
本发明具有以下有益效果：本发明公开的一种大型薄壁舱段壳体加工方法，通过确定粗加工划线基准，进而能够快速确定壳体中心，根据壳体中心及两端面基准划象限线和加工截止线，检测毛坯加工余量分布情况，确保异形端框各部分特征余量均匀，利用两个400mm×400mm方箱靠住壳体相邻两个象限外圆位置，方箱与壳体紧密贴合的同时将方箱拉直，通过方箱与壳体贴合面坐标值定位工件零点，该方法能够准确保证壳体翻面前后同心，加工效率显著提高，适用于一端圆形一端异形舱段壳体数控加工零点设置；通过粗加工、半精加工、精加工的层次加工，以及检测比对和时效处理可以分析壳体加工前后的变形量，进而不断调整和修订加工余量，采用本发明公开的加工方法，成本低廉，加工过程中，薄壁舱段壳体加工翻面前后上下同心，可以快速确定加工基准，能够大幅度提高加工效率，保证产品质量，且加工变形小，能够保证壁厚均匀性。
本发明还公开一种基于大型薄壁舱段壳体加工方法的夹具，包括底座、支架组合、护板，所述支架组合的一侧通过螺栓固定在所述底座上，所述护板与所述支架组合的另一侧固定连接。
进一步地，所述护板的表面形状与所述壳体的形状相适配的设置。
本发明公开的夹具具有以下有益效果：该夹具包括底座、支架组合、护板等，使用过程中将支架组合固定在底座上，底座固定在加工中心工作台上，通过调整螺栓顶住护板，使之与壳体外形贴合，有效防止壳体加工过程中震颤过大，控制壳体变形量，提高加工效率。同时本发明公开的夹具可应用于不同形式大型异形舱段，只需要根据外形结构更换随形护板即可实现夹具的有效利用。
本发明的有益效果将通过下面具体实施方式的描述变得更加明显。
附图说明
图1是快速确定数控加工基准坐标系方法结构示意图；
图2是本发明实施例夹具的结构示意图；
图中 1-底座；2-支架组合；3-护板。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明进行详细说明。
结合图1所示，本实施例公开的大型薄壁异形铸造舱段壳体是某型号弹上重要产品，是保证导弹在地面起吊、运输、助推飞行过程中可靠连接与分离的关键。壳体前端为非圆异形截面，轮廓外径600mm～700mm，后端为直径φ1400mm的圆形端框，锥度约为20°，典型壁厚为3mm。
上述大型薄壁异形舱段壳体的加工方法，包括如下步骤：
第一步，铸造壳体时在所述壳体外形上预留基准凸台，粗加工划线基准，找平所述壳体前后端面，进行粗加工；粗加工划线基准，找平壳体前后端面，加工见光，通过内腔网格纵筋分中，确定壳体中心。
第二步，根据上述第一步的加工基准，粗加工外形内腔，加工完成后进行时效处理，检测所述壳体的时效处理前、后形位公差变形量；
更加具体地，根据壳体中心及两端面基准划象限线和加工截止线，检测毛坯加工余量分布情况，确保异形端框各部分特征余量均匀；粗加工外形内腔，外形内腔均匀留量5mm；将壳体后端朝上，以上端面和圆心为基准加工外形和内腔，翻面前端(异形)朝上，利用两个400mm×400mm方箱靠住壳体相邻两个象限外圆位置，通过方箱位置坐标值定位工件零点，该方法能够准确保证壳体翻面前后同心，加工效率显著提高，适用于一端圆形一端异形舱段壳体数控加工零点设置。
第三步，根据所述壳体变形规律分析所述壳体异形端各部分余量，判断是否需要借量，完成半精加工所述壳体的外形和内腔，加工完成后进行时效处理；
第四步，检测所述壳体第四步中时效处理前、后形位公差的变形量，进一步摸索壳体变形规律，完成所述壳体的精加工；
更进一步地，利用三坐标测量机检测壳体外形轮廓度等形位公差与壳体稳定化时效处理前进行对比，分析壳体变形量；根据变形规律分析壳体异形端各部分余量，判断是否需要借量，半精加工壳体外形和内腔，均匀留量2mm；再次利用三坐标测量机检测壳体外形轮廓度等形位公差与壳体稳定化时效处理前进行对比，进一步摸索壳体变形规律；根据变形量最终进行精加工外形内腔，通过粗加工、半精加工、精加工的层次加工，以及检测比对和时效处理可以分析壳体加工前后的变形量，进而不断调整和修订加工余量，采用本发明公开的加工方法，成本低廉，加工过程中，薄壁舱段壳体加工翻面前后上下同心，可以快速确定加工基准，能够大幅度提高加工效率，保证产品质量，且加工变形小，能够保证壁厚均匀性。
第五步，终检所述壳体所有尺寸，合格后入库；
本发明的另一实施例提供一种夹具，该夹具是基于上述实施例的加工方法所使用，结合图2所示，包括底座1、支架组合2、护板3，支架组合2的一侧通过螺栓固定在底座1上，护板3与支架组合2的另一侧固定连接。
进一步地，护板3的表面形状与待加工壳体的形状相适配的设置。
该夹具包括底座1、支架组合2、护板3等，使用过程中将支架组合2固定在底座1上，底座1通过T型螺栓固定在加工中心工作台上，通过调整螺栓顶住护板3，使之与壳体外形贴合，有效防止壳体加工过程中震颤过大，控制壳体变形量，提高加工效率。同时本发明公开的夹具可应用于不同形式大型异形舱段，只需要根据外形结构更换护板3即可实现工装的有效利用。
以上实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (9)

1.一种大型薄壁舱段壳体加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，铸造壳体时在所述壳体外形上预留基准凸台，粗加工划线基准，找平所述壳体前后端面，进行粗加工；
第二步，根据上述第一步的加工基准，粗加工外形内腔，加工完成后进行时效处理，检测所述壳体的时效处理前、后形位公差变形量；
第三步，根据所述壳体变形规律分析所述壳体异形端各部分余量，判断是否需要借量，完成半精加工所述壳体的外形和内腔，加工完成后进行时效处理；
第四步，检测所述壳体第四步中时效处理前、后形位公差的变形量，进一步摸索壳体变形规律，完成所述壳体的精加工；
第五步，终检所述壳体所有尺寸，合格后入库。
2.根据权利要求1所述的大型薄壁舱段壳体加工方法，其特征在于，所述第一步中，通过内腔网格纵筋分中，确定壳体中心。
3.根据权利要求2所述的大型薄壁舱段壳体加工方法，其特征在于，根据所述壳体中心及两端面基准划象限线和加工截止线，检测毛坯加工余量分布情况，确保异形端框各部分特征余量均匀。
4.根据权利要求1所述的大型薄壁舱段壳体加工方法，其特征在于，所述壳体外形内腔均匀留量5mm。
5.根据权利要求4所述的大型薄壁舱段壳体加工方法，其特征在于，所述壳体后端朝上，以上端面和圆心为基准加工所述壳体的外形和内腔，翻面前端异形朝上，利用两个400mm×400mm方箱靠住所述壳体相邻两个象限外圆位置，通过所述方箱位置坐标值定义工件零点。
6.根据权利要求5所述的大型薄壁舱段壳体加工方法，其特征在于，所述壳体采用三坐标测量仪对形位公差进行测量。
7.根据权利要求6所述的大型薄壁舱段壳体加工方法，其特征在于，所述第三步中，半精加工所述壳体外形和内腔的均匀留量为2mm。
8.一种基于权利要求1-7任意一项所述的大型薄壁舱段壳体加工方法的夹具，其特征在于，包括底座(1)、支架组合(2)、护板(3)，所述支架组合(2)的一侧通过螺栓固定在所述底座(1)上，所述护板(3)与所述支架组合(2)的另一侧固定连接。
9.根据权利要求8所述的夹具，其特征在于，所述护板(3)的表面形状与所述壳体的形状相适配的设置。
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