CN109202375A - 一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法 - Google Patents

一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法 Download PDF

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雷海龙
陈福龙
黄京东
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Abstract

本发明公开了一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法。通过设计的工装夹具定位半球形零件，将半球形零件装备到工装上，工装可以整体包络半球体，并在夹具上表面定位偏筋结构，之后工装围绕底面中心进行旋转，在工装旋转时对其进行机械加工。本发明通过交替均匀地去除零件内外球面余量的方法，让零件逐渐释放内应力，从而消除零件内应力集中释放而产生变形的现象，还解决了精加工过程中无法固定零件的问题，有效提高加工精度。

Description

一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法
技术领域
本发明涉及机加工领域，具体地说是一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法。
背景技术
钛合金材料具有比强度高、耐腐蚀、抗氧化等特点，在航空、航天领域获得广泛应用。钛合金薄壁半球体可用于装载各种液态燃料，是卫星、大推力火箭、洲际导弹、月球和火星探测器的典型功能部件。随着对飞行器续航能力的不断提高，要求燃料装载容积更大、精度更高。针对大型化、整体轻量化钛合金薄壁半球体结构的机械加工存在加工后易变形、无法保证加工精度等技术难题，另外在保证薄壁半球形零件不变形的基础上，精准定位加工位置也是薄壁带筋半球体加工领域的技术难题。
目前大尺寸薄壁带筋半球体的加工采用方式为利用常规夹具固定好后以底面为基准定位，之后通过铣床在半球体表面单侧持续进行机械加工。利用此种方法存在的问题为：一、零件为薄壁结构，在加工中容易出现因内应力释放或者定位不当引起的变形的现象；二、零件为半球形，零件精加工后期使零件最终成形时，很难保证零件最终尺寸且无法保证零件不变形；三、对于半球形带筋结构，以底面为基准无法对筋结构部分进行精准定位。
发明内容
本发明的目的就是解决以上技术中存在的问题，并为此提供一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法。该方法可以解决零件在加工过程中产生变形和无法对带筋结构部分精准定位的问题，有效提高零件加工精度。从而满足飞行器燃料贮箱高精度的设计要求。
为实现以上技术目的，本发明一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法：包括以下步骤：
（1）在半球形零件完成成形过程后，通过设计的工装夹具定位半球形零件，将半球形零件固定到特定的工装夹具上，该工装夹具可以整体包络半球体，并在夹具上表面定位偏筋结构；
（2）工装夹具围绕底面中心进行旋转，在工装旋转时对其进行机械加工；
（3）交替均匀地去除零件内外球面余量的方法，让零件逐渐释放内应力。
作为优选，上述步骤（3）中，包括沿半球体外表面径向进刀，及沿半球体内表面径向进刀，这两个步骤分别在不同的工装夹具上进行，并轮流重复上述过程，完成交替均匀地去除零件内外球面余量的过程。
作为优选，上面所述半球形零件在加工时其外部顶端和工装基本持平，利用常规夹具在边缘处固定半球。
采用上述技术方案后，本技术方案具有如下有益效果：
第一，本方案对带筋结构部分加工定位准确，有效提高偏筋处加工的精度。
第二，本方案通过交替均匀地去除零件内外球面余量的方法，让零件逐步充分释放内应力，消除零件内应力集中释放而产生变形的现象，防止半球变形。
第三，本方案有效缩短加工周期，通过单次装夹同时完成零件表面加工与偏筋结构的加工。
第四，本方案有效提高半球体加工精度，将壁厚控制在1.3+0.10 mm，常规方法加工的精度一般在1.3+0.25mm。
附图说明
图1示出了本发明一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法中工装整体的正视结构示意图。
图2示出了本发明一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法中工装整体的左视剖面图。
具体实施方式
为了使本发明更容易被清楚理解，以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作以详细说明。
图1、图2示出了本发明一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法中工装整体的结构示意图。
利用图中所示的工装夹具的一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法可以采用以下实施方式：
根据粗精加工分开原则，加工顺序采取先粗车再精车，外圆留1mm余量，最后精车外圆；
通过对零件结构工艺性分析，在精车零件外形时，零件在装夹力、切削力、切削热作用下易产生变形，将半球形零件装备到设计的专用工装上，开始加工带筋结构部分；
通过交替均匀地去除零件内外球面余量的方法，让零件逐步充分释放内应力；
固定完成后机械加工带筋部分；
零件加工完成后，将工装缓慢松开取下半球形零件；
取下零件后，目视检查零件内外表面质量，并采用超声厚度检测仪检测零件壁厚，采用检测样板或三坐标测量机检测零件外型尺寸。之后检查带筋部分表面，利用检查工装检验的加工量是否满足工艺要求。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）在半球形零件完成成形过程后，通过设计的工装夹具定位半球形零件，将半球形零件固定到特定的工装夹具上，该工装夹具可以整体包络半球体，并在夹具上表面定位偏筋结构；
（2）工装夹具围绕底面中心进行旋转，在工装旋转时对其进行机械加工；
（3）交替均匀地去除零件内外球面余量的方法，让零件逐渐释放内应力。
2.根据权利要求1所述的大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法，其特征在于：所述步骤（3）中，包括沿半球体外表面径向进刀，及沿半球体内表面径向进刀，这两个步骤分别在不同的工装夹具上进行，并轮流重复上述过程，完成交替均匀地去除零件内外球面余量的过程。
3.根据权利要求1所述的大尺寸薄壁带筋半球体的加工方法，其特征在于：所述半球形零件在加工时其外部顶端和工装基本持平，利用常规夹具在边缘处固定半球。
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