CN109465600B - 一种大型薄壁异型壳体的成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大型薄壁异型壳体的成形方法，包括1)整体造型、2)模型拆分、3)部件加工及4)部件组装的步骤。在步骤2)模型拆分步骤，根据壳体模型的结构及机械加工的特点，将壳体模型按照异形部位模型、连接部位模型、填充部位模型及接口模型进行分解；并给分解出的每一模型设置彼此组装时所需的连接口；在步骤4)部件组装中，按照步骤1)壳体模型的结构，将曲面区域和/或三面圆角过渡区域与两面圆角过渡区域通过各自的连接口进行组装，形成壳体的整体框架；之后进行板材填充，安装上对外的连接接口，形成完整壳体。本发明的成形方法克服了现有大型薄壁异型壳体的加工难度大，现有加工方法周期长、效率低、价格高、成品率低的缺陷。

Description

一种大型薄壁异型壳体的成形方法

技术领域

本发明属于大型薄壁异型壳体零件的成形技术领域，具体涉及一种罩类零件的大型薄壁异型壳体的成形方法。

背景技术

大型薄壁异型壳体零件是机械设备零部件设计中常用的结构形式，主要用于密封、气动及造型美观。由于该零件为造型零件，非功能性零件，因此对零件的机械性能要求相对较低，但对于零件的重量及外观形状要求较高。

大型薄壁异型壳体零件的壁厚一般在1.5mm～3mm，长度一般为1000mm～2000mm，宽度为500mm～600mm，且由于受到接口尺寸、包络尺寸、气动及造型的要求，内外型面一般会出现较为复杂的曲面。因此，具有加工难度大、材料利用率低、合格率低等难点。

对于大型薄壁异型壳体零件的制造，若采用铸件的话，虽然材料利用率得到提高，但对于厚度只有1.5mm～3mm的零部件，在铸造砂眼、疏松等各种铸造缺陷的影响下，零部件合格率很低，且机械性能无法满足使用要求，且铸造成本非常昂贵。

若采用直接机械冷加工(车、铣、刨磨)的方法，材料的利用率低，周期长，价格高，且由于壁厚过薄，零部件容易产生加工变形，外型面精度显著降低。

快速成形目前无法满足如此大跨度的零件成形。冲压成形的方法不适于单件异性零件的加工。

发明内容

为了克服现有大型薄壁异型壳体的加工难度大，现有加工方法周期长、效率低、价格高、成品率低的缺陷，本发明提供一种大型薄壁异型壳体的成形方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大型薄壁异型壳体的成形方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)整体造型

依据产品零件的接口尺寸、包络尺寸、外观形状及强度要求，对壳体进行整体造型，其中的两面连接过渡处及三面连接过渡处均采用圆角过渡，以此形成壳体模型；

2)模型拆分

根据壳体模型的结构及机械加工的特点，将壳体模型按照异形部位模型、连接部位模型、填充部位模型及接口模型进行分解；并给分解出的每一模型设置彼此组装时所需的连接口；

所述异形部位模型对应的是壳体中的曲面区域1和/或三面圆角过渡区域2；

所述连接部位模型对应的是壳体中的两面圆角过渡区域3；

所述填充部位模型对应的是壳体中异形部位模型对应区域之外的平面区域4；

所述接口模型对应的是壳体对外的连接接口5；

3)部件加工

依据异形部位模型、连接部位模型、填充部位模型及接口模型，采用机械加工的方式制作出壳体的曲面区域1和/或三面圆角过渡区域2、两面圆角过渡区域3、平面区域4及对外的连接接口5；

4)部件组装

4.1)按照步骤1)壳体模型的结构，将曲面区域1和/或三面圆角过渡区域2与两面圆角过渡区域3通过各自的连接口进行组装，形成壳体的整体框架；

4.2)按照步骤1)壳体模型的结构，将平面区域4填充在整体框架上，之后，安装上对外的连接接口5，形成完整壳体。

进一步地，步骤3)中的平面区域4采用的是板材。

进一步地，步骤2)中的每一模型的连接口为螺纹紧固件安装口；

步骤4)部件组装时，相连接的两个部件之间通过螺纹紧固件6固定连接。

进一步地，步骤2)中连接部位模型的长度小于等于1000mm。

与现有技术相比，本发明提供的技术方案具有如下有益效果：

1)本发明提供的大型薄壁异型壳体的成形方法，首先通过组合式的设计思想，将零件整体加工方法的难度转化到对各个分体零件的设计中，将大零件的加工变成了多个小零件的加工，降低了加工难度；其次，在壳体模型拆解时，按照壳体模型的结构特点，将难于加工的部位如曲面、三面圆角过渡区域、两面圆角过渡区域拆解出来；在加工时，单独加工，不但降低了加工难度，而且保证了难加工部分的成品率；最后，在组装时，将曲面、三面圆角过渡区域作为主支撑骨架，将两面圆角过渡区域作为连接支撑零件，将平面区域作为填充零件，先将曲面、三面圆角过渡区域、两面圆角过渡区域进行组装，形成整体框架，再用平面区域进行填充，降低了组装的难度，提高了组装的效率及零件的成品率。

2)本发明提供的大型薄壁异型壳体的成形方法，平面区域采用板材类零件，该部分是整个壳体中面积最大的部分，也是壳体中重量占比最大的一部分，采用板材类零件进行填充的最大优势是壁厚可以控制，减低零件的整体重量；同时板材类零件为成品零件，不需要复杂的加工，大大提高了零件的加工周期。

3)本发明提供的大型薄壁异型壳体的成形方法，满足对外观的异形及轻量化要求。

4)本发明提供的大型薄壁异型壳体的成形方法，工艺简单、操作方便。

5)本发明提供的大型薄壁异型壳体的成形方法，零部件的型面精度和壁厚精度通过对各组成部件的加工控制，使得整体壳体的精度得到显著提高。

附图说明

图1为本发明实施例步骤1)整体造型后的壳体三维设计图(图1中壳体的顶面未画出)；

图2-图3分别为本发明实施例步骤2)模型拆分所形成的两个三面圆角过渡区域模型图；

图4为本发明实施例步骤2)模型拆分所形成的曲面区域模型图；

图5为本发明实施例步骤2)模型拆分所形成的两面圆角过渡区域模型图；

图6为本发明实施例步骤4.1)所形成的壳体整体框架；

图7为图6中三面圆角过渡区域与两面圆角过渡区域连接处的放大图；

图8为本发明实施例步骤4.2)所形成的完整壳体示意图(图8中壳体的顶面未画出)；

其中附图标记为：1-曲面区域、2-三面圆角过渡区域、3-两面圆角过渡区域、4-平面区域、5-壳体对外的连接接口、6-螺纹紧固件。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明实施例提供的大型薄壁异型壳体的成型方法，包括以下步骤：

1)整体造型

依据产品零件的接口尺寸、包络尺寸、外观形状等其他特殊要求，对壳体类零件进行整体造型设计，设计完成后校核其强度等力学特性要求，同时是否满足接口尺寸及包络要求，如满足要求，方可展开后续工作。图1所示为本发明实施例整体造型后的壳体三维设计图。

2)模型拆分

依据图1所示的壳体零件三维设计图及机械加工的特点，将壳体模型按照异形部位模型、连接部位模型、填充部位模型及接口模型进行分解；并给分解出的每一模型设置彼此组装时所需的连接口。

异形部位模型对应的是壳体中的曲面区域1和/或三面圆角过渡区域2；连接部位模型对应的是壳体中的两面圆角过渡区域3；填充部位模型对应的是壳体中的异形部位模型对应区域之外的平面区域4；接口模型对应的是壳体对外的连接接口5。

如图1所示，该壳体模型有两个部位为三面圆角过渡区域2，有两个部为曲面区域1，将这几个部位对应的异形部位模型从壳体模型中拆解出来，拆解出来的结构如图2-4所示。

这几个部位无论从铸造工艺(针对大跨度、薄壁件)还是钣金工艺角度，都是工艺难度大、加工成本高和周期长的主因。采用分体式异形零件结构设计后，通过机械冷加工(车、铣、刨磨、钣金)的方式就能够实现零件外形及结构尺寸的要求，同时零件的加工精度及面型也有很大的提高。

异形部位模型一般都位于整体壳体的两端或中间，连接部位模型一般位于两个异形部位模型之间，对于长度大于1000mm的连接部位模型，将连接部位模型分段，在组装时再连接。图5所示为分段后的连接部位模型。

采用分段的主要作用是便于零件的加工，提高加工效率，节约加工时间。

3)部件加工

依据异形部位模型、连接部位模型、填充部位模型及接口模型，采用机械加工的方式制作出壳体的曲面区域1和三面圆角过渡区域2、两面圆角过渡区域3、平面区域4及壳体对外的连接接口5；

机械加工能够提高加工精度，保证外形要求。

4)部件组装

4.1)如图4所示，按照步骤1)壳体模型的结构，将曲面区域、三面圆角过渡区域与两面圆角过渡区域通过各自的连接口进行组装，组装时，通过螺纹紧固件6将相邻的两个区域进行固定，形成壳体的整体框架。

4.2)按照步骤1)壳体模型的结构，将平面区域与曲面区域和/或三面圆角过渡区域及两面圆角过渡区域通过各自的连接口进行组装，之后，安装上对外的连接接口，形成完整壳体。

其中的平面区域采用的就是板材类零件，该部分是整个壳体中面积最大的部分，也是壳体中重量比重最大的一部分。采用板材类零件进行填充的最大优势是壁厚可以控制，减低零件的整体重量。同时板材类零件为成品零件，不需要加工，大大提高了零件的加工周期。

Claims (2)

1.一种大型薄壁异型壳体的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)整体造型

依据产品的接口尺寸、包络尺寸、外观形状及强度要求，对壳体进行整体造型得到壳体模型，其中的两面连接过渡处及三面连接过渡处均采用圆角过渡；

2)模型拆分

根据壳体模型的结构及机械加工的特点，将壳体模型按照异形部位模型、连接部位模型、填充部位模型及接口模型进行分解；并给分解出的每一模型设置彼此组装时所需的连接口；

所述异形部位模型对应的是壳体中的曲面区域(1)和/或三面圆角过渡区域(2)；

所述连接部位模型对应的是壳体中的两面圆角过渡区域(3)；

所述填充部位模型对应的是壳体中异形部位模型对应区域之外的平面区域(4)；

所述接口模型对应的是壳体对外的连接接口(5)；

其中，每一模型的连接口为螺纹紧固件安装口；

3)部件加工

依据异形部位模型、连接部位模型、填充部位模型及接口模型，采用机械冷加工的方式制作出壳体的曲面区域(1)和/或三面圆角过渡区域(2)、两面圆角过渡区域(3)、平面区域(4)及对外的连接接口(5)，平面区域(4)采用的是板材加工的；

4)部件组装

4.1)按照步骤1)壳体模型的结构，将曲面区域(1)和/或三面圆角过渡区域(2)作为主支撑骨架，将两面圆角过渡区域(3)作为连接支撑零件，通过各自的连接口进行组装，形成壳体的整体框架；

4.2)按照步骤1)壳体模型的结构，将平面区域(4)作为填充零件在整体框架上进行填充，之后，安装上对外的连接接口(5)，形成完整壳体；

其中，部件组装时，相连接的两个部件之间通过螺纹紧固件(6)固定连接。

2.根据权利要求1所述的大型薄壁异型壳体的成形方法，其特征在于：

步骤2)中连接部位模型的长度小于等于1000mm。

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