CN110340378A - 铝合金大直径薄璧回转类零件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金大直径薄璧回转类工件的加工方法，包括：夹持工件的外圆，分别对工件的内孔和外圆进行粗加工；分别粗车工件的一端内孔与另一端内孔；夹持工件的外圆，半精车工件锥孔孔径较大一端内腔及根部圆角，并同时精车工件中部连接筋及通孔，半精车后利用样板检测锥孔孔径及角度；掉头，夹持工件外圆，夹持深度为超过中间连接筋，精车工件锥孔孔径较小一端中部连接筋；通过第一定位工装将工件锥孔孔径较大一端进行定位，精车工件外圈锥度外形，并同时精车工件锥孔孔径较小一端内腔及根部圆角；对锥孔孔径较大一端内腔再次精细车，直至壁厚达到设计要求。本发明实施例方法加工的零件一致性好，表面光洁度好，产品精度非常高。

Description

铝合金大直径薄璧回转类零件的加工方法

技术领域

本发明涉及一种航空机械加工技术领域，尤其涉及一种铝合金大直径薄璧回转类零件的加工方法。

背景技术

航空机械加工制造领域中含有大量的回转类结构件，其中薄壁类零件具有壁厚薄，加工过程中壁厚均匀性和一致性控制差的加工特点，但此类零件在实际装配过程中，其壁厚尺寸又属于关重特性要素，对尺寸的精度控制要求较高；按传统加工工艺方法，采用拼装组合夹具的方式进行装夹加工，加工过程变形影响较难控制，且受组合夹具累积误差的影响，经常出现加工后又进行返工返修或是校形的情况，导致产品尺寸均匀性及精度控制较差，产品一次加工合格率较低，且加工效率低下，无法满足正常批生产及装配需求。

发明内容

本发明的目的是：提出一种加工效率高、加工质量稳定且可靠的一种铝合金大直径薄璧回转类零件的加工方法。

本发明的技术方案是：本发明提供一种在数控车床或普通车床上均可通用的铝合金大直径薄璧回转类零件的加工方法。通过在车床上优先加工锥孔大端部分孔径，并使用专用样板检测孔径及锥角，保证尺寸均匀性，然后采用专用定位工装加工锥孔小端部分孔径及外形的方法。

一种铝合金大直径薄璧回转类工件的加工方法，包括以下步骤：

设置加工过程中使用的第一定位工装、第二定位工装、样板、与车床三爪焊接固定的加长圆爪；

将工件利用车床三爪安装于车床上；

夹持工件的外圆，分别对工件的内孔和外圆进行粗加工；

分别粗车工件的一端内孔与另一端内孔；

夹持工件的外圆，半精车工件锥孔孔径较大一端内腔及根部圆角，并同时精车工件中部连接筋及通孔，半精车后利用样板检测锥孔孔径及角度；

掉头，夹持工件外圆，夹持深度为超过中间连接筋，精车工件锥孔孔径较小一端中部连接筋；

通过第一定位工装将工件锥孔孔径较大一端进行定位，精车工件外圈锥度外形，并同时精车工件锥孔孔径较小一端内腔及根部圆角；

完成上述步骤加工后，检测工件锥孔孔径较大一端的壁厚尺寸，并检查壁厚剩余加工余量，通过第二定位工装将工件锥孔孔径较小一端进行定位；并对锥孔孔径较大一端内腔再次精细车，直至壁厚达到设计要求。

本发明解决了大直径薄璧回转类零件加工易变形以及加工效率低的问题，其中加工要点在于需要根据锥孔孔径及锥角大小定制相应规格的样板和定位工装，来保证最终尺寸及精度要求。本发明解决了铝合金大直径薄璧易变形零件壁厚尺寸加工和控制难的问题。

本发明实施例方法加工的零件一致性好，表面光洁度好，产品精度非常高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的一种工件示意图；

图2是本发明一实施例的一种工件装夹示意图；

图3是本发明另一实施例的一种工件装夹示意图；

图4是本发明另一实施例的一种样板检测示意图；

图5是本发明一实施例的一种样板示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示意性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域的技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体设置和方法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了结构、方法、器件的任何改进、替换和修改。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以避免对本发明造成不必要的模糊。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以互相结合，各个实施例可以相互参考和引用。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参考图1-图5，待加工的工件的回转面呈线性锥形结构，锥形内腔回转半径超过200mm，最小壁厚小于或者等于3mm，形内腔非通孔，中部含有连接筋结构，且连接筋结构上开有与锥形内腔同轴线的通孔。

该铝合金大直径薄璧回转类工件的加工方法可以包括以下步骤：

S1，设置加工过程中使用的第一定位工装、第二定位工装、样板、与车床三爪焊接固定的加长圆爪；

S2，将工件利用车床三爪安装于车床上；

S3，夹持工件的外圆，分别对工件的内孔和外圆进行粗加工；

S4，分别粗车工件的一端内孔与另一端内孔；

S5，夹持工件的外圆，半精车工件锥孔孔径较大一端内腔及根部圆角，并同时精车工件中部连接筋及通孔，半精车后利用样板检测锥孔孔径及角度；

S6，掉头，夹持工件外圆，夹持深度为超过中间连接筋，精车工件锥孔孔径较小一端中部连接筋；

S7，通过第一定位工装将工件锥孔孔径较大一端进行定位，精车工件外圈锥度外形，并同时精车工件锥孔孔径较小一端内腔及根部圆角；

S8，完成上述步骤加工后，检测工件锥孔孔径较大一端的壁厚尺寸，并检查壁厚剩余加工余量，通过第二定位工装将工件锥孔孔径较小一端进行定位；并对锥孔孔径较大一端内腔再次精细车，直至壁厚达到设计要求。

在一些实施例中，加长圆爪的加持深度满足：达到夹持深度为超过中间连接筋，且加长圆爪的半径与工件粗加工后的外圆相适配。

在一些实施例中，第一定位工装(定位工装1，图中未标注标号)包括：第一工装本体11，第一定位盖12和第一拧紧螺帽13。其中：第一工装本体11左端为圆柱状，用于在车床三抓上进行夹持作用；第一工装本体11中间为锥状，用于与工件0上锥孔孔径较大一端内腔及连接筋左侧端面进行适配定位；第一工装本体11右端为双环状阶梯轴结构，轴末端上制有外螺纹，双环状结构用于避让零件中部连接筋凸起区域；第一定位盖12中间开有通孔，通孔大小与第一工装本体11末端轴适配；第一拧紧螺帽13与第一工装本体11末端轴上的外螺纹适配，通过将定位第一工装本体11与工件0锥孔孔径较大一端内腔及连接筋左侧端面进行定位，再将第一定位盖12穿过第一工装本体11末端轴上，并使第一定位盖12与连接筋右侧端面抵触，最后第一拧紧螺帽13完成装夹定位。

样板3用于检测工件0锥孔孔径较大一端内腔孔径及锥度角，

样板3锥度角按工件0锥度角制作，样板锥度最大部分外径较工件0锥孔孔径小0.1mm-0.15mm；样板3中间部分避空，用于检测时与工件0连接筋部分避让。

样板3厚度为3mm。样板3与工件0锥孔孔径较大一端内腔贴合面宽0.05mm～0.1mm。

在一些实施例中，第二定位工装(定位工装2，图中未标注标号)包括：第二工装本体21，第二定位盖22和第二拧紧螺帽23。第二工装本体21左端为圆柱状，用于在车床三抓上进行夹持作用；第二定位盖22中间开有通孔，通孔大小与第二工装本体21末端轴适配；第二拧紧螺帽23与第二工装本体21末端轴上的外螺纹适配，通过将定位第二工装本体21与工件0锥孔孔径较小一端内腔及连接筋右侧端面进行定位，再将第二定位盖22穿过第二工装本体21末端轴上，并使第二定位盖22与连接筋左侧端面抵触，最后第二拧紧螺帽23完成装夹定位。

在一些实施例中，第二工装本体21中间为锥状，用于与工件0上锥孔孔径较小一端内腔及连接筋右侧端面进行适配定位。

在一些实施例中，第二工装本体21右端为双环状阶梯轴结构，轴末端上制有外螺纹，双环状结构用于避让零件中部连接筋凸起区域。

本发明提供一种在数控车床或普通车床上均可通用的铝合金大直径薄璧回转类零件的加工方法。通过在车床上优先加工锥孔大端部分孔径，并使用专用样板检测孔径及锥角，保证尺寸均匀性，然后采用专用定位工装加工锥孔小端部分孔径及外形的方法，解决了大直径薄璧回转类零件加工易变形以及加工效率低的问题，其中加工要点在于需要根据锥孔孔径及锥角大小定制相应规格的样板和定位工装，来保证最终尺寸及精度要求。本发明解决了铝合金大直径薄璧易变形零件壁厚尺寸加工和控制难的问题。

本方法包括以下步骤：

步骤一、装夹工件毛坯，将工件毛坯利用车床三爪安装于数控车床或普通车床上；

步骤二、夹持工件外圆，选用适配的加工钻头及镗刀进行内孔粗加工；，

步骤三、粗加工外圆；

步骤四、粗车一端内孔；

步骤五、将工件掉头，粗车另一端内孔；

步骤六、夹持工件外圆，半精车工件锥孔孔径较大一端内腔及根部圆角，并同时精车工件中部连接筋及通孔，半精车后利用内腔样板检测锥孔孔径及角度；

其中，夹持时需采用焊接在，对工件外圆进行夹持，夹持深度为超过中间连接筋为宜；加工后用内腔样板检测锥孔孔径及角度，当样板与锥孔内锥面及端面接触面贴合且无光缝时，即完成加工；

步骤七、掉头，夹持工件外圆，同样的，夹持时需采用焊接在车床三爪上的加长圆爪，对工件外圆进行夹持，夹持深度为超过中间连接筋为宜；精车工件锥孔孔径较小一端中部连接筋；

步骤八、通过工装1将工件锥孔孔径较大一端进行定位，精车工件外圈锥度外形，并同时精车工件锥孔孔径较小一端内腔及根部圆角；

步骤九、完成上述步骤加工后，检测工件锥孔孔径较大一端的壁厚尺寸，并检查壁厚剩余加工余量，通过使用定位工装2将工件锥孔孔径较小一端进行定位；并对锥孔孔径较大一端内腔再次精细车，直至壁厚达到设计要求。

在一些实施例中，一种铝合金大直径薄璧回转类零件的加工方法，其步骤如下：

步骤一、装夹工件毛坯(规格：φ230×62)，将工件毛坯利用车床三爪安装于数控车床或普通车床上；

步骤二、夹持工件外圆，进行内孔粗加工，使用规格为φ70的麻花钻钻粗孔φ70(通孔)，主轴转速180～230r/min，进给速度25～30mm/min，每次钻深8mm后进行一次排屑；再使用规格为φ85扩孔钻进行扩孔(通孔)，主轴转速150～190r/min，进给速度18～24mm/min；最后使用镗刀镗孔至φ92，主轴转速220～260r/min；

步骤三、粗车外圆，使用高速钢车刀(刀具牌号选择：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)粗车外圆至φ220mm，主轴转速为65～75r/min，进给量0.15～0.25mm/r；

步骤四、粗车一端内孔，夹持工件外圆，粗车一端内孔至φ204mm，孔深24mm，根部倒R3，使用高速钢车刀(刀具牌号：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)加工，主轴转速为65～75r/min，进给量0.15～0.25mm/r；

步骤五、将工件掉头，粗车另一端内孔，夹持工件外圆，粗车另一端内孔至φ204mm，孔深24mm，根部倒R3，使用高速钢车刀(刀具牌号选择：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)加工，主轴转速为65～75r/min，进给量0.15～0.25mm/r；

步骤六、夹持工件外圆，使用高速钢车刀(刀具牌号选择：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)，半精车工件锥孔孔径较大一端内腔及根部圆角R3，并同时精车工件中部连接筋及通孔，半精车后利用内腔样板检测锥孔孔径及角度；

其中，夹持时需采用焊接在车床三爪上的加长圆爪，对工件外圆进行夹持，夹持深度为超过中间连接筋为宜；半精车工件锥孔孔径较大一端内腔及根部圆角时，主轴转速为80～95r/min，进给量0.1～0.2mm/r；精车工件中部连接筋及通孔时，主轴转速为95～120r/min，进给量0.05～0.15mm/r；加工后用内腔样板检测锥孔孔径及角度，当样板与锥孔内锥面及端面接触面贴合且无光缝时，即完成加工；

步骤七、掉头，夹持工件外圆，同样的，夹持时需采用焊接在车床三爪上的加长圆爪，对工件外圆进行夹持，夹持深度为超过中间连接筋为宜；精车工件锥孔孔径较小一端中部连接筋；使用高速钢车刀(刀具牌号选择：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)，主轴转速为95～120r/min，进给量0.05～0.1mm/r；

步骤八、通过工装1将工件锥孔孔径较大一端进行定位，精车工件外圈锥度外形，并同时精车工件锥孔孔径较小一端内腔及根部圆角R3；使用高速钢车刀(刀具牌号选择：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)，主轴转速为95～120r/min，进给量0.05～0.1mm/r；

步骤九、完成上述步骤加工后，检测工件锥孔孔径较大一端的壁厚尺寸，并检查壁厚剩余加工余量，通过使用定位工装2将工件锥孔孔径较小一端进行定位；并对锥孔孔径较大一端内腔再次精细车，直至壁厚达到设计要求。精细车时使用高速钢车刀(刀具牌号选择：W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2)，主轴转速为95～120r/min，进给量0.05～0.1mm/r。

本发明解决了大直径薄璧回转类零件加工易变形以及加工效率低的问题，其中加工要点在于需要根据锥孔孔径及锥角大小定制相应规格的样板和定位工装，来保证最终尺寸及精度要求。本发明解决了铝合金大直径薄璧易变形零件壁厚尺寸加工和控制难的问题。本发明实施例方法加工的零件一致性好，表面光洁度好，产品精度非常高。

需要说明是，在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以按实际需要将上述的操作步骤的顺序进行灵活调整，或者将上述步骤进行灵活组合等操作。

本领域的技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各个程序(功能)单元及执行步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者结合的方式来实现。为了清楚的说明硬件和软件的可互换性，上述技术方案的单元或者步骤究竟是以硬件还是软件的方式来执行，可以取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。本领域的技术人员可以对每个特定的应用来使用不同的方法来实现各个实施例。

上述实施例所披露的方法和装置可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的。例如，上述各个单元的划分，仅仅是一种逻辑功能的划分，其实际还可以有其余的划分方式。例如，多个重要的单元可以结合或者集成为一个装置或者系统，也可以单独物理存在。其余一些非重要的特征、单元、器件等可以忽略或者不执行。具体装置内各个单元的设置方式可以根据实际需要进行个性化设置。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可以轻易想到各种等效的修改或者替换，这些修改或者替换都应该涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种铝合金大直径薄璧回转类工件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

设置加工过程中使用的第一定位工装、第二定位工装、样板、与车床三爪焊接固定的加长圆爪；

将工件利用车床三爪安装于车床上；

夹持工件的外圆，分别对工件的内孔和外圆进行粗加工；

分别粗车工件的一端内孔与另一端内孔；

夹持工件的外圆，半精车工件锥孔孔径较大一端内腔及根部圆角，并同时精车工件中部连接筋及通孔，半精车后利用样板检测锥孔孔径及角度；

掉头，夹持工件外圆，夹持深度为超过中间连接筋，精车工件锥孔孔径较小一端中部连接筋；

通过第一定位工装将工件锥孔孔径较大一端进行定位，精车工件外圈锥度外形，并同时精车工件锥孔孔径较小一端内腔及根部圆角；

完成上述步骤加工后，检测工件锥孔孔径较大一端的壁厚尺寸，并检查壁厚剩余加工余量，通过第二定位工装将工件锥孔孔径较小一端进行定位；并对锥孔孔径较大一端内腔再次精细车，直至壁厚达到设计要求。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中：

工件的回转面呈线性锥形结构，锥形内腔回转半径超过200mm，最小壁厚小于或者等于3mm，形内腔非通孔，中部含有连接筋结构，且连接筋结构上开有与锥形内腔同轴线的通孔。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中：

所述加长圆爪的加持深度满足：达到夹持深度为超过中间连接筋，且加长圆爪的半径与工件粗加工后的外圆相适配。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中：

第一定位工装包括：第一工装本体(11)，第一定位盖(12)和第一拧紧螺帽(13)，其中：

第一工装本体(11)左端为圆柱状，用于在车床三抓上进行夹持作用；

第一工装本体(11)中间为锥状，用于与工件(0)上锥孔孔径较大一端内腔及连接筋左侧端面进行适配定位；

第一工装本体(11)右端为双环状阶梯轴结构，轴末端上制有外螺纹，双环状结构用于避让零件中部连接筋凸起区域；

第一定位盖(12)中间开有通孔，通孔大小与第一工装本体(11)末端轴适配；

第一拧紧螺帽(13)与第一工装本体(11)末端轴上的外螺纹适配，通过将定位第一工装本体(11)与工件(0)锥孔孔径较大一端内腔及连接筋左侧端面进行定位，再将第一定位盖(12)穿过第一工装本体(11)末端轴上，并使第一定位盖(12)与连接筋右侧端面抵触，最后第一拧紧螺帽(13)完成装夹定位。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中：

样板(3)用于检测工件(0)锥孔孔径较大一端内腔孔径及锥度角，

样板(3)锥度角按工件(0)锥度角制作，样板锥度最大部分外径较工件(0)锥孔孔径小0.1mm-0.15mm；

样板(3)中间部分避空，用于检测时与工件(0)连接筋部分避让。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中：

样板(3)厚度为3mm。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中：

样板(3)与工件(0)锥孔孔径较大一端内腔贴合面宽0.05mm～0.1mm。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，其中：

第二定位工装包括：第二工装本体(21)，第二定位盖(22)和第二拧紧螺帽(23)。

第二工装本体(21)左端为圆柱状，用于在车床三抓上进行夹持作用；

第二定位盖(22)中间开有通孔，通孔大小与第二工装本体(21)末端轴适配；

第二拧紧螺帽(23)与第二工装本体(21)末端轴上的外螺纹适配，通过将定位第二工装本体(21)与工件(0)锥孔孔径较小一端内腔及连接筋右侧端面进行定位，再将第二定位盖(22)穿过第二工装本体(21)末端轴上，并使第二定位盖(22)与连接筋左侧端面抵触，最后第二拧紧螺帽(23)完成装夹定位。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其中：

第二工装本体(21)中间为锥状，用于与工件(0)上锥孔孔径较小一端内腔及连接筋右侧端面进行适配定位。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，其中：

第二工装本体(21)右端为双环状阶梯轴结构，轴末端上制有外螺纹，双环状结构用于避让零件中部连接筋凸起区域。