CN110666449A - 一种用于铝合金虚基准零件的加工方法 - Google Patents

一种用于铝合金虚基准零件的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，具体步骤为：步骤一、基准转换：零件初始基准是两平面交线，平移距离L3到新基准中心位置，转换成中心线，再以此为中心生成基准转换后的基准孔或轴；步骤二、设置工艺凸台：根据基准转换后的新基准位置，增补材料设置工艺凸台；步骤三、尺寸转换：以基准转换后的新基准为尺寸基准，进行尺寸转换，将初始尺寸转换生成基准转换后的尺寸，即各加工表面到基准转换后的新基准的距离；本发明解决多角度、多交点零件的加工问题，以便于后期应用于同类零件加工中，提高加工质量和效率。本发明在加工过程中采取热处理工艺方法，可以有效均化内部组织应力，降低后续加工中产生的变形量。

Description

一种用于铝合金虚基准零件的加工方法
技术领域
本发明涉及一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，特别是适用于多角度、多交点铝合金材质零件的机械加工，属于机械加工领域。
背景技术
近年来，随着科学技术的高速发展，对产品的要求不断提高，零件结构不断复杂化，结构形式也越来越多样化，在某些特定场合下，虚基准结构件得到越来越多应用, 但此类零件结构相对比较复杂，加工制造的难度大，从而给机械加工带来了诸多问题。
虚基准零件的最大特点在于，在零件结构设计过程中，基准不仅仅采用零件实体上的点、线、面，而且还采用零件实体上线、面等要素之间的交点、交线。尤其在一些异形件、空间曲面、多角度斜面等复杂零件设计过程中尤为凸显。
在加工过程中采用虚基准时，会给加工中零件定位及装夹带来困难，对刀困难，而且只能实现间接测量，增大了加工误差与测量误差，造成加工后的质量很难满足技术要求。
目前，部分企业由于设备和技术限制，在加工与检测设备较为落后、手段单一的状况下，解决这类零件的加工问题时，仍然有较大瓶颈。在此情况下，如何确定合理的工艺方案，将多项成熟技术和工艺措施揉和而成一种新的加工方法，进而保证加工质量，是虚基准零件加工的关键难点技术。
发明内容
为了克服现有加工误差大，加工后的质量不能满足技术要求的问题，本发明提供一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，本发明解决多角度、多交点零件的加工问题，以便于后期应用于同类零件加工中，提高加工质量和效率。
本发明采用的技术方案为：
一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，具体步骤为：
步骤一、基准转换：零件初始基准是两平面交线，平移距离L3到新基准中心位置，转换成中心线，再以此为中心生成基准转换后的基准孔或轴；
步骤二、设置工艺凸台：根据基准转换后的新基准位置，增补材料设置工艺凸台；
步骤三、尺寸转换：以基准转换后的新基准为尺寸基准，进行尺寸转换，将初始尺寸转换生成基准转换后的尺寸，即各加工表面到基准转换后的新基准的距离；
步骤四、粗加工：第一加工零件外形表面；第二以零件外形为基准加工基准转换后的新基准，孔径精度IT9；第三、以基准转换后的新基准定位，压紧基准孔端面一、基准孔端面二，通过卧式设备工作台转位功能加工各处表面，留余量不大于3mm；
步骤五、热处理：对粗加工后的零件进行时效处理，均化内部组织应力，零件随炉加热到170-180℃后，保温4-5h，炉冷至室温；
步骤六、精加工外形：第一、精加工定向基准面；第二、半精加工基准孔端面一、基准孔端面二，留余量不大于1mm；
步骤七、精加工基准：第一、以定向基准面定位，精加工基准孔端面一、基准孔端面二；第二、精加工基准转换后的新基准，尺寸精度IT7；
步骤八、半精加工各部位：第一、采用专用夹具装夹零件，以精加工后的基准定位，找正零件，两端面压紧零件；第二、转位加工零件各部位的结构要素，精度要求高的部位进行半精加工，余量不大于1mm，其余部位加工到位；
步骤九、修整基准：检查新基准与两端面的垂直度，修整零件变形量，垂直度误差不大于新基准的配合间隙；
步骤十、精加工：以基准转换后的新基准定位，找正零件的定向基准面，压紧基准孔端面一、基准孔端面二；第二、精加工两处角度斜面；
步骤十一、去除工艺凸台：采用电加工方法去除工艺凸台；
步骤十二、钳工：修整零件外观及剩余部位的加工。
所述步骤一中基准转换，平移的距离不大于零件最大外形尺寸的1.5倍，转换后的基准孔或轴的直径不大于零件最大外形尺寸1/4倍。
所述的步骤四中，通过卧式设备工作台转位功能加工各处表面，留余量1mm。
所述的步骤六中，各留余量为0.3mm。
所述的步骤八中的留余量0.3mm。
所述的步骤九中，修整基准，微量修整零件基准孔端面一、基准孔端面二，修整量不大于0.03mm，与基准转换后的新基准轴线垂直度不大于0.05mm。
所述的步骤十一中，电加工过程中控制走丝速度3～5m/s。
本发明的有益效果为:
1、在工艺设计过程中虚实基准进行转换，尺寸基准也进行相应转换，工艺基准统一设置，降低了技术难度。
2、设计专用夹具，以转换后的基准为主定位基准，利用工作台转位加工，可以实现工序的高度集中设置，提高加工效率40%。
3、根据技术要求，将零件各部位的加工合理地分为粗加工、半精加工、精加工阶段，能够提高加工质量。
4、在加工过程中采取热处理工艺方法，可以有效均化内部组织应力，降低后续加工中产生的变形量。
5、针对零件材料的特点，通过合理地选取刀具材料、切削参数、几何参数等途径，提高加工质量。
6、采用线切割方式去除工艺凸台，加工应力小，零件变形小。
7、通用性强，在后期可以推广应用到同类型的零件加工中。
以下将结合附图进行进一步的说明。
附图说明
图1是铝合金虚基准零件的两视图，（a）为主视图，（b）为俯视图。
图2是铝合金虚基准零件加工使用的辅助装置图，（c）为主视图，（d）为侧视图。
图中：1、初始基准；2、初始尺寸；3、新基准；4、工艺凸台；5、基准转换后的尺寸；6、基准孔端面一；7、基准孔端面二；8、定向基准面；9、角度斜面；10、定位心轴；11夹具体；12、调整螺钉；13、压紧螺钉；14、压板。
具体实施方式
实施例1：
为了克服现有加工误差大，加工后的质量不能满足技术要求的问题，本发明提供如图1和图2所示的一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，本发明解决多角度、多交点零件的加工问题，以便于后期应用于同类零件加工中，提高加工质量和效率。
一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，具体步骤为：
步骤一、基准转换：零件初始基准1是两平面交线，平移距离L3到新基准3中心位置，转换成中心线，再以此为中心生成基准转换后的基准孔或轴；
步骤二、设置工艺凸台：根据基准转换后的新基准3位置，增补材料设置工艺凸台4；
步骤三、尺寸转换：以基准转换后的新基准3为尺寸基准，进行尺寸转换，将初始尺寸2转换生成基准转换后的尺寸5，即各加工表面到基准转换后的新基准3的距离；
步骤四、粗加工：第一加工零件外形表面；第二以零件外形为基准加工基准转换后的新基准3，孔径精度IT9；第三、以基准转换后的新基准3定位，压紧基准孔端面一6、基准孔端面二7，通过卧式设备工作台转位功能加工各处表面，留余量不大于3mm；
步骤五、热处理：对粗加工后的零件进行时效处理，均化内部组织应力，零件随炉加热到170-180℃后，保温4-5h，炉冷至室温；
步骤六、精加工外形：第一、精加工定向基准面8；第二、半精加工基准孔端面一6、基准孔端面二7，留余量不大于1mm；
步骤七、精加工基准：第一、以定向基准面8定位，精加工基准孔端面一6、基准孔端面二7；第二、精加工基准转换后的新基准3，尺寸精度IT7；
步骤八、半精加工各部位：第一、采用专用夹具装夹零件，以精加工后的基准定位，找正零件，两端面压紧零件；第二、转位加工零件各部位的结构要素，精度要求高的部位进行半精加工，余量不大于1mm，其余部位加工到位；
步骤九、修整基准：检查新基准与两端面的垂直度，修整零件变形量，垂直度误差不大于新基准的配合间隙；
步骤十、精加工：以基准转换后的新基准3定位，找正零件的定向基准面8，压紧基准孔端面一6、基准孔端面二7；第二、精加工两处角度斜面9；
步骤十一、去除工艺凸台：采用电加工方法去除工艺凸台4；
步骤十二、钳工：修整零件外观及剩余部位的加工。
本发明主要是针对多角度、多交点铝合金材质的零件，解决零件机械加工及检测等问题。通过本发明的实施，可以解决常规加工方法受零件结构限制造成的定位困难、装夹变形、对刀困难等难题，同时提高了加工效率。
本发明选择在零件实体部位增加工艺台将原有虚基准转换为加工过程中方便定位装夹的实际基准，通过工序高度集中设置，提高零件加工质量和合格率。本发明可为今后此类零件的加工提供重要的技术参考和依据。
实施例2：
基于实施例1的基础上，本实施例中，所述步骤一中基准转换，平移的距离不大于零件最大外形尺寸的1.5倍，转换后的基准孔或轴的直径不大于零件最大外形尺寸1/4倍。
所述的步骤四中，通过卧式设备工作台转位功能加工各处表面，留余量1mm。
所述的步骤六中，各留余量为0.3mm。
所述的步骤八中的留余量0.3mm。
所述的步骤九中，修整基准，微量修整零件基准孔端面一6、基准孔端面二7，修整量不大于0.03mm，与基准转换后的新基准3轴线垂直度不大于0.05mm。
所述的步骤十一中，电加工（线切割）过程中控制走丝速度3～5m/s。
本发明中，图1中L1和L2为初始尺寸2，L4和L3为基准转换后的尺寸5。基准转换。依照技术要求，零件初始基准1是两平面交线，根据本方法，平移距离L3到新基准3中心位置，转换成中心线，再以此为中心生成基准转换后的基准孔。根据基准转换后的新基准3位置，增补材料设置工艺凸台4；以基准转换后的新基准3为尺寸基准，进行尺寸转换，将初始尺寸2转换生成新的尺寸（基准转换后的尺寸5），即：各加工表面到基准转换后的新基准3的距离。粗加工。①、加工零件外形表面（基准孔端面一6、基准孔端面二7和定向基准面8）；②、以零件外形为基准加工基准转换后的新基准3，孔径精度IT9；③、以基准转换后的新基准3定位，压紧基准孔端面一6、基准孔端面二7，利用卧式设备工作台转位功能加工各处表面，留余量1mm。热处理。对铸造毛坯进行时效处理，均化应力，加热到170-180℃后，保温4-5h，炉冷至室温。精加工外形。①、精加工定向基准面8；②、半精加工基准孔端面一6、基准孔端面二7，各留余量0.3mm。精加工基准，①、以定向基准面8定位，精加工基准孔端面一6、基准孔端面二7；②、精加工基准转换后的新基准3，尺寸精度IT7。半精加工各部位。①、以基准转换后的新基准3定位，压紧基准孔端面一6、基准孔端面二7；②、利用卧式设备工作台转位功能精加工各处表面，技术要求高的两处角度斜面9留余量0.3mm。修整基准，微量修整零件基准孔端面一6、基准孔端面二7，修整量不大于0.03mm，与基准转换后的新基准3轴线垂直度不大于0.05mm。精加工，①、以基准转换后的新基准3定位，找正零件的定向基准面8，压紧基准孔端面一6、基准孔端面二7；②、精加工两处角度斜面9。去除工艺凸台，①、找正零件定向基准面8，压紧基准孔端面一6、基准孔端面二7；②、线切割去除工艺凸台4，控制走丝速度3～5m/s。钳工修整零件外观及剩余部位的加工。
所述步骤一基准转换时，初始设计基准与转换基准之间平移的距离是零件高度的4/5，直径是零件高度的1/6。所述步骤二设计工艺凸台时，结合零件的结构，工艺凸台高度与零件高度相同，长、宽与零件外形平齐，既能够将基准转换后的新基准3完整加工出来，同时又满足刚性要求。所述步骤十、步骤十一中精加时，刀具材料、几何角度及切削参数如下：
①、刀具材料：选用金刚石刀具材料。
②、刀具几何参数：前角8.5°，后角9°，刀具圆弧半径0.05mm。
③、切削参数：转速140r/min，进给量0.04mm/r，切削深度0.05mm。
所述步骤四、步骤八、步骤十中零件装夹时，为了提高加工效率，同时控制装夹变形，设计专用夹具，如图2所示。使用方法如下：零件基准转换后的新基准3安装在夹具定位心轴10上，压紧基准孔端面一6与夹具体11贴合，旋转两处调整螺钉12，调整零件的定向基准面8，通过压紧螺钉13，将压板14压紧在零件的基准孔端面二7上，同时，将零件压紧在夹具体11上。使用该夹具后，零件找正便捷，操作简单，压紧可靠，无其他特殊要求。
本发明主要是针对多角度、多交点铝合金材质的零件，解决零件机械加工及检测等问题。通过本发明的实施，可以解决常规加工方法受零件结构限制造成的定位困难、装夹变形、对刀困难等难题，同时提高了加工效率。本发明选择在零件实体部位增加工艺凸台将原有虚基准转换为加工过程中方便定位装夹的实际基准，通过工序高度集中设置，提高零件加工质量和合格率。本发明可为今后此类零件的加工提供重要的技术参考和依据。
本发明在工艺设计过程中虚实基准进行转换，尺寸基准也进行相应转换，工艺基准统一设置，降低了技术难度。设计专用夹具，以转换后的基准为主定位基准，利用工作台转位加工，可以实现工序的高度集中设置，提高加工效率40%。根据技术要求，将零件各部位的加工合理地分为粗加工、半精加工、精加工阶段，能够提高加工质量。在加工过程中采取热处理工艺方法，可以有效均化内部组织应力，降低后续加工中产生的变形量。针对零件材料的特点，通过合理地选取刀具材料、切削参数、几何参数等途径，提高加工质量。采用线切割方式去除工艺凸台，加工应力小，零件变形小。通用性强，在后期可以推广应用到同类型的零件加工中。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本实施例没有详细叙述的装置结构及方法步骤均为本行业的公知技术和常用方法，这里不再一一叙述。

Claims (7)

1.一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，其特征在于：具体步骤为：
步骤一、基准转换：零件初始基准（1）是两平面交线，平移距离L3到新基准（3）中心位置，转换成中心线，再以此为中心生成基准转换后的基准孔或轴；
步骤二、设置工艺凸台：根据基准转换后的新基准（3）位置，增补材料设置工艺凸台（4）；
步骤三、尺寸转换：以基准转换后的新基准（3）为尺寸基准，进行尺寸转换，将初始尺寸(2）转换生成基准转换后的尺寸（5），即各加工表面到基准转换后的新基准（3）的距离；
步骤四、粗加工：第一加工零件外形表面；第二以零件外形为基准加工基准转换后的新基准（3），孔径精度IT9；第三、以基准转换后的新基准（3）定位，压紧基准孔端面一（6）、基准孔端面二（7），通过卧式设备工作台转位功能加工各处表面，留余量不大于3mm；
步骤五、热处理：对粗加工后的零件进行时效处理，均化内部组织应力，零件随炉加热到170-180℃后，保温4-5h，炉冷至室温；
步骤六、精加工外形：第一、精加工定向基准面（8）；第二、半精加工基准孔端面一（6）、基准孔端面二（7），留余量不大于1mm；
步骤七、精加工基准：第一、以定向基准面（8）定位，精加工基准孔端面一（6）、基准孔端面二（7）；第二、精加工基准转换后的新基准（3），尺寸精度IT7；
步骤八、半精加工各部位：第一、采用专用夹具装夹零件，以精加工后的基准定位，找正零件，两端面压紧零件；第二、转位加工零件各部位的结构要素，精度要求高的部位进行半精加工，余量不大于1mm，其余部位加工到位；
步骤九、修整基准：检查新基准与两端面的垂直度，修整零件变形量，垂直度误差不大于新基准的配合间隙；
步骤十、精加工：以基准转换后的新基准（3）定位，找正零件的定向基准面（8），压紧基准孔端面一（6）、基准孔端面二（7）；第二、精加工两处角度斜面（9）；
步骤十一、去除工艺凸台：采用电加工方法去除工艺凸台（4）；
步骤十二、钳工：修整零件外观及剩余部位的加工。
2.根据权利要求1所述的一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，其特征在于：所述步骤一中基准转换，平移的距离不大于零件最大外形尺寸的1.5倍，转换后的基准孔或轴的直径不大于零件最大外形尺寸1/4倍。
3.根据权利要求1所述的一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，其特征在于：所述的步骤四中，通过卧式设备工作台转位功能加工各处表面，留余量1mm。
4.根据权利要求1所述的一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，其特征在于：所述的步骤六中，各留余量为0.3mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，其特征在于：所述的步骤八中的留余量0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，其特征在于：所述的步骤九中，修整基准，微量修整零件基准孔端面一（6）、基准孔端面二（7），修整量不大于0.03mm，与基准转换后的新基准（3）轴线垂直度不大于0.05mm。
7.根据权利要求1所述的一种用于铝合金虚基准零件的加工方法，其特征在于：所述的步骤十一中，电加工过程中控制走丝速度3～5m/s。
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CN111347104A (zh) * 2020-03-24 2020-06-30 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种提高高超声速风洞喷管接口尺寸精度的加工方法
CN111347104B (zh) * 2020-03-24 2021-04-20 中国空气动力研究与发展中心超高速空气动力研究所 一种提高高超声速风洞喷管接口尺寸精度的加工方法

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