CN111266803B - 一种薄壁异型金属铸件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁异型金属铸件的加工方法，该方法首先整体铸造成型，然后按照后续步骤进行铸件毛坯的外形轮廓、端部和内腔安装部件的机械加工，由于在机械加工过程中，粗加工、半精加工和精加工过程中都留有相应的加工余量，且每次加工过后及时根据壁厚均匀程度对加工基准进行调整，并在机床上通过对工艺销孔的再加工，完成加工基准的实物修正。因此，对于尺寸较大的薄壁异型金属铸件，可在加工过程中尽可能消除微小偏移造成后续加工的累计误差，在保证端部和内腔安装部件加工到位的情况下，能够保证外形轮廓的轮廓度，且还能保证壁厚的均匀性。

Description

一种薄壁异型金属铸件的加工方法

技术领域

本发明涉及铸件加工技术领域，尤其涉及一种薄壁异型金属铸件的加工方法。

背景技术

在航天制造业，常会遇到大尺寸、薄壁、异型结构类的零件，对于大尺寸、薄壁、异型结构类的零件，相对于传统的骨架+蒙皮的加工方法，铸造加机械加工的整体成型方法具有材料去除量少、变形预先释放，加工效率高、手工操作工作量不大等优点。例如，目前常见的薄壁异型铝合金铸件，首先采用铝合金整体铸造成型，再通过机械加工对外形轮廓、端面、以及装配面、装配孔进行机加工，最终获得成型产品。

但目前对薄壁异型金属铸件的整体成型加工方法，仍然存在加工出的产品外形轮廓度不合格以及产品壁厚不均匀的技术问题。

发明内容

本申请实施例通过提供一种薄壁异型属铸件的加工方法，解决了现有对薄壁异型金属铸件的整体成型加工方法加工出的外形轮廓度超差、产品壁厚不均的技术问题。

本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种薄壁异型金属铸件的加工方法，所述方法包括：

按照预设形状，铸造获得铸件毛坯；其中，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件均有余量，所述铸件毛坯的前后端面上分别有一组具有第一尺寸的第一工艺销孔，所述铸件毛坯轮廓度为0.8～1mm；

对所述铸件毛坯进行检测，获得基于所述第一工艺销孔的第一基准修正偏移值；

基于所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，将所述第一工艺销孔从所述第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔；

对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工，获得第一铸件；其中，粗加工后的加工余量为1.8～2mm；

检测所述第一铸件的内外轮廓，获得基于所述第二工艺销孔的第二基准修正偏移值；

基于所述第二基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行二次修正，将所述第二工艺销孔从所述第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔；

精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸，对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工，其中，半精加工后的加工余量为0.8-0.9mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸，获得第二铸件；

检测所述第二铸件的内外轮廓，获得基于所述第三工艺销孔的第三基准修正偏移值；

基于所述第三基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行三次修正，将所述第三工艺销孔从所述第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔；

精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，获得薄壁异型金属铸件。

可选的，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件的余量，具体包括：

所述端部的端面单边余量为7-8mm；

所述端部的端框内形单边余量为3-4mm；

所述内腔安装部件的余量为2-5mm；

所述外形轮廓的余量为5-6mm；

所述开口单边余量为4-5mm。

可选的，所述铸件毛坯的外形轮廓包括弧形面和平面；

所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的弧形面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削。

可选的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的60％-70％，切深为1.5～3.5mm。

可选的，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的弧形面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向向直线依次切削。

可选的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的10％-25％，切深为0.5～0.8mm。

可选的，所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，具体包括：

获取包括所述铸件毛坯的图像数据；

基于所述图像数据，获得所述第一工艺销孔的偏移坐标值；

基于所述偏移坐标值，在五轴加工设备上对所述第一工艺销孔位置进行修正，完成所述一次修正。

可选的，所述加工的刀具，包括：

圆鼻铣刀，用于对所述外形轮廓进行加工；

直齿刀，用于对所述端面、端框内形和开口进行加工；

T型刀，用于对所述开口内侧安装面进行加工，其中，所述T型刀的直径与所述开口的拐角直径相同。

可选的，所述铸件毛坯的内腔型面铸造成型。

可选的，在获得薄壁异型金属铸件之后，所述方法还包括：

利用激光扫描和图像识别，对所述薄壁异型金属铸件的外形轮廓的轮廓度进行检测。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本发明的方法，按照预设形状，铸造获得铸件毛坯，也就是整体铸造成型；为了后续机械加工的质量控制，其中，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件均有余量，所述铸件毛坯的前后端面上分别有一组具有第一尺寸的第一工艺销孔，所述铸件毛坯轮廓度为0.8～1mm。然后，按照后续步骤进铸件毛坯的外形轮廓、端部和内腔安装部件的机加工，具体步骤包括：对所述铸件毛坯进行检测，获得基于所述第一工艺销孔的第一基准修正偏移值；基于所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，将所述第一工艺销孔从所述第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔；对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工，获得第一铸件；其中，粗加工后的加工余量为1.8～2mm；检测所述第一铸件的内外轮廓，获得基于所述第二工艺销孔的第二基准修正偏移值；基于所述第二基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行二次修正，将所述第二工艺销孔从所述第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔；精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸，对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工，其中，半精加工后的加工余量为0.8-0.9mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸，获得第二铸件；检测所述第二铸件的内外轮廓，获得基于所述第三工艺销孔的第三基准修正偏移值；基于所述第三基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行三次修正，将所述第三工艺销孔从所述第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔；精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，获得薄壁异型金属铸件。由于在机加工过程中，粗加工、半精加工和精加工过程中都留有相应的加工余量，且每次加工过后及时根据工艺销孔，对机床进行修正，并及时修正工艺销孔，因此，对于尺寸较大的薄壁异型金属铸件，可在加工过程中尽可能消除微小偏移造成后续加工的累计误差，在保证端部和内腔安装部件加工到位的情况下，还能保证薄壁加工的均匀性，从而保证外形轮廓的轮廓度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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它的附图。

图1是本发明一种实施例中薄壁异型金属铸件的加工方法的流程图；

图2是利用图1的加工方法获得的一种薄壁异型金属铸件的端面示意图；

图3是图2的内腔局部结构示意图。

附图标记说明如下：

1、铝合金铸件的端部，2、铝合金铸件的内腔，21、铝合金铸件的内腔型面，22、铝合金铸件的内腔安装部件，3、铝合金铸件外壳。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种薄壁异型金属铸件的加工方法，解决了现有对薄壁异型金属铸件的整体成型加工方法加工出的产品壁厚不均的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种薄壁异型金属铸件的加工方法，包括：按照预设形状，铸造获得铸件毛坯；其中，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件均有余量，所述铸件毛坯的前后端面上分别有一组具有第一尺寸的第一工艺销孔，所述铸件毛坯轮廓度为0.8～1mm；对所述铸件毛坯进行检测，获得基于所述第一工艺销孔的第一基准修正偏移值；基于所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，将所述第一工艺销孔从所述第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔；对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工，获得第一铸件；其中，粗加工后的加工余量为1.8～2mm；检测所述第一铸件的内外轮廓，获得基于所述第二工艺销孔的第二基准修正偏移值；基于所述第二基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行二次修正，将所述第二工艺销孔从所述第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔；精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸，对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工，其中，半精加工后的加工余量为0.8-0.9mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸，获得第二铸件；检测所述第二铸件的内外轮廓，获得基于所述第三工艺销孔的第三基准修正偏移值；基于所述第三基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行三次修正，将所述第三工艺销孔从所述第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔；精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，获得薄壁异型金属铸件。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

另外，文本中出现的“内”和“外”是常规意义的内和外，是为了便于描述清楚，并不是任何限定。

在航天制造业，常会遇到大尺寸、薄壁、异型结构类的零件，对于大尺寸、薄壁、异型结构类的零件，相对于传统的骨架+蒙皮的加工方法，铸造加机械加工的整体成型方法具有材料去除量少、变形预先释放，加工效率高、手工操作工作量不大等优点。例如，目前常见的薄壁异型铝合金铸件，首先采用铝合金整体铸造成型，再通过机械加工对外形轮廓、端面、以及装配面、装配孔进行机加工，最终获得成型产品。

但目前对薄壁异型金属铸件的整体成型加工方法，仍然存在加工出的产品壁厚不均的技术问题。

为此，本申请对大尺寸、薄壁、异型腔体类结构件的加工难点分析如下：

(1)大尺寸的铸件变形分布不均匀，导致铸件的余量补贴不均匀；

(2)大尺寸的铸件，铸造基准协调难度大，且准确度不高；

(3)加工过程中存在变形控制，整个工艺流程设计与传统的加工流程有较大差异；

(4)材料去除主要集中在外轮廓加工中，铣削量较大，加工中存在热应力和切削应力，刀具、切削参数、刀具路径的设计对产品质量有较大影响；

(5)内、外型为异形结构，壁厚及轮廓度检测难度大，检测效率低。

为此，本申请提供了如下实施例，以至少部分的克服上述难点，下面对实施例的实施过程做具体的解释说明。

如图1所示，本实施例提供一种薄壁异型金属铸件的加工方法，所述方法包括：

S101、按照预设形状，铸造获得铸件毛坯；其中，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件均有余量，所述铸件毛坯的前后端面上分别有一组具有第一尺寸的第一工艺销孔，所述铸件毛坯轮廓度为0.8～1mm；

S102、对所述铸件毛坯进行检测，获得基于所述第一工艺销孔的第一基准修正偏移值；

S103、基于所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，将所述第一工艺销孔从所述第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔；

S104、对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工，获得第一铸件；其中，粗加工后的加工余量为1.8～2mm；

S105、检测所述第一铸件的内外轮廓，获得基于所述第二工艺销孔的第二基准修正偏移值；

S106、基于所述第二基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行二次修正，将所述第二工艺销孔从所述第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔；

S107、精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸，对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工，其中，半精加工后的加工余量为0.8-0.9mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸，获得第二铸件；

S108、检测所述第二铸件的内外轮廓，获得基于所述第三工艺销孔的第三基准修正偏移值；

S109、基于所述第三基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行三次修正，将所述第三工艺销孔从所述第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔；

S110、精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，获得薄壁异型金属铸件。

需要说明的是，本申请的加工方法适用于大尺寸、薄壁、异型腔体类结构件，所谓异型，可以理解为截面不规则的结构件，例如，拥有图2中横截面的结构件。在前述已经说明，由于异型的薄壁大尺寸结构件壁薄、质软、外形轮廓不规则，其加工有多个难点，并受多种加工因素的影响，为此，本实施例提供了上述S101～S110，获得壁厚均匀，轮廓度合格的薄壁异型金属铸件。本实施例中所涉及的薄壁异型金属铸件横截面尺寸在1000～1200mm，轴向尺寸在900mm～1400mm。

下面就针对横截面尺寸在1000～1200mm，轴向尺寸在900mm～1400mm的铝合金铸件的加工过程，进行本实施例步骤的详细说明。

首先，执行S101，按照预设形状，铸造获得铸件毛坯；其中，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件均有余量，所述铸件毛坯的前后端面上分别有一组具有第一尺寸的第一工艺销孔，所述铸件毛坯轮廓度为0.8～1mm。

可以理解的是，S101是整体铸造的步骤，预设形状是产品要求的形状，但该步骤获得的只是毛坯。现有的骨架+蒙皮的加工方法，需要先进行骨架和蒙皮的分别加工，再焊接成型，其加工过程必然导致较高的材料去除率，加工成本高，且加工工序多，加工效率低。相较于现有技术，整体成型材料去除率小、加工成本低、加工效率高、手工操作工作量小。

为了便于后续机加工质量控制，在整体铸造时，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件均有余量，所述铸件毛坯的前后端面上分别有一组具有第一尺寸的第一工艺销孔，所述铸件毛坯轮廓度为0.8～1mm。所述铸件毛坯的内腔型面铸造成型。

具体的，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件的余量，具体包括：

所述端部的端面单边余量为7-8mm；

所述端部的端框内形单边余量为3-4mm；

所述内腔安装部件的余量为2-5mm；

所述外形轮廓的余量为5-6mm；

所述开口单边余量为4-5mm。

在获得铸件毛坯后，接下来，要对铸件毛坯进行机加工，为了控制机加工的质量，需要先进行基准的设计与调整，具体的：

1)需要在铸件毛坯前、后端面各设计一组工艺销孔，作为铸铸造基准，并用于铸件毛坯的检测和加工转换基准；

2)假设利用五轴机床进行加工，则在五轴加工中心上，通过调整工艺孔的X、Y、Z坐标，对加工基准进行修正。

因此，接下来，执行S102，对所述铸件毛坯进行检测，获得基于所述第一工艺销孔的第一基准修正偏移值。

具体的，可采用数字检测手段，例如三维照相、关节臂和激光测量，对铸件毛坯进行检测，获得检测数据；然后给予检测数据，获得基于所述第一工艺销孔的第一基准修正偏移值。

接下来，执行S103，基于所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，将所述第一工艺销孔从所述第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔。

该步骤是对铸件毛坯在机床上的校准和定位，并重新核定作为修正基准的工艺销孔。

接下来，执行S104，对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工，获得第一铸件；其中，粗加工后的加工余量为1.8～2mm；

接下来，执行S105，检测所述第一铸件的内外轮廓，获得基于所述第二工艺销孔的第二基准修正偏移值。

在具体实施过程中，在粗加工后，利用S102中的数字检测手段对所述第一铸件的内外轮廓进行检测，获得壁厚数值，获得基于所述第二工艺销孔的第二基准修正偏移值。

接下来，执行S106，基于所述第二基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行二次修正，将所述第二工艺销孔从所述第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔。

该步骤是在粗加工后，对五轴加工设备上对基准进行修正，保证铸件加工质量。

接下来，执行S107，精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸，对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工，其中，半精加工后的加工余量为0.8-0.9mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸，获得第二铸件。

接下来，执行S108，检测所述第二铸件的内外轮廓，获得基于所述第三工艺销孔的第三基准修正偏移值；

在具体实施过程中，在粗加工后，利用S102中的数字检测手段对所述第二铸件的内外轮廓进行检测，获得壁厚数值，获得基于所述第三工艺销孔的第三基准修正偏移值。

接下来，执行S109，基于所述第三基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行三次修正，将所述第三工艺销孔从所述第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔。

再完成上述加工后，再次进行基准进行修正，保证铸件加工质量。

接下来，执行S110，精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，获得薄壁异型金属铸件。

需要说明的是，上述机加工步骤中，分别进行了一次修正、二次修正和三次修正，可保证每次加工后对位置偏移进行修正，且配合适合的加工余量的控制，使铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件的加工尺寸都符合要求，且壁厚均匀。

为了进一步确保每次加工后的质量，可以在每次加工后，进行一次修正、二次修正或三次修正之前，对铸件毛坯的端部、外轮廓度和壁厚进行检测，以保证每次机加工的质量，如果不合格，可及时进行修正。具体的检测方法包括：

1)外形轮廓度：激光扫描+照相定位测量系统；

2)壁厚：超声波测厚仪；

3)高精度的孔位置尺寸、形位公差：三坐标测量机+关节臂；

4)对接孔的尺寸及形位公差：专用对接孔检测工装；

5)内腔中的安装凸台位置公差、孔位公差等：专用检测工装+关节臂；

6)其它特征，如孔径、螺纹等：常规人工检测。

具体的，在本实施例中，在上述机加工过程中，针对不同的部位采用的切削参数不同，具体可设计如下表1。

表1切削参数

具体的，为了配合机加工质量控制需要，所述加工的刀具，包括：

圆鼻铣刀，用于对所述外形轮廓进行加工；

直齿刀，用于对所述端面、端框内形和开口进行加工；

T型刀，用于对所述开口内侧安装面进行加工，其中，所述T型刀的直径与所述开口的拐角圆角直径相同。

在对外形轮廓加工时，可以有多种方式，但为了保证轮廓度和壁厚均匀，作为一种可选的实施方式，为了提高外形轮廓的加工质量，保证厚度均匀，所述铸件毛坯的外形轮廓包括弧形面和平面；

需要说明的是，作为一种可选的情况，这里的弧形面可以是拱形弧面。

一方面，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的弧形面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削。

具体的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的60％-70％，切深为1.5～3.5mm。

另一方面，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的弧形面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向向直线依次切削。

具体的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的10％-25％，切深为0.5～0.8mm。

另外，作为一种可选的实施方式，所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，具体包括：

获取包括所述铸件毛坯的图像数据；

基于所述图像数据，获得所述第一工艺销孔的偏移坐标值；

基于所述偏移坐标值，在五轴加工设备上对所述第一工艺销孔位置进行修正，完成所述一次修正。

需要说明的是，二次修正和三次修正也可以参照一次修正的方法进行，这里不再详细说明。

具体的，基于图像数据，获得所述端部与所述机床的相对位置关系，可利用图像识别技术进行图像中的对象位置关系确定。

作为一种可选的实施方式，为了对产品质量进行监控，在获得薄壁异型金属铸件之后，所述方法还包括：

利用激光扫描和图像识别，对所述薄壁异型金属铸件的外形轮廓的轮廓度进行检测。

在理解了本方案的整体实施过程后，下面以具体的实验例和对比例的结果对比，以证明本实施的加工方法加工获得的薄壁异型金属铸件的质量相对于现有技术有显著的提高。

实验例1：

如图2所示，为横截面尺寸为1170×821，轴向尺寸为1200mm，由铝合金整体铸造、加工成型的铝合金铸件的端面视角的结构示意图。图中包括铝合金铸件的端部1、铝合金铸件的内腔2和铝合金铸件外壳3，其中，铝合金铸件的端部1包括半端面、端面对接孔、高精度孔系和端面。

如图3所示，为图2的内腔局部结构示意图，图中包括：铝合金铸件的内腔型面21和铝合金铸件的内腔安装部件22，铝合金铸件的内腔型面21有多处面积大小不一的内网格曲面，其厚度为2.5mm～3.5mm。

具体的：

铸件毛坯的内腔型面铸造成型，无余量，轮廓度在0.8mm范围内；

铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件的余量，具体包括：

所述端部的端面单边余量为7mm；

所述端部的端框内形单边余量为3mm；

所述内腔安装部件的余量为2mm；

所述外形轮廓的余量为5mm；

所述开口单边余量为4mm；

机加工步骤：

基于所述铸件毛坯的形状和第一工艺销孔(3-Φ8H7)，将所述铸件毛坯安装在机床上，并将所述第一工艺销孔从第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔(3-Φ12H7)；

基于所述第二工艺销孔，对所述机床进行一次修正，并将所述第二工艺销孔从第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔(3-Φ14H7)；

对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工；其中，粗加工后的加工余量为1.8mm；

基于所述第三工艺销孔，对所述机床进行二次修正，并将所述第三工艺销孔从第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔(3-Φ14H7)；

在二次修正后，精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸；对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工；其中，半精加工后的加工余量为0.8mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸；

基于所述第四工艺销孔，对所述机床进行三次修正；

在三次修正后，精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，加工螺纹、去除毛刺；获得薄壁异型金属铸件。

典型特征的刀具选择：

1)外轮廓：采用圆鼻铣刀，直径Φ16R1；

2)端面、端框内形、开口：采用Φ10直齿刀；

3)开口内侧安装面：定制T型刀，刀头直径Φ20；

4)内腔安装部件：角度铣头+Φ12R2圆鼻铣刀；

5)高精度孔：铣刀、镗刀、铰刀；

切削参数设计：

表1切削参数

外形轮廓铣削过程：

所述铸件毛坯的外形轮廓包括拱形弧面和平面；

一方面，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的拱形弧面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削。

具体的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的60％％，切深为1.5mm。

另一方面，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的拱形弧面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向向直线依次切削。

具体的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的10％％，切深为0.5mm。

检测方案：

外形轮廓度：激光扫描+照相定位测量系统；

壁厚：超声波测厚仪；

高精度孔位置尺寸、形位公差：三坐标测量机+关节臂；

对接孔的尺寸及形位公差：专用对接孔检测工装；

内腔安装部件位置公差、孔位公差等：专用检测工装+关节臂；

其它特征，如孔径、螺纹等：常规人工检测。

利用实验例1的方法加工获得的产品厚度均匀，外形轮廓度合格。

实验例2：

如图2所示，为横截面尺寸为1170×821，轴向尺寸为1200mm，由铝合金整体铸造、加工成型的铝合金铸件的端面视角的结构示意图。图中包括铝合金铸件的端部1、铝合金铸件的内腔2和铝合金铸件外壳3，其中，铝合金铸件的端部1包括半端面、端面对接孔、高精度孔系和端面。

如图3所示，为图2的内腔局部结构示意图，图中包括：铝合金铸件的内腔型面21和铝合金铸件的内腔安装部件22，铝合金铸件的内腔型面21有多处面积大小不一的内网格曲面，其厚度为2.5mm～3.5mm。

具体的：

铸件毛坯的内腔型面铸造成型，无余量，轮廓度在0.8mm范围内；

铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件的余量，具体包括：

所述端部的端面单边余量为8mm；

所述端部的端框内形单边余量为4mm；

所述内腔安装部件的余量为5mm；

所述外形轮廓的余量为6mm；

所述开口单边余量为5mm；

机加工步骤：

基于所述铸件毛坯的形状和第一工艺销孔(3-Φ8H7)，将所述铸件毛坯安装在机床上，并将所述第一工艺销孔从第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔(3-Φ12H7)；

基于所述第二工艺销孔，对所述机床进行一次修正，并将所述第二工艺销孔从第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔(3-Φ14H7)；

对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工；其中，粗加工后的加工余量为2mm；

基于所述第三工艺销孔，对所述机床进行二次修正，并将所述第三工艺销孔从第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔(3-Φ14H7)；

在二次修正后，精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸；对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工；其中，半精加工后的加工余量为1mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸；

基于所述第四工艺销孔，对所述机床进行三次修正；

在三次修正后，精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，加工螺纹、去除毛刺；获得薄壁异型金属铸件。

典型特征的刀具选择：

1)外轮廓：采用圆鼻铣刀，直径Φ16R1；

2)端面、端框内形、开口：采用Φ10直齿刀；

3)开口内侧安装面：定制T型刀，刀头直径Φ20；

4)内腔安装部件：角度铣头+Φ12R2圆鼻铣刀；

5)高精度孔：铣刀、镗刀、铰刀；

切削参数设计：

表1切削参数

外形轮廓铣削过程：

所述铸件毛坯的外形轮廓包括拱形弧面和平面；

一方面，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的拱形弧面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削。

具体的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的70％，切深为3.5mm。

另一方面，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的拱形弧面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向向直线依次切削。

具体的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的25％，切深为0.8mm。

检测方案：

外形轮廓度：激光扫描+照相定位测量系统；

壁厚：超声波测厚仪；

高精度孔位置尺寸、形位公差：三坐标测量机+关节臂；

对接孔的尺寸及形位公差：专用对接孔检测工装；

内腔安装部件位置公差、孔位公差等：专用检测工装+关节臂；

其它特征，如孔径、螺纹等：常规人工检测。

利用实验例2的方法加工获得的产品厚度均匀，外形轮廓度合格。

实验例3：

如图2所示，为横截面尺寸为1170×821，轴向尺寸为1200mm，由铝合金整体铸造、加工成型的铝合金铸件的端面视角的结构示意图。图中包括铝合金铸件的端部1、铝合金铸件的内腔2和铝合金铸件外壳3，其中，铝合金铸件的端部1包括半端面、端面对接孔、高精度孔系和端面。

如图3所示，为图2的内腔局部结构示意图，图中包括：铝合金铸件的内腔型面21和铝合金铸件的内腔安装部件22，铝合金铸件的内腔型面21有多处面积大小不一的内网格曲面，其厚度为2.5mm～3.5mm。

具体的：

铸件毛坯的内腔型面铸造成型，无余量，轮廓度在0.8mm范围内；

铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件的余量，具体包括：

所述端部的端面单边余量为7mm；

所述端部的端框内形单边余量为3.5mm；

所述内腔安装部件的余量为3.5mm；

所述外形轮廓的余量为5.5mm；

所述开口单边余量为4.5mm；

机加工步骤：

基于所述铸件毛坯的形状和第一工艺销孔(3-Φ8H7)，将所述铸件毛坯安装在机床上，并将所述第一工艺销孔从第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔(3-Φ12H7)；

基于所述第二工艺销孔，对所述机床进行一次修正，并将所述第二工艺销孔从第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔(3-Φ14H7)；

对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工；其中，粗加工后的加工余量为1.9mm；

基于所述第三工艺销孔，对所述机床进行二次修正，并将所述第三工艺销孔从第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔(3-Φ14H7)；

在二次修正后，精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸；对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工；其中，半精加工后的加工余量为0.9mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸；

基于所述第四工艺销孔，对所述机床进行三次修正；

在三次修正后，精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，加工螺纹、去除毛刺；获得薄壁异型金属铸件。

典型特征的刀具选择：

1)外轮廓：采用圆鼻铣刀，直径Φ16R1；

2)端面、端框内形、开口：采用Φ10直齿刀；

3)开口内侧安装面：定制T型刀，刀头直径Φ20；

4)内腔安装部件：角度铣头+Φ12R2圆鼻铣刀；

5)高精度孔：铣刀、镗刀、铰刀；

切削参数设计：

表1切削参数

外形轮廓铣削过程：

所述铸件毛坯的外形轮廓包括拱形弧面和平面；

一方面，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的拱形弧面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削。

具体的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的65％，切深为2.5mm。

另一方面，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的拱形弧面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向向直线依次切削。

具体的，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的15％，切深为0.6mm。

检测方案：

外形轮廓度：激光扫描+照相定位测量系统；

壁厚：超声波测厚仪；

高精度孔位置尺寸、形位公差：三坐标测量机+关节臂；

对接孔的尺寸及形位公差：专用对接孔检测工装；

内腔安装部件位置公差、孔位公差等：专用检测工装+关节臂；

其它特征，如孔径、螺纹等：常规人工检测。

利用实验例3的方法加工获得的产品厚度均匀，外形轮廓度合格。

本发明的方法，按照预设形状，铸造获得铸件毛坯，也就是整体铸造成型；为了后续机械加工的质量控制，其中，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件均有余量，所述铸件毛坯的前后端面上分别有一组具有第一尺寸的第一工艺销孔，所述铸件毛坯轮廓度为0.8～1mm。然后，按照后续步骤进铸件毛坯的外形轮廓、端部和内腔安装部件的机加工，具体步骤包括：对所述铸件毛坯进行检测，获得基于所述第一工艺销孔的第一基准修正偏移值；基于所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，将所述第一工艺销孔从所述第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔；对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工，获得第一铸件；其中，粗加工后的加工余量为1.8～2mm；检测所述第一铸件的内外轮廓，获得基于所述第二工艺销孔的第二基准修正偏移值；基于所述第二基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行二次修正，将所述第二工艺销孔从所述第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔；精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸，对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工，其中，半精加工后的加工余量为0.8-0.9mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸，获得第二铸件；检测所述第二铸件的内外轮廓，获得基于所述第三工艺销孔的第三基准修正偏移值；基于所述第三基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行三次修正，将所述第三工艺销孔从所述第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔；精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，获得薄壁异型金属铸件。由于在机加工过程中，粗加工、半精加工和精加工过程中都留有相应的加工余量，且每次加工过后及时根据工艺销孔，对机床进行修正，并及时修正工艺销孔，因此，对于尺寸较大的薄壁异型金属铸件，可在加工过程中尽可能消除微小偏移造成后续加工的累计误差，在保证端部和内腔安装部件加工到位的情况下，还能保证薄壁加工的均匀性，从而保证外形轮廓的轮廓度

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种薄壁异型金属铸件的加工方法，其特征在于，所述方法包括：

按照预设形状，铸造获得铸件毛坯；其中，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件均有余量，所述铸件毛坯的前后端面上分别有一组具有第一尺寸的第一工艺销孔，所述铸件毛坯轮廓度为0.8～1mm；

对所述铸件毛坯进行检测，获得基于所述第一工艺销孔的第一基准修正偏移值；

基于所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，将所述第一工艺销孔从所述第一尺寸扩至第二尺寸，获得第二工艺销孔；

对所述铸件毛坯的端部和外形轮廓进行粗加工，获得第一铸件；其中，粗加工后的加工余量为1.8～2mm；

检测所述第一铸件的内外轮廓，获得基于所述第二工艺销孔的第二基准修正偏移值；

基于所述第二基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行二次修正，将所述第二工艺销孔从所述第二尺寸扩至第三尺寸，获得第三工艺销孔；

精加工所述端部的端框内形、开口和开口内侧安装面至第一预设尺寸，对所述端部的半端面、端面对接孔、高精度孔系、端面和外形轮廓进行半精加工，其中，半精加工后的加工余量为0.8-0.9mm；对所述铸件毛坯的内腔安装凸台精加工至第二预设尺寸，获得第二铸件；

检测所述第二铸件的内外轮廓，获得基于所述第三工艺销孔的第三基准修正偏移值；

基于所述第三基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行三次修正，将所述第三工艺销孔从所述第三尺寸扩至第四尺寸，获得第四工艺销孔；

精加工所述端部的半端面、端面、高精度孔系、端面对接孔和外形轮廓至第三预设尺寸，获得薄壁异型金属铸件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铸件毛坯的端部、外形轮廓和内腔安装部件的余量，具体包括：

所述端部的端面单边余量为7-8mm；

所述端部的端框内形单边余量为3-4mm；

所述内腔安装部件的余量为2-5mm；

所述外形轮廓的余量为5-6mm；

所述开口单边余量为4-5mm。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铸件毛坯的外形轮廓包括弧形面和平面；

所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的弧形面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的竖向直线依次切削。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行粗加工或半精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的60％-70％，切深为1.5～3.5mm。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工，具体包括：

对所述铸件毛坯的弧形面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向直线依次切削；

对所述铸件毛坯的平面，从所述铸件毛坯的上端至下端的环向直线依次切削。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在对所述铸件毛坯的外形轮廓进行精加工时，所述切削的切宽为切削刀具直径的10％-25％，切深为0.5～0.8mm。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一基准修正偏移值，在五轴加工设备上对基准进行一次修正，具体包括：

获取包括所述铸件毛坯的图像数据；

基于所述图像数据，获得所述第一工艺销孔的偏移坐标值；

基于所述偏移坐标值，在五轴加工设备上对所述第一工艺销孔位置进行修正，完成所述一次修正。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述加工的刀具，包括：

圆鼻铣刀，用于对所述外形轮廓进行加工；

直齿刀，用于对所述端面、端框内形和开口进行加工；

T型刀，用于对所述开口内侧安装面进行加工，其中，所述T型刀的直径与所述开口的拐角直径相同。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铸件毛坯的内腔型面铸造成型。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在获得薄壁异型金属铸件之后，所述方法还包括：

利用激光扫描和图像识别，对所述薄壁异型金属铸件的外形轮廓的轮廓度进行检测。

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