CN111299968B - 一种多薄壁孔旋转体焊接结构件的加工方法 - Google Patents

一种多薄壁孔旋转体焊接结构件的加工方法 Download PDF

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Abstract

一种多薄壁孔旋转体焊接结构件的加工方法，步骤是：工件焊接与焊后处理，工艺准备与时效处理，工件装夹与磨削加工，镗钻结合与分级精镗，铣钻配合与后续处理。工件焊接与焊后处理时，将薄壁管与架体焊接形成结构件，进行回火去应力。工艺准备与时效处理时，装夹找正零件，粗车左端面、右端面、端面沟槽及内孔。工件装夹与磨削加工时，找正装夹零件，磨左端面、右端面和内孔至最终尺寸。镗钻结合与分级精镗时，先后进行粗镗和精镗调整，粗精镗薄壁孔，一次精镗、二次精镗和三次精镗端面上的均布孔。铣钻配合与后续处理时，加工其他尺寸要素，清理毛刺。本发明具有工艺过程简单、操作方法规范、无需专用工具和加工成本低廉的优点。

Description

一种多薄壁孔旋转体焊接结构件的加工方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及一种多薄壁孔旋转体焊接结构件的加工方法。
背景技术
现有技术中，多薄壁孔旋转体类零件结构由若干薄壁圆筒与其他薄壁零件经过焊接和机械加工而成，此类零件由于组焊件壁薄、结构重量轻、装夹难度大、精度要求高，导致热加工后出现焊接变形，切削加工后形成热变形和振动变形，镗钻加工后产生形位偏差。
发明内容
本发明的目的是要提供一种多薄壁孔旋转体焊接结构件的加工方法，在无需借助专用工具的条件下，直接利用现有的加工中心，它能够有效地改善装夹难度，可靠地保障加工精度，极大地防止加工变形。
本发明的技术方案是：设计一种多薄壁孔旋转体焊接结构件的加工方法，包括以下步骤：工件焊接与焊后处理，工艺准备与时效处理，工件装夹与磨削加工，镗钻结合与分级精镗，铣钻配合与后续处理。
步骤一，工件焊接与焊后处理时，顺序进行校正、焊接和回火处理，校正薄壁管的圆柱度，将多个薄壁管焊接到一个架体上，形成焊接结构件，采用对称焊施焊，氩弧焊打底焊接的厚度不小于3mm，对所述焊接结构件进行回火处理，回火温度400～450℃，保温时间130～140min，随炉空冷至200℃以下。
步骤二， 工艺准备与时效处理时，顺序进行装夹找正、车镗加工、时效处理，在车床上对所述焊接结构件沿轴线进行装夹找正，检查内孔的加工余量，车左端面时预留磨削余量0.5mm，车右端面时预留磨削余量0.5mm，粗镗内孔时预留磨削余量0.5mm，车端面沟槽时沟槽深度加深0.15mm。
步骤三，工件装夹与磨削加工时，顺序进行工件装夹找正、平面磨找平行度、内圆磨找垂直度处理；用电磁吸盘装夹，以右端面定位，找正所述焊接结构件；平面磨床加工时需要保证左端面与右端面的平行度不大于0.02mm；内圆磨床加工时需要保证左端面、右端面与内孔轴线的相互垂直度。
步骤四，镗钻结合与分级精镗时，顺序进行粗镗调整、精镗调整和分级精镗处理；先进行粗镗调整，以右端面定位装夹零件，用均布四个等高块将右端面支撑，允许加铜皮垫实，在左端面上方z1截面和z2截面上找正内孔中心，两次内孔中心偏差<0.03mm，z2截面与z1截面的距离不小于零件总长的2/3，通过试切调整圆周上薄壁孔的起始位置，保证圆周上各薄壁孔加工后壁厚均匀，第一次加工粗镗圆周上各个薄壁孔，为精镗留加工余量0.5mm，第二次加工钻端面上高精度均布孔的预孔并扩孔，为后续加工留加工余量1mm；重新装夹零件，进行精镗调整，以右端面定位装夹零件，用均布四个等高块将右端面支撑，允许加铜皮垫实，在左端面上方z1截面和z2截面上找正内孔中心，两次内孔中心偏差<0.03，z2截面与z1截面的距离不小于零件总长的2/3，通过试切调整圆周上薄壁孔的起始位置，保证圆周上各薄壁孔加工后壁厚均匀，采用小吃刀量分两次进刀，第一次加工精镗圆周上各个薄壁孔至尺寸，第二次加工精镗左端面上的均布孔，并预留加工余量0.2mm；第三次加工精镗左端面⑶上的均布孔至尺寸。
步骤五，铣钻配合与后续处理，利用立式加工中心或者数控铣床/数控钻床钻工件上的其余螺纹底孔，钳工攻制各螺纹孔，清理铁屑，去除毛刺。
本发明由于将若干个薄壁筒焊接到一个架体上，形成整体焊接结构件，对其进行回火处理，因而可以改善装夹难度、消除焊接应力，为后续机械加工提供了一个良好的毛坯状态。同时由于以若干个套筒外壁回转中心及轴线方向装夹找正，车左端面、右端面、端面沟槽及内孔，为后续加工各留置磨削余量，为后续磨削提供了一个良好的装夹定位基准。继而有电磁吸盘装夹找正，磨削左端面、右端面；再以左端面和外圆装夹定位，找正内孔和右端面，磨削内孔，保证了内孔轴线与左端面、右端面的垂直度，为后续镗削加工提供了一个高精度的装夹找正基准，加工过程基准统一且基准精度越来越高，是后续加工保证精度的重要因素。另外由于先后进行粗镗调整和精镗调整，再进行一次精镗、二次精镗、三次精镗加工，因而减小了形位偏差，确保了薄壁孔的壁厚差，提高了尺寸精度，保证了粗糙度。本发明还具有工艺过程简单、操作方法规范、无需配置专用工具和加工成本低廉的优点。
附图说明
图1是本发明所述焊接结构件的示意图。
图2是镗孔时定位找正示意图。
图中，1、架体，2、薄壁管，3、左端面，4、端面沟槽，5、右端面，6、内孔，7、薄壁孔，8、均布孔，9、z1截面，10、z2截面。
具体实施方式
下面根据附图提供的实施例对本发明所述操作过程作进一步说明。
步骤一，工件焊接与焊后处理时，顺序进行校正、焊接和回火处理，校正薄壁管⑵的圆柱度，将多个薄壁管⑵焊接到一个架体⑴上，形成焊接结构件，采用对称焊施焊，氩弧焊打底焊接的厚度不小于3mm，对所述焊接结构件进行回火处理，回火温度400～450℃，保温时间130～140min，随炉空冷至200℃以下。
具体操作是：毛坯为薄壁零件的焊接结构件，焊前将变形大的组焊件进行校正，尤其要保证薄壁管⑵的圆柱度，机加后对薄壁孔⑺的壁厚差要求很高时，焊前校正薄壁管⑵的圆柱度要求也越高。校正完毕后将若干个薄壁管⑵焊接到一个架体⑴上，焊接采用对称焊施焊，用氩弧焊打底焊接，且厚度不小于3mm，保证根部焊透；焊后清理熔渣，打磨焊缝，校正变形。对焊接结构件进行回火处理以消除焊接应力，回火温度400～450℃，保温130～140min，随炉冷却到200℃以下后出炉空冷。
步骤二， 工艺准备与时效处理时，顺序进行装夹找正、车镗加工、时效处理，在车床上对所述焊接结构件沿轴线进行装夹找正，检查内孔⑹的加工余量，车左端面⑶时预留磨削余量0.5mm，车右端面⑸时预留磨削余量0.5mm，粗镗内孔⑹时预留磨削余量0.5mm，车端面沟槽⑷时沟槽深度加深0.15mm。
具体操作是：在车床上，以若干个薄壁管⑵回转中心及轴线方向装夹找正，检查内孔⑹的加工余量是否充足。车左端面⑶，为后续磨削加工留置0.15mm磨削余量，粗镗内孔⑹，对于精度等级9级以上的均为后续加工留置0.5mm磨削余量，车端面沟槽⑷，沟槽深度加深0.15mm；在车床上调头装夹零件，以左端面⑶及外圆定位压紧，找正内孔⑹，车右端面⑸并为后续加工留置0.5mm磨削余量；将零件从机床上拆下，通过时效处理去除机加应力。
步骤三，工件装夹与磨削加工时，顺序进行工件装夹找正、平面磨找平行度、内圆磨找垂直度处理；用电磁吸盘装夹，以右端面⑸定位，找正所述焊接结构件；平面磨床加工时需要保证左端面⑶与右端面⑸的平行度不大于0.02
mm；内圆磨床加工时需要保证左端面⑶、右端面⑸与内孔⑹轴线的相互垂直度。
具体操作是：用电磁吸盘装夹，以右端面⑸定位，找正零件，用平面磨床磨左端面⑶至尺寸，再翻面装夹零件，以左端面⑶定位，磨右端面⑸至尺寸，以此保证左端面⑶与右端面⑸的平行度不大于0.02mm；以右端面⑸及外圆定位压紧，找正内孔⑹及左端面⑶，用内圆磨床磨内孔⑹至尺寸，以此保证左端面⑶、右端面⑸与内孔⑹轴线的垂直度要求，为后续镗削薄壁孔⑺及高精度的均布孔⑻提供良好的基准。
步骤四，镗钻结合与分级精镗时，顺序进行粗镗调整、精镗调整和分级精镗处理；先进行粗镗调整，以右端面⑸定位装夹零件，用均布四个等高块将右端面⑸支撑，允许加铜皮垫实，在左端面⑶上方z1截面⑼和z2截面⑽上找正内孔⑹中心，两次内孔⑹中心偏差<0.03mm，z2截面⑽与z1截面⑼的距离不小于零件总长的2/3，通过试切调整圆周上薄壁孔⑺的起始位置，保证圆周上各薄壁孔⑺加工后壁厚均匀，第一次加工粗镗圆周上各个薄壁孔，为精镗留加工余量0.5mm，第二次加工钻端面上高精度均布孔⑻的预孔并扩孔，为后续加工留加工余量1mm；重新装夹零件，进行精镗调整，以右端面⑸定位装夹零件，用均布四个等高块将右端面⑸支撑，允许加铜皮垫实，在左端面⑶上方z1截面⑼和z2截面⑽上找正内孔⑹中心，两次内孔⑹中心偏差<0.03，z2截面⑽与z1截面⑼的距离不小于零件总长的2/3，通过试切调整圆周上薄壁孔⑺的起始位置，保证圆周上各薄壁孔⑺加工后壁厚均匀，采用小吃刀量分两次进刀，第一次加工精镗圆周上各个薄壁孔⑺至尺寸，第二次加工精镗左端面⑶上的均布孔⑻，并预留加工余量0.2mm；第三次加工精镗左端面⑶上的均布孔⑻至尺寸。
具体操作是：先进行粗镗调整，粗镗各孔与镗钻结合，在立式加工中心上找正装夹零件，以右端面⑸定位装夹零件，用均布四个等高块将右端面⑸支撑，允许加铜皮垫实，在距左端面⑶上方z1=40mm处的z1截面⑼和z2=160mm处的z2截面⑽上找正内孔⑹中心，两次内孔⑹中心偏差＜0.03mm，通过试切调整薄壁孔⑺的起始位置，保证圆周上各薄壁孔⑺加工后壁厚均匀；一次粗镗圆周上各个薄壁孔⑺，为精镗留加工余量0.5mm，二次钻左端面⑶上高精度均布孔⑻的预孔并扩孔，为后续机加留加工余量1mm。加工完毕后，将零件从设备上拆下，释放机加应力。精镗调整与分级精镗，在立式加工中心上找正装夹零件，以右端面⑸定位装夹零件，用均布四个等高块将右端面⑸支撑，允许加铜皮垫实，在距左端面⑶上方z1=40mm处的z1截面⑼和z2=160mm处的z2截面⑽上找正内孔⑹中心，两次内孔⑹中心偏差＜0.03。第一次加工精镗圆周上各个薄壁孔⑺至尺寸，精镗薄壁孔⑺时，吃刀量要小，至少分两次进刀；第二次加工精镗左端面⑶上的高精度均布孔⑻，留加工余量0.2mm；第三次加工精镗左端面⑶上的均布孔⑻至尺寸。
步骤五，铣钻配合与后续处理，利用立式加工中心或者数控铣床/数控钻床钻工件上的其余螺纹底孔，钳工攻制螺纹，去机加毛刺。

Claims (1)

1.一种多薄壁孔旋转体焊接结构件的加工方法，包括以下五个步骤：工件焊接与焊后处理，工艺准备与时效处理，工件装夹与磨削加工，镗钻结合与分级精镗，铣钻配合与后续处理；其特征在于：
步骤一，工件焊接与焊后处理时，顺序进行校正、焊接和回火处理，校正薄壁管⑵的圆柱度，将多个薄壁管⑵焊接到一个架体⑴上，形成焊接结构件，采用对称焊施焊，氩弧焊打底焊接的厚度不小于3mm，对所述焊接结构件进行回火处理，回火温度400～450℃，保温时间130～140min，随炉空冷至200℃以下；
步骤二， 工艺准备与时效处理时，顺序进行装夹找正、车镗加工、时效处理，在车床上对所述焊接结构件沿轴线进行装夹找正，检查内孔⑹的加工余量，车左端面⑶时预留磨削余量0.5mm，车右端面⑸时预留磨削余量0.5mm，粗镗内孔⑹时预留磨削余量0.5mm，车端面沟槽⑷时沟槽深度加深0.15mm；
步骤三，工件装夹与磨削加工时，顺序进行工件装夹找正、平面磨找平行度、内圆磨找垂直度处理；用电磁吸盘装夹，以右端面⑸定位，找正所述焊接结构件；平面磨床加工时需要保证左端面⑶与右端面⑸的平行度不大于0.02mm；内圆磨床加工时需要保证左端面⑶、右端面⑸与内孔⑹轴线的相互垂直度；
步骤四，镗钻结合与分级精镗时，顺序进行粗镗调整、精镗调整和分级精镗处理；先进行粗镗调整，以右端面⑸定位装夹零件，用均布四个等高块将右端面⑸支撑，允许加铜皮垫实，在左端面⑶上方z1截面⑼和z2截面⑽上找正内孔⑹中心，两次内孔⑹中心偏差<0.03mm，z2截面⑽与z1截面⑼的距离不小于零件总长的2/3，通过试切调整圆周上薄壁孔⑺的起始位置，保证圆周上各薄壁孔⑺加工后壁厚均匀，第一次加工粗镗圆周上各个薄壁孔，为精镗留加工余量0.5mm，第二次加工钻端面上高精度均布孔⑻的预孔并扩孔，为后续加工留加工余量1mm；重新装夹零件，进行精镗调整，以右端面⑸定位装夹零件，用均布四个等高块将右端面⑸支撑，允许加铜皮垫实，在左端面⑶上方z1截面⑼和z2截面⑽上找正内孔⑹中心，两次内孔⑹中心偏差<0.03mm，z2截面⑽与z1截面⑼的距离不小于零件总长的2/3，通过试切调整圆周上薄壁孔⑺的起始位置，保证圆周上各薄壁孔⑺加工后壁厚均匀，采用小吃刀量分两次进刀，第一次加工精镗圆周上各个薄壁孔⑺至尺寸，第二次加工精镗左端面⑶上的均布孔⑻，并预留加工余量0.2mm；第三次加工精镗左端面⑶上的均布孔⑻至尺寸。
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