CN111842931A - 一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法 - Google Patents

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杨龙
杜璠
殷君
吴海均
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Abstract

本发明公开了一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,车削零件外侧形状时,采用8点对称压紧方式从内侧搭工艺压边方式固定零件;车削零件内侧形状时,采用翻压板方式转换装夹位置,采用8点对称压紧方式从外侧搭工艺压边方式固定零件;在半精车过程和精车过程同样采用8点对称压紧方式,采用翻压板方式内侧外侧均匀除去材料。本发明仅需使用现有的通用压板、螺杆装夹零件,不需要制造专用的辅助夹具,不需要调整加工设备;本发明装夹和松、紧压板步骤简单;本发明采用翻压板方式,保证了定位基准的一致性,同时能够提高装夹效率,缩短装夹时间;本发明针对超大直径薄壁回转类零件的变形控制效果较好,精加工后零件的变形小。

Description

一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域,尤其涉及一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法。
背景技术
大直径铝合金薄壁零件具有重量轻、节约材料、结构紧凑的优点,因此在航天领域有着较广泛的应用。但是薄壁零件存在刚性差、强度弱、加工过程中极易变形,难以保证加工精度。广泛的应用。但是薄壁零件存在刚性差、强度弱、加工过程中极易变形,难以保证加工精度。
影响零件变形的主要因素有受力变形和振动变形。在零件装夹过程中,夹紧力极易导致薄壁零件变形,装夹方式的刚性不足易引起振动变形。针对这两个因素,目前多通过选择合理的装夹方式,减少零件受力和振动控制变形。主要通过设计辅助工装,配合使用通用压板方式装夹零件。根据零件形状,设计夹具支撑零件内侧或固定外侧,加工过程中通过提供内侧支撑或外侧约束控制零件变形;同时在内、外侧端面上使用压板,采用三点压紧的方式固定零件。
上述方式是常用的变形控制方法,可有效地固定零件,减少夹紧力和振动引起的零件变形。但是该方法的适应对象多为直径≤1000mm的薄壁零件,对于直径>3000mm的超大直径环形薄壁零件,该方法存在以下几点问题:
(1)零件尺寸特别大,设计辅助夹具成本高,且夹具吊运过程存在较大的安全隐患;
(2)设计辅助夹具对数控车床的工作台尺寸要求较高,使用通用的4米转台立车并不能保证有效的放置辅助夹具,需要定制大尺寸转台数控立车,该方法成本太高,不经济。
(3)小零件使用三点压紧方式可以有效固定,但对于超大直径零件,需要增加夹紧点数量,夹紧点的数量不合适极易导致夹紧力和振动变形变大,零件的变形控制更加困难。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点,本发明提出了一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,该方法通过使用压板固定零件,加工过程中通过松、紧压板方式释放零件内应力,达到有效控制零件变形的目的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,包括如下步骤:
步骤一、车削零件外侧形状时,采用8点对称压紧方式从内侧搭工艺压边方式固定零件;
步骤二、车削零件内侧形状时,保持步骤一的装夹状态,采用翻压板方式转换装夹位置,采用8点对称压紧方式从外侧搭工艺压边方式固定零件;
步骤三、在半精加工过程中,重复进行内外侧压板的翻转,直至完成半精车过程;
步骤四、精车过程同样采用8点对称压紧方式,采用翻压板方式内侧外侧均匀除去材料。
与现有技术相比,本发明的积极效果是:
1、本发明仅需使用现有的通用压板、螺杆装夹零件,不需要制造专用的辅助夹具,不需要调整加工设备, 因此不需要额外费用投入,节省制造成本。
2、本发明装夹和松、紧压板步骤简单,对工人的技能要求较低,工人按规定顺序装夹和紧、松压板即可完成,不需对工人进行额外的培训,易掌握易操作。
3、本发明采用翻压板方式,保证了定位基准的一致性,同时能够提高装夹效率,缩短装夹时间。
4、本发明针对超大直径薄壁回转类零件的变形控制效果较好,精加工后零件的变形小。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1为毛坯装夹示意图;
图2为图1的I处的放大示意图;
图3为图1的A-A剖视图;
图中附图标记为:1:车床工作台;2:毛坯;3:装夹槽(兼排屑槽);4:压板;5:螺母;6:通用螺杆;7:垫块;8:内侧工艺压边;9:外侧工艺压边。
具体实施方式
本发明的关键特征有2点:
1、本发明控制零件变形的重要措施之一是在精加工过程中,在单边1mm~2mm余量时,对称松开零件所有压板,持续1 min ~2min,短暂释放零件内应力,然后对称拧紧全部压板,继续精加工零件。
2、本发明采用的8点对称压紧方式适用于大直径和超大直径零件的装夹,该压紧方式引起的振动变形比受夹紧力变形小得多,可以有效的控制零件的受力变形。
本发明需使用8套尺寸相同的压板及配套螺杆,垫块8块,垫片若干,加工方法如下:
1、车削毛坯外侧时,采用8点对称压紧方式从内侧采用顶活的方式装夹。装夹分4组进行,2套压板及配套螺杆为1组,第一步固定压板,第二步拧紧压板,压板装夹顺序为:对称装1组压板,90°方向对称装第2组压板,45°方向对称装第3组压板,45°方向对称装第4组压板,重复上述顺序拧紧压板。加工过程中,根据零件形状预留工艺压边。
2、车削内侧形状时,采用翻压板方式进行内、外侧装夹的转换,既能保证基准和位置正确,同时可实现快速的装夹。按上述顺序依次翻压板。翻压板过程首先松压板,翻转到外侧,搭在外侧工艺压边上,拧紧,然后翻下一个压板。重复上述翻转压板过程,完成零件粗加工、半精加工的车削。
3、精加工过程中,在单边1mm~2mm余量时,按装夹顺序对称松开零件所有压板,持续1 min ~2min,短暂释放零件内应力,然后按装夹顺序对称固定、拧紧全部压板,继续精加工零件。
下面将结合附图和具体实施例对本发明作详细的描述:
步骤一、装夹毛坯零件
如图1和图2所示,在毛坯状态下车削外侧形状,采用8点对称压紧方式从内侧采用顶活的方式装夹。装夹分四组进行,两套压板4及配套通用螺杆6、螺母5为一组。
第一步、按顺序对称固定压板4:
将一组通用螺杆6对称放入装夹槽3中,搭上压板4(压板4一端搭在内侧工艺压边8上,另一端搭在垫块7上,根据工艺压边和垫块厚度,采用在工艺压边或垫块上增加若干垫片的方式确保压板4与车床工作台1的台面平行),拧上螺母5固定压板。对称装夹完一组压板后,再在第一组压板的90°方向对称装第二组压板,然后在第二组压板的两个45°方向分别对称装第三组和第四组压板。
第二步、紧固压板:
按第一步的压板固定顺序依次拧紧螺母5对每组压板进行紧固。
步骤二、车削外侧形状
第一次加工零件外侧、内侧形状时,根据零件材料余量预留10mm厚工艺压边(如图3中的内侧工艺压边8和外侧工艺压边9)。加工零件外侧形状时,如图3所示,采用8点对称压紧方式从内侧搭工艺压边8方式固定零件。装夹顺序同步骤一。
步骤三、车削内侧形状
车削内侧形状时,首先保持步骤二(即图3所示)的装夹状态,然后采用翻压板的方式,转换装夹位置。按步骤一顺序,依次将内侧压板松开,翻转到外侧,搭外侧工艺压边9,固定并拧紧。在半径加工过程中,多次进行内外侧压板的翻转,完成半精车过程。
步骤四、精车过程零件内应力释放
精车过程同样采用8点对称压紧方式,采用翻压板方式内侧外侧均匀除去材料。精车过程中,在单边余量1.5mm余量时,松零件所有压板1min,短暂释放零件内应力,松压板时,内侧或外侧压装零件均可进行。

Claims (9)

1.一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:包括如下步骤:
步骤一、车削零件外侧形状时,采用8点对称压紧方式从内侧搭工艺压边方式固定零件;
步骤二、车削零件内侧形状时,保持步骤一的装夹状态,采用翻压板方式转换装夹位置,采用8点对称压紧方式从外侧搭工艺压边方式固定零件;
步骤三、在半精加工过程中,重复进行内外侧压板的翻转,直至完成半精车过程;
步骤四、精车过程同样采用8点对称压紧方式,采用翻压板方式内侧外侧均匀除去材料。
2.根据权利要求1所述的一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:所述8点对称压紧方式是指装夹分4组进行,2套压板及配套通用螺杆和螺母为1组。
3.根据权利要求2所述的一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:所述8点对称压紧方式包括如下步骤:
第一步、按顺序对称固定每组压板:
将一组通用螺杆对称放入装夹槽中,搭上压板,拧上螺母对压板进行固定;对称装夹完一组压板后,再在第一组压板的90°方向对称装夹第二组压板,然后在第二组压板的两个45°方向分别对称装夹第三组和第四组压板;
第二步、紧固压板:
按第一步的压板固定顺序依次拧紧螺母对每组压板进行紧固。
4.根据权利要求3所述的一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:所述压板的一端搭在工艺压边上,另一端搭在垫块上。
5.根据权利要求4所述的一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:根据工艺压边和垫块的厚度,采用在工艺压边或垫块上增加若干垫片的方式确保压板与车床工作台的台面平行。
6.根据权利要求5所述的一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:所述翻压板的方式为:首先松第一组压板,翻转到零件的另一侧,搭在零件该侧的工艺压边上,拧紧,然后按顺序翻下一组压板。
7.根据权利要求1所述的一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:第一次加工零件外侧、内侧形状时,根据零件材料余量预留10mm厚工艺压边。
8.根据权利要求7所述的一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:所述工艺压边包括内侧工艺压边和外侧工艺压边。
9.根据权利要求7所述的一种超大直径薄壁环形锻铝零件的数控加工方法,其特征在于:精车过程中,在单边1mm~2mm余量时,对称松开零件所有压板,持续1 min ~2min,以释放零件内应力,然后对称紧固全部压板,继续精加工零件。
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