CN112139761B - 一种控制大型铝合金壁板零件加工变形的数控加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了、一种控制大型铝合金壁板零件加工变形的数控加工方法，包括以下步骤：1）在加工之前，对零件毛坯的变形情况进行测量，确定零件毛坯凹面和凸面；2）对以零件毛坯的凹面进行修面，使得零件毛坯的凹面出现轻微回弹，并将零件毛坯的凹面作为大型铝合金壁板零件的光面；3）以零件毛坯的凸面作为大型铝合金壁板零件的框面，然后对其进行加工，使得零件毛坯凸面的框架成型，获得大型铝合金壁板零件。本发明利用毛坯本身的变形量抵消部分零件加工后的变形量，减小光面与框面间的材料去除量间的差距，从而减小零件加工后向框面的翘曲变形，降低后续滚弯成形加工难度，提高滚弯效率，缩短大型壁板类零件的制造周期，适宜广泛推广应用。

Description

一种控制大型铝合金壁板零件加工变形的数控加工方法

技术领域

本发明涉及铝合金切削加工技术领域，具体是指一种控制大型铝合金壁板零件加工变形的数控加工方法。

背景技术

铝合金壁板类零件是一种重要的飞机结构件，其典型结构形式一面光面、一面框面，零件长、宽方向尺寸大而厚度方向尺寸很小。随着飞机性能的提升，壁板类零件正向大型化、高精度方向发展，随之带来数控加工难度的提升。在现有的数控加工方法下，壁板类零件的装夹方案均采用真空吸附工装为主、压板压紧为辅的装夹方式，数控加工顺序为光面修面-框面粗加工-框面精加工，光面修面后翻面作为加工基准面，框面粗精加工设置在同一工序，数控加工结束后进行滚弯成形。数控加工结束去除装夹后，壁板零件出现较大翘曲变形，其变形规律呈现为框面两侧向上翘曲、中部下凹的弧形。较大的翘曲变形量给壁板零件后续的滚弯成形带来了较大的加工难度，使得滚弯成形效率低，零件总体加工周期增加。

壁板零件由于其一面光面、一面框面的结构特点，如图1，图2所示，其框面的材料去除量远大于光面，导致加工后零件向材料去除多的一面即框面翘曲变形。壁板类零件的毛坯为大尺寸薄板料，由于长宽方向尺寸大、厚度过薄，毛坯板料本身存在一定的翘曲变形，如图3所示，现有的加工方法中并没有对毛坯的初始变形情况进行区分，这对零件数控加工后的最终变形同样存在一定的影响。

在现有的铝合金壁板类零件的数控加工中，对加工过后零件变形过大的问题考虑较少，往往依赖于后续的滚弯成形，给滚弯工序造成了极大地困扰。因此，需要对现有加工方法进行改进，降低数控加工后的变形量，降低后续滚弯成形的加工难度，提高滚弯效率，从而达到缩短加工周期的目的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效控制大型壁板类零件的加工变形，降低后续滚弯成形的加工难度，提高滚弯效率，缩短大型壁板类零件制造周期的数控加工方法。

本发明通过下述技术方案实现：一种控制大型铝合金壁板零件加工变形的数控加工方法，包括以下步骤：

（1）在加工之前，对零件毛坯的变形情况进行测量，确定零件毛坯凹面和凸面；

（2）对以零件毛坯的凹面进行修面，使得零件毛坯的凹面出现轻微回弹，并将零件毛坯的凹面作为大型铝合金壁板零件的光面；

（3）以零件毛坯的凸面作为大型铝合金壁板零件的框面，然后对其进行加工，使得零件毛坯凸面的框架成型，从而获得经过变形情况得到极大改善的大型铝合金壁板零件。

本技术方案的工作原理为，选择零件毛坯的凹型面（A面）为壁板零件的光面，修面后作为加工基准面，然后以零件毛坯的凸型面（B面）为框面进行粗、精加工。这样在加工框面时，零件毛坯本身为中部向上拱起，与壁板零件加工后的两端翘起中部下凹的变形方式相反，可以利用零件毛坯的变形量抵消部分零件加工后的变形量，从而减少零件加工的翘曲变形。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（2）中，对以零件毛坯的凹面进行修面之前，需要对零件毛坯的光面和框面的加工余量进行分配，在满足加工的前提下，增加零件毛坯光面的加工余量，减小零件毛坯框面的加工余量。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面之前，需要在零件毛坯的凸面加工出相互交错的多道应力释放槽。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面之前，以零件毛坯的光面为定位基准面进行零件毛坯框面的加工。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面的过程中，采用分区域轴向分层加工，将零件毛坯不同区域的轴向方向上的同一层全部加工完毕后，再对下一层的所有区域进行加工。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面的过程中，各区域间相同轴向深度的各层之间加工顺序是随机的。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面的过程包括先对对零件毛坯的凸面进行粗加工，然后对零件毛坯的凸面进行精加工，从而获得具有完整框面的大型铝合金壁板零件。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

（1）本发明利用毛坯本身的变形量抵消部分零件加工后的变形量；减小光面与框面间的材料去除量间的差距，从而减小零件加工后向框面的翘曲变形；

（2）本发明在框面粗加工之初先铣出应力释放槽，提前释放毛坯内部残余应力，减少加工过程中毛坯残余应力释放对零件变形的影响；

（3）本发明对两面加工余量进行分配时，在满足加工的前提下，增加光面加工余量，减少框面加工余量，使光面加工余量大于框面，减小两面材料去除量间的差距，从而减小零件加工后的向框面翘曲变形；

（4）本发明采用分区域分层轴向加工，减缓毛坯残余应力的释放速度，可以控制加工过程中毛坯内部残余应力均匀无序的释放，避免单区域完全加工后再加工下一区域引起的毛坯残余应力集中释放，可以减缓毛坯残余应力的释放速度，从而减小加工过程中毛坯残余应力释放对零件变形的影响；

（5）本发明可以有效控制大型壁板类零件的加工变形，降低后续滚弯成形的加工难度，提高滚弯效率，缩短大型壁板类零件的制造周期，适宜广泛推广应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为本发明所述大型铝合金壁板零件的光面结构示意图；

图2为本发明所述大型铝合金壁板零件的框面结构示意图；

图3为本发明所述大型铝合金壁板零件的剖面结构示意图；

图4为本发明所述大型铝合金壁板零件的原理示意图；

图5为本发明所述大型铝合金壁板零件中加工余量示意图；

图6为为本发明所述大型铝合金壁板零件毛坯的加工之前的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

为使本发明的目的、工艺条件及优点作用更加清楚明白，结合以下实施实例，对本发明作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内，此处所描述的具体实施实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本实施例提供一种控制大型铝合金壁板零件加工变形的数控加工方法，具体包括以下步骤：

（1）在加工之前，对零件毛坯的变形情况进行测量，确定零件毛坯凹面和凸面；

（2）对以零件毛坯的凹面进行修面，使得零件毛坯的凹面出现轻微回弹，并将零件毛坯的凹面作为大型铝合金壁板零件的光面；

（3）以零件毛坯的凸面作为大型铝合金壁板零件的框面，然后对其进行加工，使得零件毛坯凸面的框架成型，从而获得经过变形情况得到极大改善的大型铝合金壁板零件。

具体实施过程，如图4所示，选择凹型面（A面）为壁板零件的光面，修面后作为加工基准面，然后以凸型面（B面）为框面进行粗、精加工。这样在加工框面时，毛坯本身为中部向上拱起，与壁板零件加工后的两端翘起中部下凹的变形方式相反，可以利用毛坯的变形量抵消部分零件加工后的变形量，从而减少零件加工的翘曲变形。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述步骤（2）中，对以零件毛坯的凹面进行修面之前，需要对零件毛坯的光面和框面的加工余量进行分配，如图5所示，在满足加工的前提下，增加零件毛坯光面的加工余量，减小零件毛坯框面的加工余量。

对两面加工余量进行分配时，在满足加工的前提下，增加光面加工余量D1，减少框面加工余量D2，使光面加工余量D1大于框面D2，减小两面材料去除量间的差距，从而减小零件加工后的向框面翘曲变形。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面之前，需要在零件毛坯的凸面加工出相互交错的多道应力释放槽。如图6所示，对零件进行框面粗加工时。粗加工开始之初，首先在框面上加工出相互交错的多道应力释放槽用以释放毛坯残余应力。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面之前，以零件毛坯的光面为定位基准面进行零件毛坯框面的加工。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面的过程中，采用分区域轴向分层加工，将零件毛坯不同区域的轴向方向上的同一层全部加工完毕后，再对下一层的所有区域进行加工。将零件毛坯的凸面加工成框面的过程中，各区域间相同轴向深度的各层之间加工顺序是随机的。在零件框面粗精加工时，整体上采用分区域轴向分层加工，将零件不同区域的轴向方向上的同一层全部加工完毕后再对下一层的所有区域进行加工，且各区域间相同轴向深度的各层之间加工顺序是随机的。采用此加工策略，可以控制加工过程中毛坯内部残余应力均匀无序的释放，避免单区域完全加工后再加工下一区域引起的毛坯残余应力集中释放，可以减缓毛坯残余应力的释放速度，从而减小加工过程中毛坯残余应力释放对零件变形的影响。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例6：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面的过程包括先对对零件毛坯的凸面进行粗加工，然后对零件毛坯的凸面进行精加工，从而获得具有完整框面的大型铝合金壁板零件。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (2)

1.一种控制大型铝合金壁板零件加工变形的数控加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在加工之前，对零件毛坯的变形情况进行测量，确定零件毛坯凹面和凸面；

（2）对以零件毛坯的凹面进行修面，使得零件毛坯的凹面出现轻微回弹，并将零件毛坯的凹面作为大型铝合金壁板零件的光面；

（3）以零件毛坯的凸面作为大型铝合金壁板零件的框面，然后对其进行加工，使得零件毛坯凸面的框架成型，从而获得经过变形情况得到极大改善的大型铝合金壁板零件；所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面之前，需要在零件毛坯的凸面加工出相互交错的多道应力释放槽；

所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面之前，以零件毛坯的光面为定位基准面进行零件毛坯框面的加工；所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面的过程中，采用分区域轴向分层加工，将零件毛坯不同区域的轴向方向上的同一层全部加工完毕后，再对下一层的所有区域进行加工；所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面的过程中，各区域间相同轴向深度的各层之间加工顺序是随机的；所述步骤（3）中，将零件毛坯的凸面加工成框面的过程包括先对零件毛坯的凸面进行粗加工，然后对零件毛坯的凸面进行精加工，从而获得具有完整框面的大型铝合金壁板零件。

2.根据权利要求1所述的一种控制大型铝合金壁板零件加工变形的数控加工方法，其特征在于，所述步骤（2）中，对以零件毛坯的凹面进行修面之前，需要对零件毛坯的光面和框面的加工余量进行分配，在满足加工的前提下，增加零件毛坯光面的加工余量，减小零件毛坯框面的加工余量。

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