CN112276490B - 一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法 - Google Patents

一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法 Download PDF

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Abstract

一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，属于航空航天制造领域。本发明解决了目前现有的翼舱融合舱段加工方法装夹找正困难、加工时效率低、加工易变形以及生产效率低加工精度一致性难以保证的问题。本发明的工艺方案为：本发明的工艺方案为：备料→三维扫描→划线→粗加工基准→粗加工外形内腔→检→时效处理→三维扫描→半精加工外形内腔→检→时效处理→检→精加工外形→精加工内腔→高精度镗孔→荧光检测→成品检→入库。通过本发明的加工方法对翼舱融合舱段进行加工有效提高了翼舱融合舱段外形加工效率及加工稳定性，同时保证了产品的质量。

Description

一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法
技术领域
本发明涉及一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，属于航空航天制造领域。
背景技术
随着航空航天工业的快速发展，对飞行器的性能和可靠性提出了更高的要求，且深刻影响着航空航天产品的设计理念。飞航导弹大型舱段类零件正逐步由圆形、异形结构向翼舱融合结构转变，翼舱融合结构舱段的舱体和翼面铸造合为一个整体，该种结构设计形式的舱段产品气动阻力小、内部容积大、结构重量轻，具有更高的强度和高可靠性；
大型不锈钢翼舱融合舱段属于复杂结构机械加工件，存在外形结构复杂、尺寸大、内腔空间狭窄、加工深度大的特点，由于材料性能、工件毛坯初始应力状态等影响因素，装夹找正困难，加工时颤动大、效率低，普遍存在着加工过程和加工后的变形情况，生产效率低且加工精度一致性难以保证。
综上所述，亟需一种便于装夹、加工效率高、生产效率高且加工精度一致的大型铸造不锈钢翼舱融合舱段的加工方法用以解决上述问题。
发明内容
本发明解决了目前现有的翼舱融合舱段加工方法装夹找正困难、加工时效率低、加工易变形以及生产效率低加工精度一致性难以保证的问题，本发明公开了“一种大型铸造不锈钢翼舱融和舱段加工方法”。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
本发明的技术方案：
一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，包括以下步骤：
步骤一：初步确定粗加工基准；
步骤二：根据粗加工基准及舱段余量分布情况，调平前后端面基准A、B及两侧翼面基准C、D水平，确定中心基准，划两端面加工截止线、象限线、内腔各部分特征加工截止线，按划线找正并加工粗加工基准；
步骤三：粗加工外形内腔；
步骤四：利用振动时效机进行振动时效处理1次；
步骤五：三维扫描并检测舱体外形轮廓度、端面垂直度等形位公差时效前后变化量，分析舱段变形规律，并判断是否需要进行借量调整；
步骤六：对外形内腔进行半精加工，按余量调整后基准进行加工；
步骤七：再次利用振动时效机进行振动时效处理1次，并进一步检测半精加工之后舱段的变形情况，摸索舱段变形规律；
步骤八：精加工舱段外形，利用一种低应力装夹方案，辅助支撑外形翼面位置，轴向固定两端面，提高舱段整体刚性，保证外形加工稳定性；
步骤九：精加工内舱，设计一种三点定位支撑结构的加长型直角铣头，利用加长直角铣头配合五轴加长刀杆进行内腔加工；
步骤十：高精度镗孔，自制加长浮动镗刀，刀杆伸长超过300mm，采用低转速反镗的方式加工舵轴孔，保证孔径公差；
步骤十一：荧光检测并终检舱段所有尺寸，合格后方可入库。
进一步的，所述步骤一中通过三维扫描确定粗加工基准，对舱体内腔外形及翼面进行三维激光扫描检测，兼顾舱体内腔、外形及翼面余量分布情况。
进一步的，所述步骤三中外形内腔均匀留量2mm，主轴转速为1000r/min，进给率为700mm/min，切削深度为1.5mm。
进一步的，所述步骤四和步骤七的振动时效处理持续时间为50min。
进一步的，所述步骤六中内腔、外形及翼面均留量1mm，主轴转速为1500r/min，进给率为1300mm/min，切削深度1mm。
进一步的，所述步骤八中主轴转速为2000r/min，进给率为2500mm/min，切削深度0.3mm。
进一步的，所述步骤八中的一种低应力装夹方案具体为，在翼舱融合舱段两端面基准A和基准B位置增加轴向限位，同时在翼面下方设置多处柔性支撑点，舱体内腔翼面位置采用千斤顶进行支撑，提高整体刚性。
进一步的，所述步骤十中的自制加长浮动镗刀具体为，镗刀为宽刃结构，镗刀两头对称，刀刃方向相反，两刀刃间的尺寸为精镗孔的直径，刀具两侧面光滑平行，镗深孔转速为600r/min，进给率为30mm/min。
本发明的有益效果：
1.通过本发明的一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法加工后提高了翼舱融合舱段外形加工效率及加工稳定性；
2.通过本发明的自制加长浮动镗刀实现了高精度深孔加工，成本低，质量稳定性高；
3.大幅度提升了翼舱融合舱段加工的加工效率，保证了产品的质量。
附图说明
图1为翼舱融和舱段的整体结构示意图；
图2为图1的A向剖视图；
图3为图1的B向视图；
图4为低应力装夹方案的示意图。
图中1-翼面，2-舱体，3-千斤顶。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明的概念。
具体实施方式一：结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，包括以下步骤：
步骤一：初步确定粗加工基准；
步骤二：根据粗加工基准及舱段余量分布情况，调平前后端面基准A、B及两侧翼面1基准C、D水平，确定中心基准，划两端面加工截止线、象限线、内腔各部分特征加工截止线，按划线找正并加工粗加工基准；
步骤三：粗加工外形内腔；
步骤四：利用振动时效机进行振动时效处理1次；
步骤五：三维扫描并检测舱体2外形轮廓度、端面垂直度等形位公差时效前后变化量，分析舱段变形规律，并判断是否需要进行借量调整；
步骤六：对外形内腔进行半精加工，按余量调整后基准进行加工；
步骤七：再次利用振动时效机进行振动时效处理1次，并进一步监测半精加工后舱段变形情况，摸索舱段变形规律；
步骤八：精加工舱段外形，利用一种低应力装夹方案，辅助支撑外形翼面1位置，轴向固定两端面，提高舱段整体刚性，保证外形加工稳定性；
步骤九：精加工内舱，设计一种三点定位支撑结构的加长型直角铣头，利用加长直角铣头配合五轴加长刀杆进行内腔加工；
步骤十：高精度镗孔，自制加长浮动镗刀，刀杆伸长超过300mm，采用低转速反镗的方式加工舵轴孔，保证孔径公差；
步骤十一：荧光检测并终检舱段所有尺寸，合格后方可入库；
具体的，所述步骤一中通过三维扫描确定粗加工基准，对舱体2内腔外形及翼面1进行三维激光扫描检测，兼顾舱体2内腔、外形及翼面1余量分布情况；
具体的，所述步骤三中外形内腔均匀留量2mm，主轴转速为1000r/min，进给率为700mm/min，切削深度为1.5mm；
具体的，所述步骤四和步骤七的振动时效处理持续时间为50min，经过振动时效处理使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候，使材料发生微凉的塑性变形，从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻；
具体的，所述步骤六中内腔、外形及翼面1均留量1mm，主轴转速为1500r/min，进给率为1300mm/min，切削深度1mm；
具体的，所述步骤八中主轴转速为2000r/min，进给率为2500mm/min，切削深度0.3mm；
具体的，所述步骤八中的一种低应力装夹方案具体为，在翼舱融合舱段两端面基准A和基准B位置增加轴向限位，同时在翼面1下方设置多处柔性支撑点，舱体2内腔翼面1位置采用千斤顶3进行支撑，提高整体刚性(如图4所示)；
具体的，所述步骤十中的自制加长浮动镗刀具体为，镗刀为宽刃结构，镗刀两头对称，刀刃方向相反，两刀刃间的尺寸为精镗孔的直径，刀具两侧面光滑平行，镗深孔转速为600r/min，进给率为30mm/min。
本发明的工艺方案为：备料→三维扫描→划线→粗加工基准→粗加工外形内腔→检→时效处理→三维扫描→半精加工外形内腔→检→时效处理→检→精加工外形→精加工内腔→高精度镗孔→荧光检测→成品检→入库。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：初步确定粗加工基准，通过三维扫描确定粗加工基准，对舱体(2)内腔外形及翼面(1)进行三维激光扫描检测，兼顾舱体(2)内腔、外形及翼面(1)余量分布情况；
步骤二：根据粗加工基准及舱段余量分布情况，调平前后端面基准A、B及两侧翼面(1)基准C、D水平，确定中心基准，划两端面加工截止线、象限线、内腔各部分特征加工截止线，按划线找正并加工粗加工基准；
步骤三：粗加工外形内腔；
步骤四：利用振动时效机进行振动时效处理1次；
步骤五：三维扫描并检测舱体(2)外形轮廓度、端面垂直度等形位公差时效前后变化量，分析舱段变形规律，并判断是否需要进行借量调整；
步骤六：对外形内腔进行半精加工，按余量调整后基准进行加工；
步骤七：再次利用振动时效机进行振动时效处理1次，并进一步监测半精加工后舱段变形情况，摸索舱段变形规律；
步骤八：精加工舱段外形，利用一种低应力装夹方案，辅助支撑外形翼面(1)位置，轴向固定两端面，提高舱段整体刚性，保证外形加工稳定性，一种低应力装夹方案具体为，在翼舱融合舱段两端面基准A和基准B位置增加轴向限位，同时在翼面(1)下方设置多处柔性支撑点，舱体(2)内腔翼面(1)位置采用千斤顶(3)进行支撑，提高整体刚性；
步骤九：精加工内舱，设计一种三点定位支撑结构的加长型直角铣头，利用加长直角铣头配合五轴加长刀杆进行内腔加工；
步骤十：高精度镗孔，自制加长浮动镗刀，刀杆伸长超过300mm，采用低转速反镗的方式加工舵轴孔，保证孔径公差；
步骤十一：荧光检测并终检舱段所有尺寸，合格后方可入库。
2.根据权利要求1所述的一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，其特征在于：所述步骤三中外形内腔均匀留量2mm，主轴转速为1000r/min，进给率为700mm/min，切削深度为1.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，其特征在于：所述步骤四和步骤七的振动时效处理持续时间为50min。
4.根据权利要求1所述的一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，其特征在于：所述步骤六中内腔、外形及翼面(1)均留量1mm，主轴转速为1500r/min，进给率为1300mm/min，切削深度1mm。
5.根据权利要求1所述的一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，其特征在于：所述步骤八中主轴转速为2000r/min，进给率为2500mm/min，切削深度0.3mm。
6.根据权利要求1所述的一种大型铸造不锈钢翼舱融合舱段加工方法，其特征在于：所述步骤十中的自制加长浮动镗刀具体为，镗刀为宽刃结构，镗刀两头对称，刀刃方向相反，两刀刃间的尺寸为精镗孔的直径，刀具两侧面光滑平行，镗深孔转速为600r/min，进给率为30mm/min。
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