CN112643235A - 一种变截面大型零件成型工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变截面大型零件成型工艺方法，工艺步骤包括：零件模型分段，对所述变截面大型零件的设计模型按照外形和/或尺寸分类，确定分界面，按照所述分界面对所述设计模型进行分段，得到分段模型；下料及粗加工，选择坯料下料，并对所述坯料进行粗加工，得到粗加工零件；粗加工零件拼接安装，将待连接的两个所述粗加工零件的对接面对接在一起，并将两个所述粗加工零件连接固定，得到拼接件；拼接件焊接，对所述拼接件的所述对接面进行焊接，得到焊接件；焊接件精加工，对所述焊接件进行精加工，完成零件加工。本发明通过将变截面大型零件分成截面不同的部分，一定程度上降低加工成本、提高原料利用率。
Description
技术领域
本申请属于零件制造技术领域，尤其涉及一种变截面大型零件成型工艺方法。
背景技术
现有技术中，变截面大型零件加工时，一般采取整体加工的方法，经常无法选择合适的常用胚料，选材过程会耗费时间，即使有常用型材，采用常规型材整体加工时，由于大型零件的尺寸过大或形状不规则，造成浪费原材料，一定程度上增加加工过程的材料成本。
综上所述，现有技术的大型零件加工中存在原材料利用率低和时间、加工成本高的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，提出一种提高原材料利用率、降低加工成本的工艺方法是非常必要的。本发明提供了一种变截面大型零件成型工艺方法，可应用于航天、航空、船舶等型号产品零部件的制造技术领域，用于大尺寸变截面大型零件的加工。
为解决上述技术问题，实现本发明目的，本发明提供的一种变截面大型零件成型工艺方法,包括以下步骤：
零件模型分段，对所述变截面大型零件的设计模型按照外形和/或尺寸分类，确定分界面，按照所述分界面对所述设计模型进行分段，得到分段模型；
下料及粗加工，按所述分段模型的外形和/或尺寸选择坯料下料，并对所述坯料进行粗加工，得到粗加工零件；
粗加工零件拼接安装，将待连接的两个所述粗加工零件的对接面对接在一起，并将两个所述粗加工零件连接固定，得到拼接件；
拼接件焊接，对所述拼接件的所述对接面进行焊接，得到焊接件；
焊接件精加工，对所述焊接件进行精加工，完成零件加工，得到最终成型的所述变截面大型零件。
进一步地，所述分界面为径向分界面，以所述分界面所划分的相邻的两段所述分段模型的截面尺寸不同。
进一步地，所述下料及粗加工步骤中，对所述坯料进行粗加工，具体包括：对所述坯料的外形和/或尺寸进行粗加工，并预留加工余量。
进一步地，所述下料及粗加工步骤，还包括：在所述对接面上加工对接接口并倒角，以进行拼接安装。
进一步地，所述对接接口为凸台及与所述凸台相匹配的凹槽，所述凸台和所述凹槽分别加工在待连接的两个所述粗加工零件上。
进一步地，所述粗加工零件拼接安装中，将待连接的两个所述粗加工零件的对接面对接在一起，具体包括：将待连接的两个所述粗加工零件上的所述凸台插入所述凹槽中，完成对接面对接，并且两个所述对接面的倒角处形成环形缺口。
进一步地，：所述粗加工零件拼接安装中，在完成对接面对接之后，还包括：在待连接的所述凸台和所述凹槽上打销孔，所述销孔用于安装连接销。
进一步地，所述粗加工零件拼接安装中，将两个所述粗加工零件连接固定，具体包括：通过两个以上连接销将待连接的两个所述粗加工零件连接固定，所述连接销穿过所述凹槽、并伸入所述凸台中。
进一步地，在完成对接面对接之后，在待连接的所述凸台和所述凹槽上打销孔之前，所述粗加工零件拼接安装还包括：在所述对接面上进行点焊定位，以连接所述凸台和所述凹槽。
进一步地，所述拼接件焊接，具体包括：对所述拼接件的所述对接面的各个所述环形缺口进行焊接，并使焊接后的所述对接面留有焊接余高。
由上述技术方案可知，本发明提供的一种变截面大型零件成型工艺方法，通过对所述变截面大型零件的模型按照外形和/或尺寸分类，确定科学合理的径向分界面后得到分段模型，将变截面大型零件划分成截面尺寸不同的多段模型零件，方便对各段进行单独加工；按所述分段模型的外形和/或尺寸选择坯料进行分段模型下料及粗加工，得到粗加工零件，由于各段模型零件是根据截面尺寸而进行划分，故而在一段模型零件中，各处的截面尺寸大致相等，因此大大提高坯料的材料利用率；将各段所述粗加工零件的对接面进行零件拼接安装，得到拼接件；对所述拼接件的所述对接面进行零件焊接，得到焊接件；零件焊接完成后，对所述焊接件进行精加工，完成零件加工，得到最终成型的变截面大型零件。与传统的整体加工相比，本发明提供的一种变截面大型零件成型工艺方法由于将大型零件分成了多段单截面零件和/或变截面但截面尺寸相差不大的零件，有效避免大型零件尺寸过大或形状不规则，加工过程造成浪费原材料的问题，一定程度上减少加工过程的材料成本以及选材的时间成本。
与现有技术相比，本发明提供的变截面大型零件成型工艺方法，只要满足分界面处的两个分段模型的截面尺寸不同即可，截面尺寸相差较小的两个相邻零件既可选择整体加工，也可采用本发明提供的变截面大型零件成型工艺方法进行分段加工，截面尺寸相差较大的变截面大型零件采用本发明提供的变截面大型零件成型工艺方法能有效解决传统整体加工中原材料利用率低和时间、加工成本高的问题。
附图说明
图1为本发明实施例中变截面大型零件模型的结构示意图；
图2为本发明实施例中分段后的第一段零件结构示意图；
图3为本发明实施例中分段后的第二段零件结构示意图；
图4为本发明实施例中分段后的第三段零件结构示意图；
图5为本发明实施例中分段后的第四段零件结构示意图；
图6为本发明实施例中各粗加工零件拼接安装示意图。
附图标记说明：001-第一变截面；002-第二变截面；003-第三变截面；004-第四变截面；005-第五变截面；1-第一段零件；2-连接销；3-第二段零件；4-第三段零件；5-第四段零件；6-凸台；7-凹槽；8-倒角；9-环形缺口。
具体实施方式
为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作进一步详细描述。
为了解决传统整体加工中原材料利用率低和时间、加工成本高的问题，本发明提供了一种变截面大型零件成型工艺方法，基本发明构思如下：
一种变截面大型零件成型工艺方法，工艺步骤包括：
零件模型分段，对所述变截面大型零件的设计模型按照外形和/或尺寸分类，确定分界面，按照所述分界面对所述设计模型进行分段，得到分段模型；
下料及粗加工，按所述分段模型的外形和/或尺寸选择坯料下料，并对所述坯料进行粗加工，得到粗加工零件；
粗加工零件拼接安装，将待连接的两个所述粗加工零件的对接面对接在一起，并将两个所述粗加工零件连接固定，得到拼接件；
拼接件焊接，对所述拼接件的所述对接面进行焊接，得到焊接件；
焊接件精加工，对所述焊接件进行精加工，完成零件加工，得到最终成型的所述变截面大型零件。
本发明提供的变截面大型零件成型工艺方法，由于将大型零件分成了多段单截面零件和/或变截面但截面尺寸相差不大的零件，有效避免大型零件尺寸过大或形状不规则，加工过程造成浪费原材料的问题，一定程度上减少加工过程的材料成本以及选材的时间成本。
下面以一具体零件为例，结合附图和实施例对本发明的内容进行详细描述：
图1所示为需要加工成型的变面大型零件，由零件模型可以看出共有五个尺寸变化较大的变截面即：第一变截面001、第二变截面002、第三变截面003、第四变截面004和第五变截面005，即有五个变截面两侧端面的横截面尺寸明显不同，例如，截面尺寸的差值在10mm以上。由图1可知，零件在第四变截面004和第五变截面005之间的部分在轴向尺寸上与整体零件相比较小且与前端后端部分在截面尺寸在相差不大。
为加工上述零件，本实施例中，一种变截面大型零件成型工艺方法，包括如下步骤：
零件分段，对变截面大型零件进行可行分类确定科学合理的径向分界面并分段，以将变截面大型零件分成截面不同的部分，分类方法可以外形和/或尺寸等为出发点。
本实施例中，径向分界面即为零件横截面，以分界面所划分的相邻的两段分段模型的截面尺寸不同。而分界面的确定除了考虑分界面两侧的横截面尺寸不同外，也需要考虑分段模型的轴向尺寸，当一个分界面处的两个相邻零件截面尺寸相差较小，且其至少一个零件的轴向加工尺寸也较小，使得分段加工、拼接安装和焊接过程较整体加工显得更繁琐不便操作时，可以选择不分段将这两段相邻零件作为一个整体加工。所以根据此零件的外形结构特点及常用材料规格尺寸，考虑轴向加工尺寸，将第一变截面001、第二变截面002、第三变截面003和第五变截面005作为最终分界面，这四个分界面将此零件分成了截面直径不同的四段零件。
按各分段模型的外形尺寸选择合适的坯料，并考虑各分段模型的对接问题，进行分段模型的坯料下料并对坯料进行粗加工，具体包括：对坯料的外形和/或尺寸进行粗加工并预留加工余量，以保证满足后续焊接变形控制；在各分段零件的端面加工对接接口，以进行后续拼接安装，在保证满足后续焊接变形控制的情况下尽量减小加工工作量。对对接接口的结构不做限定，只要能通过对接接口嵌合连接分段零件即可。
为实现最佳连接效果，本实施例中优选地，对接面为凸台6及尺寸与凸台6相匹配的凹槽7，所述凸台6和所述凹槽7分别加工在待连接的两个粗加工零件上。各段粗加工零件外形及尺寸见图2-图5所示，第一段零件1上加工有凹槽7，第二段零件3两端均加工有凸台6，第三段零件4左端加工有凹槽7、右端加工有凸台6，第四段零件5左端加工有凹槽7，所述凹槽7和凸台6两两尺寸匹配。
对坯料进行粗加工时，还需要考虑焊接问题，所以加工对接接口时在对接面加工有倒角8，如图2-图5所示。由于倒角8也在对接面处完成拼接，所以拼接安装后得到的拼接件在对接面有环形缺口9，如图6所示。
为解决一般的拼接焊接成型工艺可靠性不高且存在无法检测的问题，本实施例中，粗加工零件拼接安装将各段粗加工零件的对接面对接在一起，并通过两个以上连接销2将粗加工零件两两连接固定，得到拼接件；拼接安装时，将待连接的两个粗加工零件上的凸台插入凹槽中，凸台6嵌入凹槽7中并与凹槽7配合连接，完成对接面对接。本实施例中，在完成对接面对接后，粗加工零件拼接安装还包括在配合拼接后待固定连接的凸台6和凹槽7上打销孔，用于安装连接销2，具体为：将粗加工零件的各对接面的凸台6和凹槽7拼接组合后，在对接面的周向均匀打销孔并安装连接销2，两个以上连接销2在对接面周向上呈辐射状分布；销孔深度需要满足能连接对接接口的凸台6和凹槽7，使连接销2穿过所述凹槽7并伸入所述凸台6中，实现粗加工零件间的拼接安装和定位固定。
为提高成型零件的可靠性，根据零件分解后各分界面的载荷情况，选择合适的连接销2数量及连接销2规格，以保证销安装后的组合抗剪能力不低于截面载荷的1.5倍。连接销2均匀径向安装在两个分段零件对接面的周向，呈辐射状分布。各段粗加工零件拼接安装的示意图见图6，通过连接销连接对接接口的凸台6和凹槽7，固定拼接各段粗加工零件。
为避免打孔过程中震动带来的对接面脱离和打孔偏移的问题，在完成对接面对接后、在待连接的凸台6和凹槽上7打销孔之前，粗加工零件拼接安装还包括：在对接面上进行点焊定位，以连接凸台6和凹槽7、确保打孔精度及安装定位，进一步保证零件质量。通过连接销与焊接两种连接方式叠加作用，进一步提高可靠性和成型后零件使用过程的安全性。
拼接件焊接，对拼接件对接面的各个环形缺口9进行焊接，并使焊接后的所述对接面和环形缺口9留有余高，得到焊接件，以使焊接后的对接面满足尺寸要求，以便后续精加工。
焊接件精加工，焊接完毕后，对焊接件进行精加工，完成零件加工。
本发明提供的一种变截面大型零件成型工艺方法，变截面大型零件包括整体尺寸较大的大型零件和/或截面尺寸相差较大的零件组合而成的大型零件，通过将大型零件按标准分类以确定科学合理的径向分界面并分段，将变截面大型零件分成多段单截面零件和/或变截面但截面尺寸相差不大的零件，得到分段模型。按分段模型的外形和/或尺寸选择坯料下料，并对坯料的外形和/或尺寸进行粗加工并预留加工余量，以保证满足后续焊接变形控制。为方便各对接面的对接和焊接，分段模型下料及粗加工在对接面上加工对接接口并倒角。粗加工完毕得到粗加工零件后，将待连接的两个粗加工零件上的凸台插入凹槽中，完成对接面对接，并且两个对接面的倒角处形成环形缺口。所述粗加工零件拼接安装在打销孔、安装连接销之前还包括点焊定位，以避免打孔过程中震动带来的对接面脱离和打孔偏移的问题，确保打孔精度及安装定位精度。点焊定位后再在各对接面的周向均匀打销孔，使连接销通过销孔穿过所述凹槽并伸入所述凸台中，实现分段材料间的定位和拼接固定，根据各分界面即对接面的载荷情况，选择合适的连接销数量及连接销规格，保证销安装后的组合抗剪能力不低于截面载荷的1.5倍，以提高可靠性。对拼接件对接面上的各个环形缺口进行焊接，为了使焊接后的对接面满足尺寸要求，需要确保焊后的对接面和环形缺口处留有焊接余高，以便后续精加工。焊接完毕后，最后进行焊接件精加工，得到最终成型的变截面大型零件。
通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：
1)本实施例中，通过将变截面大型零件分成截面不同的分段模型，解决了采用整体加工时，由于零件整体尺寸较大或截面相差太大而无法选择合适的常用胚料的问题，使选材过程更加简易，降低时间成本，
2)本实施例中，通过将变截面大型零件分成截面不同的分段模型，解决了由于大型零件的尺寸过大或形状不规则，造成的原材料浪费、利用率低的问题，一定程度上降低加工成本、提高原料利用率。
3)本实施例中，采用连接销连接固定粗加工零件，将粗加工完毕的零件对接面拼接组合后，先进行点焊定位，再在对接面的周向打孔并安装连接销，使对接接口固定连接，实现分段材料间的定位和固定，减小组装偏差，通过连接销与焊接两种连接方式叠加作用，有效解决了一般拼接焊接成型工艺中可靠性不高的问题，进一步提高可靠性和成型后零件使用过程的安全性。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通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申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于，工艺步骤包括：
零件模型分段，对所述变截面大型零件的设计模型按照外形和/或尺寸分类，确定分界面，按照所述分界面对所述设计模型进行分段，得到分段模型；
下料及粗加工，按所述分段模型的外形和/或尺寸选择坯料下料，并对所述坯料进行粗加工，得到粗加工零件；
粗加工零件拼接安装，将待连接的两个所述粗加工零件的对接面对接在一起，并将两个所述粗加工零件连接固定，得到拼接件；
拼接件焊接，对所述拼接件的所述对接面进行焊接，得到焊接件；
焊接件精加工，对所述焊接件进行精加工，完成零件加工，得到最终成型的所述变截面大型零件。
2.如权利要求1所述的变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于：所述分界面为径向分界面，以所述分界面所划分的相邻的两段所述分段模型的截面尺寸不同。
3.如权利要求1或2所述的变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于：所述下料及粗加工步骤中，对所述坯料进行粗加工，具体包括：对所述坯料的外形和/或尺寸进行粗加工，并预留加工余量。
4.如权利要求3所述的变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于：所述下料及粗加工步骤，还包括：在所述对接面上加工对接接口并倒角，以进行拼接安装。
5.如权利要求4所述的变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于：所述对接接口为凸台及与所述凸台相匹配的凹槽，所述凸台和所述凹槽分别加工在待连接的两个所述粗加工零件上。
6.如权利要求5所述的变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于：所述粗加工零件拼接安装中，将待连接的两个所述粗加工零件的对接面对接在一起，具体包括：将待连接的两个所述粗加工零件上的所述凸台插入所述凹槽中，完成对接面对接，并且两个所述对接面的倒角处形成环形缺口。
7.如权利要求6所述的变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于：所述粗加工零件拼接安装中，在完成对接面对接之后，还包括：在待连接的所述凸台和所述凹槽上打销孔，所述销孔用于安装连接销。
8.如权利要求7所述的变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于：所述粗加工零件拼接安装中，将两个所述粗加工零件连接固定，具体包括：通过两个以上连接销将待连接的两个所述粗加工零件连接固定，所述连接销穿过所述凹槽、并伸入所述凸台中。
9.如权利要求8所述的变截面大型零件成型工艺方法，其特征在于：在完成对接面对接之后，在待连接的所述凸台和所述凹槽上打销孔之前，所述粗加工零件拼接安装还包括：在所述对接面上进行点焊定位，以连接所述凸台和所述凹槽。
10.如权利要求9所述的变截面大型零件成型工艺方法1其特征在于：所述拼接件焊接，具体包括：对所述拼接件的所述对接面的各个所述环形缺口进行焊接，并使焊接后的所述对接面留有焊接余高。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210413 |