CN112643368B - 一种异型薄壁舱体类零件立式装夹加工的变形控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异型薄壁舱体类零件立式装夹加工的变形控制方法，首先，根据零件两端面形状安装与装夹面形状和尺寸相同的底座工装与盖板；根据零件舱体的内型面特征及窗口位置安装可调支撑杆以加强零件装夹刚性；通过检测手段针对特定位置检验装夹变形量控制装夹力，从而控制装夹变形；针对异形舱体选取适合的加工方法、刀具及参数；最后，通过对零件加工过程中进行检测，及时调整加工程序，保证零件的加工精度。本发明针对不同形状的的薄壁类零件加工具有一定通用性，可实现异型零件在加工中心上的变形控制。

Description

一种异型薄壁舱体类零件立式装夹加工的变形控制方法

技术领域

本发明属于零件装夹加工技术领域，具体涉及一种异型薄壁舱体类零件立式装夹加工的变形控制方法。

背景技术

大型舱体立式加工时，由于重心偏高，装夹不稳定容易造成加工震颤，从而引起加工变形和影响加工效率问题。异型薄壁舱体由于结构异形，壁薄刚性不强，同时存在的大型窗口等特征，使局部刚性差异大，对变形控制提升了加工难度，加工中容易出现由变形引起的壁厚超差和尺寸精度不易控制问题。

发明内容

本发明提供一种异型薄壁舱体类零件立式装夹加工的变形控制方法，要解决的技术问题是：解决异型薄壁舱体类零件加工中容易出现由变形引起的壁厚超差和尺寸精度不易控制的问题。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种异型薄壁舱体类零件立式装夹加工的变形控制方法，首先，根据零件两端面形状安装与装夹面形状和尺寸相同的底座与盖板；根据零件舱体的内型面特征及窗口位置安装可调支撑杆以加强零件装夹刚性；通过检测手段针对特定位置检验装夹变形量控制装夹力，从而控制装夹变形；针对异形舱体选取适合的加工方法、刀具及参数；最后，通过对零件加工过程中进行检测，及时调整加工程序，保证零件的加工精度。

有益效果：本发明从工装设计、零件装夹、加工策略及过程检测等方面确立了一套可以控制大型的异型薄壁舱体类零件在立式装夹加工时变形的方法。该方法针对不同形状的的薄壁类零件加工具有一定通用性，可实现异型零件在加工中心上的变形控制。

图说明

图1异型薄壁舱体立式装夹工装

图2底座及夹紧装置示意图；

图3底座示意图；

图4可调节支撑杆示意图；

图5可调节支撑杆局部放大图

图6可调节支撑杆剖视图

图7盖板图。

其中：1.卧式加工中心工作台；2.底座；3.夹紧装置；4.可调支撑杆；5.盖板；6.拉杆；7.零件。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提出的一种异型薄壁舱体类零件立式装夹加工的变形控制方法，具体包括以下步骤：

1)首先，根据舱体零件两端面外形设计与其形状和尺寸相同的底座2(如图3)与盖板5(如图7)。工装材料选用钢材。在底座上，设置与机床工作台螺接的沉头孔、给零件施加夹紧力的夹紧件与装夹孔、与盖板的连接孔、与机床的找正基准(基准孔或基准销柱等)、与零件的定位基准(定位销或定位块等)，如图3。在工装设计夹持部位时，要尽量使其位于零件刚性强的部位。

2)根据零件舱体的内型面特征设计可调支撑杆4(如图4)加强零件刚性。在零件中部、上部及窗口部位刚性弱的位置，通过增加支撑杆的方式增强零件刚性，支撑杆固定可根据零件形状选用螺接、粘接等方式，调节方式可选用双头螺栓或单头螺栓配合调节螺母进行调节(如图4)。

3)在工作台上安装底座(如图3)。通过预留的沉头孔，使底座与工作台的固定。通过机床找正基准孔保证工装中心与工作台定位。

4)将零件立式放置在底座上，通过零件定位基准定位销使零件与底座快速定位。通过夹紧装置将零件底部安装在底座上(如图2)。

5)用盖板和拉杆将零件上端面装夹在底座的夹紧装置上，实现零件上端面的稳定装夹(如图1)。通过在零件顶部外圆打表检测，实现装夹后该位置变形量不超过特定范围(如0.05mm)，以控制拉杆的装夹力的目的。

6)在内腔及窗口位置增加可调支撑杆(如图1)，内腔可在环筋位置设置支撑点(如图4)，利用辅助块及螺钉将单头螺栓a和单头螺栓b固定在环筋上。由于铸造舱段毛坯尺寸存在偏差，螺钉的调节范围需适应铸造舱段毛坯环筋的宽度。通过旋转调节螺母使单头螺栓a和单头螺栓b长度增长，达到内腔支撑的目的。针对单头螺栓a和单头螺栓b支撑点对应的零件外型面通过打表检测，实现装夹后特定位置变形量不超过特定范围，以控制拉杆的装夹力的目的。

零件外侧在窗口两侧设置支撑点，根据窗口尺寸可设置多处支撑点。安装单头螺栓c和单头螺栓d，通过旋转中间的调节螺母实现螺栓向两侧增长，达到支撑的效果。针对两侧支撑点对应的零件外型面打表检测，实现装夹后特定位置变形量不超过特定范围，以控制拉杆的装夹力的目的。

7)采用适合薄壁零件加工的加工策略。加工顺序为：先加工零件外形控制外形型面精度，再加工内腔控制壁厚精度。在零件粗加工时，零件去量分多层去除，每层去量要均匀。零件精加工时应先考虑加工零件刚性较弱的部位，在加工弱刚性薄壁(壁厚≤2.5mm)区域时，刀路铣削方向应指向零件主要夹紧力方向；铣削策略应从区域中间向四周铣削；切削刀具应尽量选用带圆角的铣刀或球头铣刀，以减小加工时的切削力。

8)在零件的整个加工过程中，使用超声波测厚仪检测零件薄壁区域的壁厚情况，根据测量数据修正数控程序以保证零件壁厚要求。

本发明的工装以某薄壁舱体类零件为例，工装分为底座及夹紧装置、可调节支撑杆、盖板三部分组成。底座及夹紧装置安装在零件强刚性部位，主要用于整个零件与工作台的的定位、夹紧；可调节支撑杆安装在零件弱刚性部位，即零件中部和窗口部位，主要用于增强零件该部位的刚性，减小加工时的震颤；盖板安装在零件顶部，主要用于增强零件顶部刚性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种异型薄壁舱体类零件立式装夹加工的变形控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

首先，根据零件两端面形状安装与装夹面形状和尺寸相同的底座与盖板；在底座上，设置与机床工作台螺接的沉头孔、给零件施加夹紧力的装夹孔、与盖板的连接孔、与机床的找正基准以及与零件的定位基准; 在工作台上安装底座，通过预留的沉头孔，使底座与工作台的固定，通过机床找正基准孔保证工装中心与工作台定位，将零件立式放置在底座上，通过零件定位基准定位销使零件与底座快速定位，通过夹紧装置将零件底部安装在底座上；

用盖板和拉杆将零件上端面装夹在底座的夹紧装置上，实现零件上端面的稳定装夹，通过在零件顶部外圆打表检测，实现装夹后该位置变形量不超过特定范围；

根据零件舱体的内型面特征及窗口位置安装可调支撑杆以加强零件装夹刚性；可调支撑杆根据零件舱体的内型面特征设计，安装在零件中部、上部及窗口部位刚性弱的位置;可调支撑杆的调节方式采用双头螺栓或单头螺栓配合调节螺母进行调节; 在内腔位置增加可调支撑杆，内腔在环筋位置设置支撑点，利用辅助块及螺钉将单头螺栓a和单头螺栓b固定在环筋上，通过旋转调节螺母使单头螺栓a和单头螺栓b长度增长，进行内腔支撑，针对单头螺栓a和单头螺栓b支撑点对应的零件外型面通过打表检测，实现装夹后特定位置变形量不超过特定范围，以控制拉杆的装夹力;

在窗口位置安装单头螺栓c和单头螺栓d，零件外侧在窗口两侧设置支撑点，通过旋转中间的调节螺母实现单头螺栓c和单头螺栓d向两侧增长;

针对异形舱体选取适合的加工方法、刀具及参数；加工顺序为：先加工零件外形控制外形型面精度，再加工内腔控制壁厚精度，在零件粗加工时，零件去量分多层去除，每层去量要均匀；零件精加工时应先考虑加工零件刚性较弱的部位，在加工弱刚性薄壁区域时，刀路铣削方向应指向零件主要夹紧力方向；应从区域中间向四周铣削；切削刀具采用带圆角的铣刀;

最后，通过对零件加工过程中进行检测，及时调整加工程序，保证零件的加工精度。

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