CN112975483A - 叉形零件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种叉形零件的加工方法，该加工方法包括：提供待加工叉形零件；在装夹平台上装夹待加工叉形零件，记录待加工叉形零件的夹持姿态，并检测夹持姿态对应的形变参数，形变参数包括：形变位置和形变位置对应的形变量；在加工平台上按照夹持姿态装夹待加工叉形零件，基于形变参数修正加工参数，加工参数包括：加工位置和加工位置对应的加工量；基于加工参数加工待加工叉形零件，得到叉形零件。本公开能削弱叉形零件因装夹产生的形变对加工造成的影响，提高加工精度。

Description

叉形零件的加工方法

技术领域

本公开涉及机械制造技术领域，特别涉及一种叉形零件的加工方法。

背景技术

叉形零件是船用舵机的重要传动部件。叉形零件包括接头和连接轴，接头呈U形状，连接轴则连接在U形状的接头的封闭端。接头的开口端通过销轴和球铰与船用舵机的滑块组件连接，与接头的封闭端连接的连接轴与船用舵机的舵柄拉杆螺纹连接。使用时，舵柄拉杆通过叉形零件以带动滑块组件滑动，叉形零件是重要的承力部件。

相关技术中，在加工叉形零件毛坯时，先在叉形零件毛坯上绘制加工基准线；然后沿着加工基准线磨削叉形零件毛坯，以得到叉形零件。

然而，叉形零件是重要的传动部件，U形状的接头的侧面加工精度要求比较高，并且在加工过程中，该叉形零件容易受装夹的影响而发生变形，使得加工出的叉形零件尺寸精度较差。

发明内容

本公开实施例提供了一种叉形零件的加工方法，能削弱叉形零件因装夹产生的形变对加工造成的影响，提高加工精度。所述技术方案如下：

本公开实施例提供了一种燃料电池的加工方法，所述加工方法包括：提供待加工叉形零件，所述待加工叉形零件包括：连接板、连接轴和两个平行间隔布置的连接臂，所述连接板具有相背的第一板面和第二板面，所述连接轴的一端与所述第一板面连接，两个所述连接臂的一端均与所述第二板面连接；在装夹平台上装夹所述待加工叉形零件，记录所述待加工叉形零件的夹持姿态，并检测所述夹持姿态对应的形变参数，所述形变参数包括：形变位置和所述形变位置对应的形变量；在加工平台上按照所述夹持姿态装夹所述待加工叉形零件，基于所述形变参数修正加工参数，所述加工参数包括：加工位置和所述加工位置对应的加工量；基于所述加工参数加工所述待加工叉形零件，得到叉形零件。

在本公开实施例的一种实现方式中，所述在装夹平台上装夹所述待加工叉形零件，包括：采用设定夹持姿态装夹所述待加工叉形零件，所述设定夹持姿态为夹持所述待加工叉形零件时，所述待加工叉形零件的形变位置的数量最少的状态。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述采用设定夹持姿态装夹所述待加工叉形零件包括：在装夹平台上，采用支撑装置支撑所述第二板面，使所述待加工叉形零件的连接板与装夹平台平行，且所述第二板面朝向装夹平台；采用施力装置在所述第一板面施加垂直于所述第一板面的设定外力，以将所述待加工叉形零件固定在装夹平台上。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述设定夹持姿态的形变参数包括一个所述形变位置，所述形变位置为两个所述连接臂相对的两侧面，所述形变量为两个所述连接臂相对的两侧面在夹持前后的间距差。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述基于所述形变参数修正加工参数，包括：获取叉形零件的尺寸参数；在所述尺寸参数中，确定出对应各个所述形变位置的各个初始参数；根据所述形变位置的形变类型和形变量修正所述初始参数，得到修正参数，所述形变类型包括：尺寸变小的第一类形变和尺寸变大的第二类形变；采用所述修正参数替换所述尺寸参数中的所述初始参数，得到所述加工参数。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述根据所述形变位置的形变类型和形变量修正所述初始参数，得到修正参数包括：若所述形变位置的形变类型为所述第一类形变，在所述初始参数的基础上扣除所述形变量，得到所述修正参数；若所述形变位置的形变类型为所述第二类形变，在所述初始参数的基础上增加所述形变量，得到所述修正参数。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述基于所述加工参数加工所述待加工叉形零件，包括：采取立铣刀对两个所述连接臂的外表面进行侧铣。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述采取立铣刀对两个所述连接臂的外表面进行侧铣，包括：分别确定两个所述连接臂的待加工侧面，两个所述待加工侧面关于两个所述连接臂的对称轴对称；侧铣一个所述连接臂的一个待加工侧面后，再侧铣另一个所述连接臂的待加工侧面。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述基于所述加工参数加工所述待加工叉形零件，包括：对所述待加工叉形零件进行粗加工，得到初始叉形零件；基于所述加工参数加工所述初始叉形零件，得到叉形零件。

在本公开实施例的另一种实现方式中，所述对所述待加工叉形零件进行粗加工之后，包括：对所述初始叉形零件进行除应力处理，所述除应力处理包括振动时效、自然时效、去应力退火中的至少一个。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

本公开实施例提供的叉形零件的加工方法，首先提供待加工零件，再将待加工零件装夹在装夹平台上，记录待加工叉形零件的夹持姿态，同时还检测该夹持姿态下的形变参数，也即是先确定待加工叉形零件被夹持时，待加工叉形零件的形变情况，并且检测形变参数。然后，按照夹持姿态将待加工叉形零件装夹在加工平台上，在加工待加工叉形零件前，先根据形变参数修正待加工叉形零件的加工参数，即确定加工参数中和形变位置所在位置相同的加工位置，并采用形变位置的形变量对相应加工位置的加工量进行修正，从而使得出现形变的加工位置的加工量更加准确，也即得到准确的加工参数。最后，根据修改后的加工参数对待加工叉形零件加工，得到叉形零件。

由于加工过程中，考虑了待加工叉形零件因装夹产生的形变会造成的误差，先通过形变参数对加工参数进行了修正，得到了在夹持姿态下，待加工叉形零件应被加工的加工量。这样加工完毕并解除对叉形零件的装夹后，叉形零件不受夹持的约束，叉形零件则从形变状态下恢复，由于加工量采用形变量修正，所以叉形零件就能自动恢复成设计要求的尺寸，从而削弱叉形零件因装夹产生的形变对加工造成的影响，提高加工精度。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的一种叉形零件的加工方法的流程图；

图2是本公开实施例提供的一种待加工叉形零件的结构示意图；

图3是本公开实施例提供的另一种叉形零件的加工方法的流程图；

图4是本公开实施例提供的一种待加工叉形零件的第一装夹状态图；

图5是本公开实施例提供的一种施力装置的布置示意图；

图6是本公开实施例提供的一种待加工叉形零件的第二装夹状态图。

图中各标记说明如下：

11-连接板，12-连接轴，121-外螺纹，13-连接臂，14-销孔；

21-第一板面，22-第二板面；

31-螺纹顶杆，32-扭力扳手；

4-装夹平台。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则所述相对位置关系也可能相应地改变。

叉形零件是船用舵机的重要传动部件，相关技术中，在加工叉形零件毛坯时，先在叉形零件毛坯上绘制加工基准线；然后沿着加工基准线磨削叉形零件毛坯，以得到叉形零件。

由于叉形零件是重要的传动部件，加工精度要求比较高，且叉形零件在加工过程中，容易受装夹的影响而发生变形，使得加工出的叉形零件尺寸精度较差。

图1是本公开实施例提供的一种叉形零件的加工方法的流程图。如图1所示，该加工方法包括：

步骤101：提供待加工叉形零件。

图2是本公开实施例提供的一种待加工叉形零件的结构示意图。如图2所示，该待加工叉形零件包括：连接板11、连接轴12和两个平行间隔布置的连接臂13，连接板11具有相背的第一板面21和第二板面22，连接轴12的一端与第一板面21连接，两个连接臂13的一端均与第二板面22连接。

步骤102：在装夹平台上装夹待加工叉形零件，记录待加工叉形零件的夹持姿态，并检测夹持姿态对应的形变参数。

其中，形变参数包括：形变位置和形变位置对应的形变量。

步骤103：在加工平台上按照夹持姿态装夹待加工叉形零件，基于形变参数修正加工参数。

其中，加工参数包括：加工位置和加工位置对应的加工量。

步骤104：基于加工参数加工待加工叉形零件，得到叉形零件。

本公开实施例提供的叉形零件的加工方法，首先提供待加工零件，再将待加工零件装夹在装夹平台上，记录待加工叉形零件的夹持姿态，同时还检测该夹持姿态下的形变参数，也即是先确定待加工叉形零件被夹持时，待加工叉形零件的形变情况，并且检测形变参数。

然后，按照夹持姿态将待加工叉形零件装夹在加工平台上，在加工待加工叉形零件前，先根据形变参数修正待加工叉形零件的加工参数，即确定加工参数中和形变位置所在位置相同的加工位置，并采用形变位置的形变量对相应加工位置的加工量进行修正，从而使得出现形变的加工位置的加工量更加准确，也即得到准确的加工参数。

最后，根据修改后的加工参数对待加工叉形零件加工，得到叉形零件。由于加工过程中，考虑了待加工叉形零件因装夹产生的形变会造成的误差，先通过形变参数对加工参数进行了修正，得到了在夹持姿态下，待加工叉形零件应被加工的加工量。

这样加工完毕并解除对叉形零件的装夹后，叉形零件不受夹持的约束，叉形零件则从形变状态下恢复，由于加工量采用形变量修正，所以叉形零件就能自动恢复成设计要求的尺寸，从而削弱叉形零件因装夹产生的形变对加工造成的影响，提高加工精度。

图3是本公开实施例提供的另一种叉形零件的加工方法的流程图。如图3所示，该加工方法包括：

步骤201：提供待加工叉形零件。

如图2所示，该待加工叉形零件包括：连接板11、连接轴12和两个平行间隔布置的连接臂13。连接板11是一种平板状结构，连接板11具有相背的第一板面21和第二板面22。

如图2所示，连接轴12的一端与第一板面21固定连接，连接轴12是横截面为圆形的轴状结构，连接轴12的一端可以采用焊接的方式固定在连接板11的第一板面21。连接轴12的另一端设有外螺纹121，以便于连接轴12与船用舵机的舵柄拉杆螺纹连接。

其中，连接轴12和第一板面21的连接位置可以是连接板11的中心，由于叉形零件是传力的部件，因而将连接轴12设置在连接板11的中心，可以使得位于第二板面22的两个连接臂13受力更加均匀，提高连接可靠性。

如图2所示，两个连接臂13的一端均与第二板面22连接。

其中，两个连接臂13平行间隔布置在连接板11的两个侧边位置，且关于连接轴12的中轴线对称布置，这样使两个连接臂13的受力能更加均匀。

步骤202：采用设定夹持姿态装夹待加工叉形零件，记录待加工叉形零件的夹持姿态，并检测夹持姿态对应的形变参数。

其中，设定夹持姿态为夹持所述待加工叉形零件时，待加工叉形零件的形变位置的数量最少的状态。也即待加工叉形零件采用设定夹持姿态固定在装夹平台4上时，待加工叉形零件的形变位置的数量最少。

通过控制待加工叉形零件为设定夹持姿态，能使待加工叉形零件的形变数量达到最小的状态，即最大程度避免待加工叉形零件的夹持形变，以尽可能地削弱因夹持变形而造成的精度误差。

步骤202可以包括以下两步：

第一步，在装夹平台4上，采用支撑装置支撑第二板面22，使待加工叉形零件的连接板11与装夹平台4平行，且第二板面22朝向装夹平台4。

图4是本公开实施例提供的一种待加工叉形零件的第一装夹状态图。如图4所示，待加工叉形零件竖立放置在装夹平台4上，连接轴12与装夹平台4垂直，且连接板11与装夹平台4平行。

示例性地，如图4所示，支撑装置是螺纹顶杆31。

本公开实施例中，采用四个螺纹顶杆31支撑待加工叉形零件的第二板面22，且四个螺纹顶杆31可以周向均布在第二板面22上，且四个螺纹顶杆31环绕连接轴12布置，以使得连接板11的第二板面22能受力更加均匀，并使待加工叉形零件处于自由状态，即控制待加工叉形零件的受力最小，避免出现较多变形。

在第一步中装夹完成后，还需要记录四个螺纹顶杆31与连接板11的第二板面22的接触位置，并对四个接触位置做标识。也即记录待加工叉形零件的夹持姿态，以便于后续再将待加工叉形零件装夹至加工平台时，迅速确定支撑装置的安装位置。

第二步，采用施力装置在第一板面21施加垂直于第一板面21的设定外力，以将待加工叉形零件固定在装夹平台4上。

其中，施加于第一板面21的设定外力可以采用以下方式确定：

首先，以外力逐步累加的方式在第一板面21上施加作用力，且每次累加的外力值可以相同。

然后，每次施加一次作用力，记录下当前形变量，得到形变量和作用力一一对应的数据集合。

接着，除去数据集合中形变量超过设定范围的数据。

例如，形变量大于5mm。

最后，在数据集合中选取加工容易控制的形变量。

例如，形变量为整数。若数据集合中形变量均不易控制，则可以减小每次累加的外力值，以获取更多数据，构成数据量更大的数据集合。

示例性地，施力装置是扭力扳手32。扭力扳手32能记录每次施加外力的扭力值，以便于迅速记录施加在第一板面21上的作用力。

图5是本公开实施例提供的一种施力装置的布置示意图。如图5所示，扭力扳手32设置在连接板11上，且在两个连接臂13之间，采用扭力扳手32拧紧压板。即通过在第二板面22的支撑装置和第一板面21的施力装置共同作用夹持住待加工叉形零件。由于该设定装夹姿态未对两个连接臂13和连接轴12施力，所以，能尽可能地减小待加工叉形零件的形变，以削弱因夹持变形而造成的精度误差。

第二步装夹完成后，还需要记录扭力扳手32的扭力值F，以及扭力扳手32与连接板11的第一板面21的接触位置，并接触位置做标识。也即记录待加工叉形零件的夹持姿态，以便于后续再将待加工叉形零件装夹至加工平台时，迅速确定施力装置的安装位置。

本公开实施例中，采用设定夹持姿态夹持待加工叉形零件后，待加工叉形零件在两个连接臂13的位置会出现形变。也即设定夹持姿态的形变参数包括一个形变位置，且形变位置为两个连接臂13相对的两侧面，形变量为两个连接臂13相对的两侧面在夹持前后的间距差。

图6是本公开实施例提供的一种待加工叉形零件的第二装夹状态图。如图6所示，采用扭力扳手32拧紧压板后，两个连接臂13会相互靠近，也即两个连接臂13之间的间距缩小。此时，应记录扭力扳手32压紧前和压后，两个连接臂13之间的间距的形变量L1-L2。即检测到设定夹持姿态对应的形变参数中，形变位置为两个连接臂13相对的两侧面，形变量为两个连接臂13相对的两侧面在夹持前后的间距差。

步骤203：在加工平台上按照夹持姿态装夹待加工叉形零件，基于形变参数修正加工参数。

其中，基于形变参数修正加工参数可以包括以下几步：

第一步，获取叉形零件的尺寸参数。

其中，叉形零件的尺寸参数包括各个部件的长度尺寸，以及各个部件之间的位置尺寸，例如，两个夹持臂在第一板面21上的间距。

第二步，在尺寸参数中，确定出对应各个形变位置的各个初始参数。

结合图4、6可知，在设定夹持姿态下具有一个形变位置，且该形变位置为两个夹持臂相对的两侧面。

其中，两个夹持臂除了相对的两侧面和相背的两个侧面均会形变，因而初始参数包括两个，第一个是两个夹持臂相对的两侧面的间距170±0.05mm，第二是两个夹持臂相背的两侧面的间距290±0.05mm。

第三步，根据形变位置的形变类型和形变量修正初始参数，得到修正参数。

其中，形变类型包括：尺寸变小的第一类形变和尺寸变大的第二类形变。

第三步中，若形变位置的形变类型为第一类形变，在初始参数的基础上扣除形变量，得到修正参数。若形变位置的形变类型为第二类形变，在初始参数的基础上增加形变量，得到修正参数。

如图6所示，两个夹持臂之间的形变使得两个夹持臂之间的间距减小，所以两个夹持臂之间的形变是第一类形变，因而修正时，需要在初始参数的基础上扣除形变量。也即修正参数为170±0.05-(L1-L2)和290±0.05-(L1-L2)。

步骤204：对待加工叉形零件进行粗加工，得到初始叉形零件。

按照两个夹持臂相对的两侧面的间距167mm，两个夹持臂相背的两侧面的间距294mm为粗加工参数，对待加工叉形零件进行粗加工。

步骤204之后还可以对初始叉形零件进行除应力处理。以去除初始叉形零件内的应力，避免初始叉形零件内应力过大引起变形。

可选地，除应力处理包括振动时效、自然时效、去应力退火中的至少一个。

其中，振动时效是通过振动，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，使材料发生微量的塑性变形，从而使材料内部的内应力的方法。

其中，自然时效是将工件放在室外等自然条件下，使工件内部应力自然释放从而使残余应力消除或减少的方法。

其中，去应力退火是冷形变后的金属在低于再结晶温度加热，以去除内应力，但仍保留冷作硬化效果的热处理方法。

步骤205：基于加工参数加工初始叉形零件，得到叉形零件。

步骤205中，在加工初始叉形零件时，采取立铣刀对两个连接臂13的外表面进行侧铣。通过采取立铣刀侧铣滚加工的方式加工初始叉形零件的各个侧面，能使切削力最小。其中，切削参数中转速为300r/min至400r/min，进给量为100mm/min至250mm/min，吃刀深度为0.5mm至2mm。

在侧铣初始叉形零件的各个侧面时可以包括以下两步：

第一步，分别确定两个连接臂13的待加工侧面，两个待加工侧面关于两个连接臂13的对称轴对称。

第二步，侧铣一个连接臂13的一个待加工侧面后，再侧铣另一个连接臂13的待加工侧面。

例如，加工完一个连接臂13上朝向另一个连接臂13的侧面后，紧接着加工另一个连接臂13上朝向前一个已加工的连接臂13的侧面，以使加工后的两侧面受力均匀且一致。

最后，采用镗加工的方式加工销孔14，减小切削力，得到叉形零件。

以上，并非对本公开作任何形式上的限制，虽然本公开已通过实施例揭露如上，然而并非用以限定本公开，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本公开技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本公开技术方案的内容，依据本公开的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本公开技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种叉形零件的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：

提供待加工叉形零件，所述待加工叉形零件包括：连接板、连接轴和两个平行间隔布置的连接臂，所述连接板具有相背的第一板面和第二板面，所述连接轴的一端与所述第一板面连接，两个所述连接臂的一端均与所述第二板面连接；

在装夹平台上装夹所述待加工叉形零件，记录所述待加工叉形零件的夹持姿态，并检测所述夹持姿态对应的形变参数，所述形变参数包括：形变位置和所述形变位置对应的形变量；

在加工平台上按照所述夹持姿态装夹所述待加工叉形零件，基于所述形变参数修正加工参数，所述加工参数包括：加工位置和所述加工位置对应的加工量；

基于所述加工参数加工所述待加工叉形零件，得到叉形零件。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述在装夹平台上装夹所述待加工叉形零件，包括：

采用设定夹持姿态装夹所述待加工叉形零件，所述设定夹持姿态为夹持所述待加工叉形零件时，所述待加工叉形零件的形变位置的数量最少的状态。

3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述采用设定夹持姿态装夹所述待加工叉形零件包括：

在装夹平台上，采用支撑装置支撑所述第二板面，使所述待加工叉形零件的连接板与装夹平台平行，且所述第二板面朝向装夹平台；

采用施力装置在所述第一板面施加垂直于所述第一板面的设定外力，以将所述待加工叉形零件固定在装夹平台上。

4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述设定夹持姿态的形变参数包括一个所述形变位置，所述形变位置为两个所述连接臂相对的两侧面，所述形变量为两个所述连接臂相对的两侧面在夹持前后的间距差。

5.根据权利要求1至4任一项所述的加工方法，其特征在于，所述基于所述形变参数修正加工参数，包括：

获取叉形零件的尺寸参数；

在所述尺寸参数中，确定出对应各个所述形变位置的各个初始参数；

根据所述形变位置的形变类型和形变量修正所述初始参数，得到修正参数，所述形变类型包括：尺寸变小的第一类形变和尺寸变大的第二类形变；

采用所述修正参数替换所述尺寸参数中的所述初始参数，得到所述加工参数。

6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述根据所述形变位置的形变类型和形变量修正所述初始参数，得到修正参数包括：

若所述形变位置的形变类型为所述第一类形变，在所述初始参数的基础上扣除所述形变量，得到所述修正参数；

若所述形变位置的形变类型为所述第二类形变，在所述初始参数的基础上增加所述形变量，得到所述修正参数。

7.根据权利要求1至4任一项所述的加工方法，其特征在于，所述基于所述加工参数加工所述待加工叉形零件，包括：

采取立铣刀对两个所述连接臂的外表面进行侧铣。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述采取立铣刀对两个所述连接臂的外表面进行侧铣，包括：

分别确定两个所述连接臂的待加工侧面，两个所述待加工侧面关于两个所述连接臂的对称轴对称；

侧铣一个所述连接臂的一个待加工侧面后，再侧铣另一个所述连接臂的待加工侧面。

9.根据权利要求1至4任一项所述的加工方法，其特征在于，所述基于所述加工参数加工所述待加工叉形零件，包括：

对所述待加工叉形零件进行粗加工，得到初始叉形零件；基于所述加工参数加工所述初始叉形零件，得到叉形零件。

10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于，所述对所述待加工叉形零件进行粗加工之后，包括：

对所述初始叉形零件进行除应力处理，所述除应力处理包括振动时效、自然时效、去应力退火中的至少一个。

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