CN113909825A - 一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，所述载荷舱零件包括前段零件和后段零件，所述加工方法包括如下步骤：粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的开口和内、外形；将前段零件和后段零件焊接，得到载荷舱零件；对载荷舱零件退火处理；精车载荷舱零件的外形；精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口。本发明采用“分段粗加工+焊接+焊后精加工”的加工工艺策略，解决了该类零件深腔凹槽特征难加工和加工易变形的问题，降低了加工难度。
Description
技术领域
本发明属于大尺寸薄壁零件加工技术领域，尤其涉及一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法。
背景技术
载荷舱是一种常用的航天产品结构件，是航天产品上的重要零部件。该类大尺寸薄壁零件一般刚性较差，加工过程中容易变形。
现有的该类大尺寸薄壁零件常用加工流程方法为：粗车内外形→粗铣内外形→半精车内外形→半精铣内外形→精车内外形→精铣内外形。但由于该类大尺寸薄壁零件的长度较长，其内形部分特征往往位于深腔不可达区域，现有机床设备无法加工，导致不能满足结构件的使用要求。
针对该类大尺寸薄壁零件的特点，需设计专用的加工方法，从而解决此类零件加工困难的问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，可有效解决现有技术中机床设备无法对大尺寸薄壁零件的深腔不可达区域进行加工的问题。
本发明提供了一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，所述载荷舱零件包括前段零件和后段零件，所述加工方法包括如下步骤：
粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形；
将前段零件和后段零件焊接，得到载荷舱零件；
对载荷舱零件退火处理；
精车载荷舱零件的外形；
精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口。
优选的，所述粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形，包括：粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形，加工后内形特征不留余量，端面、外圆面上的大开口及外形留有2-4mm加工余量。
优选的，所述粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的开口和内、外形，还包括：粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形，加工后前段零件的前端和后段零件的后端各保留一个圆环状工艺夹头。
优选的，所述圆环状工艺夹头的厚度为10-20mm。
优选的，所述将前段零件和后段零件焊接，具体包括：将前段零件和后段零件焊接，分多道次进行焊接，每道次焊接后进行射线检测，合格后进行下道次焊接。
优选的，所述对载荷舱零件退火处理，具体包括：对载荷舱零件退火处理，加热温度为310℃-330℃，保温时间为50min-70min。
优选的，所述精车载荷舱零件的外形，包括：加工过程中，夹具夹住所述圆环状工艺夹头，精车载荷舱零件的外形至设计尺寸。
优选的，所述精车载荷舱零件的外形，还包括：载荷舱零件的外形加工完成后，车掉所述圆环状工艺夹头。
优选的，所述精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口，具体包括：精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口至设计尺寸。
本发明提供了一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，采用“分段粗加工+焊接+焊后精加工”的加工工艺策略，将薄壁载荷舱零件分段，根据载荷舱的使用要求，在粗加工阶段可将内形凹槽特征加工到位，之后进行焊接及焊后精加工，解决了该类零件深腔凹槽特征难加工和加工易变形的问题，降低了加工难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法的流程示意图；
图2为大尺寸薄壁载荷舱零件的外形示意图；
图3为图2中前段零件的外形示意图；
图4为图2中后段零件的外形示意图；
附图标记说明：1-薄壁载荷舱零件；2-前段零件；3-后段零件；4-圆环状工艺夹头；5-内形凹槽；6-外圆面大开口；7-外圆面小开口；8-端面小孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为解决现有加工方法中该类零件深腔凹槽特征难加工和加工易变形的问题，本发明实施例提供了一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，可有效解决或缓解了现有技术中存在的包括前文中所描述的弊端和不足之处。
本发明实施例提供了一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，图1为依据本发明实施例的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法的流程示意图，由图1所示，加工方法具体包括如下步骤：粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形；将前段零件和后段零件焊接，得到载荷舱零件；对载荷舱零件退火处理；精车载荷舱零件的外形；精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口。
本发明实施例的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，将薄壁载荷舱零件分为前段零件和后端零件，采用“分段粗加工+焊接+焊后精加工”的加工工艺策略，解决了该类零件深腔凹槽特征难加工和加工易变形的问题，降低了加工难度，提高了加工效率。
下面以加工某一航天飞行器的大尺寸薄壁载荷舱为例，对本发明的大尺寸薄壁载荷舱的加工方法的具体内容进行详细介绍：
该载荷舱长2140mm、外圆直径为293mm、端面内孔直径为230mm，内形凹槽距离端面深约1000mm。
图2为该大尺寸薄壁载荷舱零件的外形示意图，该薄壁载荷舱零件由前段零件和后段零件焊接组成，图3为前段零件的外形示意图，图4为后段零件的外形示意图。参见图3-4所示，前段零件2和后段零件3的内圆面上均具开设有多个内形凹槽5，前段零件2和后段零件3的外圆面上开设有各开设有多个大开口6，前段零件2的前段和后段零件3的后段均保留有一个圆环状工艺夹头4，参见图2所示，该薄壁载荷舱零件的端面上开设有多个小孔8，外圆面上开设有多个小开口7。
本发明实施例提供的大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，用于对上述薄壁载荷舱零件进行加工成型，加工方法包括如下步骤：
S1:粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形。
具体的，分别对前段零件和后段零件进行粗加工。以前段零件为例，首先采用车削加工，粗车前段零件的端面和外形特征，加工后前段零件的内形特征不留余量，端面及外形留有3mm加工余量。前段零件的前端保留有15mm厚的圆环状工艺夹头，为后续的精车步骤提供装夹基准。接着采用铣削加工，粗铣前段零件的内性特征和外圆面上的大开口，内形凹槽特征属于减重槽，只起到减轻重量的作用，加工后前段零件的的内形特征不留余量，外圆面上的大开口留有3mm加工余量。后段零件的加工方法与前段零件类似，后段零件的后段保留有15mm厚的圆环状工艺夹头，为后续的精车步骤提供装夹基准。
S2:将前段零件和后段零件焊接，得到载荷舱零件。
具体的，将前段零件的后段和后段零件的前端进行焊接，焊接过程中，不得一次焊接完，至少分7道次进行焊接，每道次焊接后需进行射线检测:焊缝宽度需小于30mm,正面余高在0.3-2mm范围内，反面余高在0.5-3.5mm范围内，焊缝表面无裂纹、无夹钨。待检测合格后可进行下道次焊接，不合格需立即挖排补焊。多道次焊接完成后，得到载荷舱零件。
S3:对载荷舱零件退火处理；
将载荷舱零件入炉升温至310℃-330℃区间，优选为320℃，保温时间为50min-70min，优选为60min，随后静置冷却至室温，该焊后退火处理可有效消除载荷舱零件中的残余应力，稳定零件尺寸和形状，减少零件在切削加工和使用过程中的变形与裂纹倾向。
S4:精车载荷舱零件的外形。
具体的，该步骤采用车削加工，将车床的夹具对载荷舱零件两端的圆环状工艺夹头进行钳夹，为整个精车过程提供定位基准，随后精车载荷舱零件的外形特征至设计尺寸，加工误差小于0.2mm，待精车完毕后将保留的圆环状工艺夹头进行车除。
S5：精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口。
具体的，该步骤采用铣削加工，精铣载荷舱零件的端面上的小孔以及外圆面上的大开口和小开口至设计尺寸，加工误差小于0.3mm，得到符合要求的大尺寸薄壁载荷舱零件。
综上所述，本发明实施例的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，将薄壁载荷舱零件分段加工，根据载荷舱的使用要求，在粗加工阶段可将内形凹槽特征加工到位，之后进行焊接及焊后精加工，解决了该类零件深腔凹槽特征难加工和加工易变形的问题，降低了加工难度；在粗加工阶段保留有圆环状工艺夹头便于为后续的精车阶段提供装夹基准，提高了加工效率。
以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。
Claims (9)
1.一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述载荷舱零件包括前段零件和后段零件，所述加工方法包括如下步骤：
粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形；
将前段零件和后段零件焊接，得到载荷舱零件；
对载荷舱零件退火处理；
精车载荷舱零件的外形；
精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口。
2.根据权利要求1所述的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形，包括：
粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形，加工后内形特征不留余量，端面、外圆面上的大开口及外形留有2-4mm加工余量。
3.根据权利要求2所述的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形，还包括：
粗加工前段零件和后段零件的端面、外圆面上的大开口和内、外形，加工后前段零件的前端和后段零件的后端各保留一个圆环状工艺夹头。
4.根据权利要求3所述的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述圆环状工艺夹头的厚度为10-20mm。
5.根据权利要求1所述的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述将前段零件和后段零件焊接，具体包括：将前段零件和后段零件焊接，分多道次进行焊接，每道次焊接后进行射线检测，合格后进行下道次焊接。
6.根据权利要求1所述的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述对载荷舱零件退火处理，具体包括：对载荷舱零件退火处理，加热温度为310℃-330℃，保温时间为50min-70min。
7.根据权利要求3所述的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述精车载荷舱零件的外形，包括：加工过程中，夹具夹住所述圆环状工艺夹头，精车载荷舱零件的外形至设计尺寸。
8.根据权利要求7所述的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述精车载荷舱零件的外形，还包括：载荷舱零件的外形加工完成后，车掉所述圆环状工艺夹头。
9.根据权利要求1所述的一种大尺寸薄壁载荷舱的加工方法，其特征在于，所述精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口，具体包括：精铣载荷舱零件的端面上的小孔和外圆面上的所有开口至设计尺寸。
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