CN114102068B - 一种异形结构支臂零件的加工方法及模具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形结构支臂零件的加工方法，包括如下工序：铣六方→磨上下表面→预留工艺补块→在工艺补块上镗工艺孔→在工艺补块上铣压板槽→粗铣零件正反面→铣基准孔→去零件补块→热处理前加工→热处理（淬火）→扩基准孔光端面→精加工→计量→热处理（回火）→磁粉检测。本发明将传统加工方法改为传统加工与数控加工相结合的工艺方案成为了最切实有效的优化手段，通过合理的工艺方案和设计一整套装夹方案，降低了夹具成本，避免了多次装夹，大幅度提高了零件加工精度和加工效率，大大提高了零件合格率。

Description

一种异形结构支臂零件的加工方法及模具

技术领域

本发明涉及属于航空零件制造技术领域，具体是涉及一种异形结构支臂零件的加工方法及模具。

背景技术

支臂零件是一种常用的重要结构件，零件结构较为复杂，零件六面均涵盖多种几何结构，如图1所示，是一款支臂零件，零件材料为30CrMnSiNi2A锻件，该零件的结构涵盖精密孔101、螺纹孔102、底角103、典型型腔104、耳片精密孔105、转角106、凸台107和圆柱体108 ，现有技术在加工该零件时还是存在如下问题：1、由于零件数控加工毛坯为锻件，加工内容多，零件特征不规则，需设计合理适用的工装夹具，用以数控加工的装夹，但无论是数控粗加工还是精加工，都至少需要进行一次换装翻面，加工定位基准难以保证、2、零件毛坯材料尺寸较小，在工艺方案设计上存在较大难度，过往使用传统加工手段进行机械加工时，由于传统机床行程的限制，需要反复多次装夹，导致零件加工精度差，设计尺寸难以完全保证；3、零件整体数控加工过程中，有大量的不同角度不同位置的主轴摆角，极易发生刀具或主轴与夹具或零件的干涉碰撞，对于数控加工而言，属于难加工材料，在保证零件质量的前提下，需平衡刀具损耗与加工效率。本发明为提高零件制造合格率，减少零件生产周期，将传统加工方法改为传统加工与数控加工相结合的工艺方案成为了最切实有效的优化手段，通过合理的工艺方案和设计一整套装夹方案，降低了夹具成本，避免了多次装夹，大幅度提高了零件加工精度和加工效率。

发明内容

本发明的目的是通过传统加工与数控加工相结合的工艺方案，解决了原有方法加工精度差，尺寸难以完全保证、周期长等问题，通过设计一整套装夹方案使加工时无需特殊夹具，降低了夹具成本，避免了多次装夹，大幅度提高了零件加工精度和加工效率。

本发明技术方案：

一种异形结构支臂零件的加工方法，包括如下工序：

S1、铣六方：用普通铣床采用虎钳装夹加工毛坯得六方体；

S2、表面打磨：用平面磨床采用电磁力吸附磨上下表面得基准面；

S3、预留工艺补块：根据零件特征预留三处工艺补块，其中：第一工艺补块预留在圆柱体的上部，第二工艺补块预留在上耳片的上部，第三工艺补块预留在下耳片的底部，第一工艺补块的上表面与第二工艺补块的上表面在同一平面上，第三工艺补块的底面与第二工艺补块的底面平行；

S4、利用镗床在第一工艺补块和第二工艺补块上镗工艺孔, 用以辅助定位；

S5、利用铣床在工艺补块上铣出压板槽, 用以辅助装夹；

S6、粗铣零件：在三轴数控机床上利用压板槽搭压板分别对三处工艺补块装夹，对工艺孔插工艺销，以工艺销和底面为基准，通过钻头加工出落刀孔，再通过铣刀进行零件整体加工,铣出零件正反两面；

S7、铣基准孔：根据零件精密孔和耳片精密孔的位置，用卧式加工中心加工出两处基准孔，至此，转换加工基准，用于后续加工，基准孔留1mm余量；

S8、去零件补块：利用钳工划线定位，用线切割去除零件工艺补块；

S9、热处理前加工：通过内爪卡盘定位基准孔，在五轴加工中心加工零件外圆、型腔到位，上、下耳片精密孔分别留1mm以上余量；

S10、淬火；

S11、扩基准孔光端面：通过三爪卡盘定位圆柱体，在车床上对定位基准孔进行扩孔，并光端面；

S12、上半部分精加工：采用三爪卡盘的内爪对圆柱体内孔进行装夹并通过第一工装对下耳片精密孔定位，通过铣刀在五轴加工中心精加工零件上半部分外形，将耳片上半部分加工到位；

S13、下半部分精加工：采用三爪卡盘的内爪对圆柱体内孔进行装夹并通过第二工装对耳片定位，通过铣刀在五轴加工中心精加工零件下半部分外形并镗孔，将耳片下半部分、反面端面及耳片精密内孔加工到位；

S14、计量零件整体外形及孔位；

S15、钳工去毛刺，打光零件，攻丝；

S16、回火；

S17、磁粉检测100%。

优选，S6中钻头采用U钻，铣刀采用快进给可转位铣刀。

优选，S12中第一工装包括拉杆和拉杆座，拉杆固定在拉杆座上，拉杆的一端穿过下耳片精密孔。

优选，S12中和S13中铣刀采用仿形方肩可转位铣刀。

优选，S13中第二工装包括垫块和螺杆组件，耳片两侧分别设有垫块，垫块上设有用于顶住耳片两侧根部的螺杆组件。

本发明将传统加工方法改为传统加工与数控加工相结合的工艺方案成为了最切实有效的优化手段，通过合理的工艺方案和设计一整套装夹方案，降低了夹具成本，避免了多次装夹，大幅度提高了零件加工精度和加工效率，大大提高了零件的合格率。

附图说明

图1 是支臂零件的结构示意图；

图2 是本发明工艺路线图；

图3是三轴数控机床加工正面视图

图4是三轴数控机床加工反面视图

图5是加工基准孔的视图

图6是线切割去除工艺补块视图

图7 五轴加工中心加工上半部分视图

图8 是车床扩基准孔光端面视图

图9 是五轴加工中心加工下半部分视图；

图中：第一工艺补块1，第二工艺补块2，第三工艺补块3，搭压板4，基准孔5，基准孔6，拉杆7，拉杆座8，垫块9，螺杆组件10，工艺孔11，工艺孔21，精密孔101，螺纹孔102，底角103，典型型腔104，耳片精密孔105，转角106，凸台107，圆柱体108 。

实施方式

本发明通过下面的实施案例可以对本发明做进一步的描述，然而，本发明的范围并不限于下述实施例。

实施例1：如图2——图9所示的一种异形结构支臂零件的加工方法，包括如下工序：

S1、用普通铣床采用虎钳装夹加工毛坯得六方体；保证零件最小余量有2mm；

S2、用平面磨床采用电磁力吸附零件磨上下表面得基准面；保证两面平行度平面度0.1以内；

S3、预留工艺补块：根据零件特征预留三处工艺补块，其中：第一工艺补块1预留在圆柱体108的上部，第二工艺补块2预留在上耳片的上部，第三工艺补块3预留在下耳片的底部，第一工艺补块1的上表面与第二工艺补块2的上表面在同一平面上，第三工艺补块3的底面与第二工艺补块2的底面平行；

S4、利用镗床采用螺杆与压板进行装夹在第一工艺补块1和第二工艺补块2上镗工艺孔11、21, 用以辅助定位；

S5、利用铣床采用螺杆与压板装夹在工艺补块上铣出压板槽, 用以辅助装夹；

S6、在三轴数控机床上利用压板槽搭压板4分别对三处工艺补块装夹，对工艺孔11、21插工艺销，以工艺销和底面为基准，选取U钻加工出落刀孔再使用快进给可转位铣刀进行零件整体等高粗加工,铣出零件正反两面，零件留1mm余量，见图3和图4；

S7、根据零件精密孔101和耳片精密孔105的位置，用卧式加工中心加工出两处基准孔5、6，至此，转换加工基准，用于后续加工见附图5，零件内孔留1mm余量；

S8、利用钳工划线定位，用线切割去除零件工艺补块，去除范围如附图6虚线所示；

S9、热处理前加工：通过内爪卡盘定位基准孔8，在五轴加工中心按附图7加工零件外圆、型腔到位，耳片精密孔均留1mm以上余量；

S10、淬火；

S11、用车床按附图8使用三爪卡盘装夹零件，对热前定位孔进行扩孔，并光端面，零件内孔加工到位。

S12、用五轴加工中心按附图7所示，采用三爪卡盘的内爪对圆柱体108内孔进行装夹并通过第一工装对下耳片精密孔定位，选取仿形方肩可转位铣刀在五轴加工中心精加工零件上半部分外形，将耳片上半部分加工到位，优选，第一工装包括拉杆7和拉杆座8，拉杆7固定在拉杆座8上，拉杆7的一端穿过下耳片精密孔定位；

S13、用五轴加工中心按附图9所示，采用三爪卡盘的内爪对圆柱体内孔进行装夹并通过第二工装对耳片定位，选取仿形方肩可转位铣刀在五轴加工中心精加工零件下半部分外形并镗孔，将耳片下半部分、反面端面及耳片精密内孔加工到位，优选，第二工装包括垫块9和螺杆组件10，耳片两侧分别设有垫块9，垫块9上设有用于顶住耳片两侧根部的螺杆组件10；

S14、计量零件整体外形及孔位；

S15、钳工去毛刺，打光零件，攻丝；

S16、回火；

S17、磁粉检测100%。

本发明针对零件特点采取的思路是：

1）确定零件的可装夹位置；

对于零件粗加工，按当前毛坯尺寸可留三处工艺补块，在工艺补块上加工工艺孔，用以辅助定位，在工艺补块中间开压板槽，用以辅助装夹。

对于零件精加工，周边的工艺补块会造成孔以及耳片面的加工干涉，所以必须使用零件自身结构进行装夹校正，可以利用三爪卡盘的内爪对零件自身的孔进行装夹，并使用拉杆穿过孔，在孔口端面装夹夹具提高装夹稳定性。

2）设计正反面对接基准；

粗加工对正反面对接要求不高，利用两工艺孔校正原点与直线度足以满足粗加工要求。

在零件耳片侧面设计工艺补块，工艺补块一面与圆柱体108的表面为同一平面，利用该面确保零件直线度，保证零件正反面的对接。

3）制定合理的刀具方案，达到降本增效的目的。

对于粗加工，由于零件尺寸较小，所以玉米铣刀并不太适用，选取U钻+快进给可转位铣刀的粗加工刀具方案，减少刀片损耗的同时，确保粗加工的加工效率。

对于精加工，虽然整体硬质合金刀具的加工精度比可转位铣刀更有优势，但由于费用高昂，且每齿进给与线速度往往比同规格的可转位铣刀要低，考虑到上支臂整体外形尺寸容差要求不高的情况，精加工主要选取了仿形方肩可转位铣刀进行加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (1)

1.一种异形结构支臂零件的加工方法，其特征在于，包括如下工序：

S1、铣六方：用普通铣床采用虎钳装夹加工毛坯得六方体；

S2、表面打磨：用平面磨床采用电磁力吸附磨上下表面得基准面；

S3、预留工艺补块：根据零件特征预留三处工艺补块，其中：第一工艺补块预留在圆柱体的上部，第二工艺补块预留在上耳片的上部，第三工艺补块预留在下耳片的底部，第一工艺补块的上表面与第二工艺补块的上表面在同一平面上，第三工艺补块的底面与第二工艺补块的底面平行；

S4、利用镗床在第一工艺补块和第二工艺补块上镗工艺孔, 用以辅助定位；

S5、利用铣床在工艺补块上铣出压板槽, 用以辅助装夹；

S6、粗铣零件：在三轴数控机床上利用压板槽搭压板分别对三处工艺补块装夹，对工艺孔插工艺销，以工艺销和底面为基准，通过钻头加工出落刀孔，再通过铣刀进行零件整体加工,铣出零件正反两面；

S7、铣基准孔：根据零件精密孔和耳片精密孔的位置，用卧式加工中心加工出两处基准孔，至此，转换加工基准，用于后续加工，基准孔留1mm余量；

S8、去零件补块：利用钳工划线定位，用线切割去除零件工艺补块；

S9、热处理前加工：通过内爪卡盘定位基准孔，在五轴加工中心加工零件外圆、型腔到位，上、下耳片精密孔分别留1mm以上余量；

S10、淬火；

S11、扩基准孔光端面：通过三爪卡盘定位圆柱体，在车床上对定位基准孔进行扩孔，并光端面；

S12、上半部分精加工：采用三爪卡盘的内爪对圆柱体内孔进行装夹并通过第一工装对下耳片精密孔定位，通过铣刀在五轴加工中心精加工零件上半部分外形，将耳片上半部分加工到位；

S13、下半部分精加工：采用三爪卡盘的内爪对圆柱体内孔进行装夹并通过第二工装对耳片定位，通过铣刀在五轴加工中心精加工零件下半部分外形并镗孔，将耳片下半部分、反面端面及耳片精密内孔加工到位；

S14、计量零件整体外形及孔位；

S15、钳工去毛刺，打光零件，攻丝；

S16、回火；

S17、磁粉检测100%；

S6中钻头采用U钻，铣刀采用快进给可转位铣刀；

S12中第一工装包括拉杆和拉杆座，拉杆固定在拉杆座上，拉杆的一端穿过下耳片精密孔；

S12中和S13中铣刀采用仿形方肩可转位铣刀；

S13中第二工装包括垫块和螺杆组件，耳片两侧分别设有垫块，垫块上设有用于顶住耳片两侧根部的螺杆组件。