CN114211189A - 一种高精度内型面的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高精度内型面的加工方法，其包括以下步骤：根据零件的内型面制作内模工装；将预制的单元件贴于所述内模工装外，装焊所述单元件形成零件；对零件连同所述内模工装整体进行退火处理；拆除所述内模工装，对零件进行机加工。本专利涉及的一种高精度内型面的加工方法，可以通过内模工装精确控制焊接过程中零件的内型面，提高焊接过程零件的内型面精度，通过将零件同焊接工装一同退火处理，消除了焊接过程中零件产生的焊接应力，避免了拆除内模工装后零件的变形，通过退火处理后的机加工，可以对焊接零件整体调整，提高了零件的加工精度，通过本方法内型面可以少留或不留加工余量，减少了内型面后续的加工成本，提高了生产效率。

Description

一种高精度内型面的加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种高精度内型面的加工方法。

背景技术

目前，各类设备，特别是试验设备及科研设备对零件的内型面要求越来越高，但是在零件焊接的过程中会产生应力，一段时间后零件会发生变形，难以控制零件内型面的精度。

相关技术中，通常通过将零件刚性固定，提前预估焊接可能产生的变形量，对零件进行预先反变形处理，实现对零件内型面的控制。

但是，反变形法的控制精度较差，需要提前预留足够的机加工余量，而内型面加工难度大，预留过多的加工余量会大幅增加零件的生产成本与加工用时。

发明内容

本发明实施例提供一种高精度内型面的加工方法，以解决相关技术中通过反变形法控制内型面精度需要留有较大的加工余量，造成生产成本的增加，并降低了生产效率的技术问题。

第一方面，提供了一种高精度内型面的加工方法，其包括以下步骤：根据零件的内型面制作内模工装；将预制的单元件贴于所述内模工装外，装焊所述单元件形成零件；对零件连同所述内模工装整体进行退火处理；拆除所述内模工装，对零件进行机加工。

一些实施例中，所述根据零件的内型面制作内模工装，包括以下步骤：将型材焊接形成内模框架；在内模框架的外表面固定模板形成所述内模工装。

一些实施例中，所述根据零件的内型面制作内模工装，还包括以下步骤：根据零件的内型面机加工所述内模工装的外型面。

一些实施例中，在所述根据零件的内型面机加工所述内模工装的外型面前，包括以下步骤：将所述模板固定于所述内模框架的外表面，形成所述内模工装；对所述内模工装退火处理。

一些实施例中，所述将所述模板固定于所述内模框架的外表面，形成所述内模工装，包括以下步骤：利用全站仪对所述模板进行定位，并将所述模板间隔布置于所述内模框架的外表面，使所述零件的焊缝位置与所述内模工装之间留有空隙；将所述模板焊接于所述内模框架形成内模工装。

一些实施例中，所述拆除所述内模工装，对零件进行机加工，包括以下步骤：拆除所述内模工装；对零件的端面进行机加工；对零件的内型面进行机加工；对所述零件的内角采用机加工的方式清角。

一些实施例中，所述对所述零件的内角采用机加工的方式清角，包括以下步骤：使用第一球铣刀对所述零件的内角粗清角；使用第二球铣刀对所述零件的内角精清角，其中第二球铣刀的直径小于所述第一球铣刀的直径。

一些实施例中，在所述使用第二球铣刀对所述零件的内角精清角之后，包括以下步骤：使用菱形刀对所述零件清根加工。

一些实施例中，所述对零件的内型面进行机加工，包括以下步骤：机加工零件的平面内型面；根据曲面内型面的凹凸性对所述曲面内型面进行分区；分别对不同分区的所述曲面内型面机加工，完成所述零件的内型面机加工。

一些实施例中，在所述将预制的单元件贴于所述内模工装外,装焊所述单元件形成零件之前，包括以下步骤：对金属板材进行油压得到预制的单元件。

本发明提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供了一种高精度内型面的加工方法，由于根据零件的内型面制作了内模工装，可以在焊接单元件时保证零件的加工精度，通过将零件同内模工装一起退火处理，通过内模工装避免零件的内型面变形，在保证内型面精度的情况下消除了焊接过程零件内部的残留应力。退火处理后对零件进行机加工，相比反变形法，由于内型面形状控制较好，可以不预留或仅预留少量的加工余量，降低了零件的加工成本，提高了零件的生产效率。

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为本发明实施例提供的一种高精度内型面的加工方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的零件在内模工装上焊接时的立体结构示意图；

图3为本发明实施例提供的零件的立体结构示意图；

图4为本发明实施例提供的内模工装的立体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的零件的剖视结构示意图；

图6为本发明实施例提供的机加工零件端面的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的机加工零件的平面内型面的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的机加工零件的曲面内型面的一端的结构示意图；

图9为本发明实施例提供的机加工零件的曲面内型面的另一端的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的对零件清角的结构示意图。

图中：

1、内模工装；101、内模框架；102、模板；

2、零件；201、平面内型面；202、曲面内型面；203、单元件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。

本发明实施例提供了一种高精度内型面的加工方法，其能解决目前通过反变形法控制内型面精度需要留有较大的加工余量，造成生产成本的增加，并降低了生产效率的技术问题。

参见图1所示，为本发明实施例提供的一种高精度内型面的加工方法，其可以包括以下步骤：S1：根据零件2的内型面制作内模工装1；S2：将预制的单元件203贴于内模工装1外，装焊单元件203形成零件2；S3：对零件2连同内模工装1整体进行退火处理；S4：拆除内模工装1，对零件2进行机加工。通过内模工装1可以实现焊接过程对零件2的内型面控制，通过将内模工装1的外型面加工至略小于零件2设计内型面尺寸，通过将单元件203贴于内模工装1，使焊接形成的零件2贴合内模工装1的外型面，本实施例中，为了提高内型面的精度，制造内模工装1时预留了1～2毫米的加工余量，以供后续零件2的机加工。相比反变形法，可能需要留出5～10毫米的加工余量，大幅降低了零件2后续的加工成本。通过将零件2同内模工装1同时退火，消除了零件2的焊接应力，在将内模工装1拆除后，消除应力的零件2不会产生变形，零件2的内型面同内模工装1的外型面相匹配，实现对零件2内型面的精确控制。拆除内模工装1后对零件2进行机加工，相比对单个单元件203机加工，整体机加工可使零件2的精度更高，同时预留的加工余量较小，可以大幅缩短后续的机加工成本以及加工时间。

参见图1至图4所示，在一些可选的实施例中，步骤S1，即根据零件2的内型面制作内模工装1，可以包括以下步骤：将型材焊接形成内模框架101；在内模框架101的外表面固定模板102形成内模工装1。也就是说，通过型材制造内模框架101可降低内模工装1的成本及重量，同时将内模工装1分为内模框架101与模板102，内模框架101中间可以镂空，以减轻内模工装1的重量。内模框架101的精度可以适当的降低，通过更高精度的模板102实现对零件2内型面的精确控制，进一步降低了内模工装1的成本，同时由于内模框架101为框架结构，其支撑强度更高，可保证内模工装1的强度，减少内模工装1变形，提高零件2的内型面的精度。

参见图1至图4所示，在一些可选的实施例中，根据零件2的内型面制作内模工装1，还可以包括以下步骤：根据零件2的内型面机加工内模工装1的外型面。也就是说，通过机加工内模工装1的外型面提高内模工装1的制造精度，在确保零件2的加工精度的同时，减少零件2的机加工余量，本实施例中主要是机加工模板102实现对内模工装1外型面的机加工。

参见图1至图4所示，在一些可选的实施例中，在根据零件2的内型面机加工内模工装1的外型面前，可以包括以下步骤：将模板102固定于内模框架101的外表面，形成内模工装1；对内模工装1退火处理。也就是说，在内模工装1机加工之前先对内模工装1退火处理，消除内模工装1在焊接过程中的焊接应力，减少内模工装1的制造误差。相比在机加工后退火处理，可以提高最终内模工装1的精度。

参见图1至图4所示，在一些可选的实施例中，将模板102固定于内模框架101的外表面，形成内模工装1，包括以下步骤：利用全站仪对模板102进行定位，并将模板102间隔布置于内模框架101的外表面，使零件2的焊缝位置与内模工装1之间留有空隙；将模板102焊接于内模框架101形成内模工装1。也就是说，通过全站仪实现对模板102的定位，以提高模板102的安装精度，将模板102间隔设置一方面可以减少内模工装1的重量，降低内模工装1的成本，同时还可以为零件2的焊缝留有空隙，为焊接设备留有空间，便于焊接设备伸入零件2的内型面中对单元件203进行焊接。

参见图5至图10所示，在一些可选的实施例中，步骤S4，即拆除内模工装1，对零件2进行机加工，可以包括以下步骤：拆除内模工装1；对零件2的端面进行机加工；对零件2的内型面进行机加工；对零件2的内角采用机加工的方式清角。也就是说，先加工零件2的端面，再加工零件2的内型面，最后采用机加工器械对零件2进行清角。其中通过机加工器械对零件2进行清角，相比传统的手工清角大幅的提高了清角效率，先加工零件2的端面，可以以零件2的端面作为基准面，最大限度的保证内型面机加工的精度。

参见图5至图10所示，在一些可选的实施例中，对零件2的内角采用机加工的方式清角，可以包括以下步骤：使用第一球铣刀对零件2的内角粗清角；使用第二球铣刀对零件2的内角精清角，其中第二球铣刀的直径小于第一球铣刀的直径。也就是说，通过分批次对零件2的内角清角，可以实现内角的粗细加工分级，通过大尺寸的第一球铣刀对零件2的内角粗加工，相比直接采用小直径的第二球铣刀精加工，在保证零件2的内角精度的同时还可以大幅提高清角效率，针对精度要求更高的零件2，还可以通过采用相比第二球铣刀直径更小的球铣刀进一步精加工清角。

参见图5至图10所示，在一些可选的实施例中，在使用第二球铣刀对零件2的内角精清角之后，可以包括以下步骤：使用菱形刀对零件2清根加工。本实施例中针对清角精度要求高的零件2，还可以在使用第二球铣刀精清角后采用菱形刀对零件2清根加工，由于菱形刀的加工尺寸更小，能针对球铣刀的加工盲区进行加工，可以适应更小的内角加工。进一步保证零件2内型面的加工质量。

参见图5至图10所示，在一些可选的实施例中，对零件的内型面进行机加工，可以包括以下步骤：机加工零件2的平面内型面201；根据曲面内型面202的凹凸性对曲面内型面202进行分区；分别对不同分区的曲面内型面202机加工，完成零件2的内型面机加工。也就是说，先加工零件2内型面中的平面内型面201，再加工曲面内型面202，其中针对曲面内型面202可以分区加工，以适应曲面的凹凸性，本实施例中，由曲面的凸起分界线将曲面内型面202分为上下两个区域，通过每次加工一个区域最终实现整个曲面内型面202的加工。根据凹凸性对曲面内型面202分区加工，可以避免加工刀具在加工过程中脱离加工表面，还可以避免退刀过程破坏加工表面，提高了曲面内型面202的加工精度。

参见图1至图3所示，在一些可选的实施例中，步骤S2，即在将预制的单元件203贴于内模工装1外,装焊单元件203形成零件2之前，可以包括以下步骤：对金属板材进行油压得到预制的单元件203。也就是说，通过油压的方式加工金属板材得到预制的单元件203，相比浇铸或机加工可以以更低的成本得到复杂曲面的单元件203，同时油压加工的加工效率也更高，可以满足零件2的大批量生产。本实施例中，在油压后还将零件2外部的加强筋提前焊接板材上形成单元件203，通过加强筋避免弯曲成型的板材变形。提高零件2内型面的精度。

本发明实施例提供的一种高精度内型面的加工方法的原理为：

通过按零件2的内型面设计制造内模工装1，以内模工装1为基体焊接形成零件2，通过内部对零件2内型面的限制，提高了零件2的内型面精度。同时一个内模工装1可以适用于零件2的大批量生产，成本也更低。通过在焊接后连通内模工装1一同将零件2退火处理，通过内模工装1限制零件2的内型面变形，同时其经过退火处理，可以消除焊接过程产生的应力，避免后续零件2的内型面变形。能更好的控制内型面的精度，减少预留的加工余量，可以实现不加工或仅少量的机加工就形成高精度的内型面。提高了零件2的生产效率，并大幅降低了零件2的生产成本。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本发明中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种高精度内型面的加工方法，其特征在于，其包括以下步骤：

根据零件(2)的内型面制作内模工装(1)；

将预制的单元件(203)贴于所述内模工装(1)外，装焊所述单元件(203)形成零件(2)；

对零件(2)连同所述内模工装(1)整体进行退火处理；

拆除所述内模工装(1)，对零件(2)进行机加工。

2.如权利要求1所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，所述根据零件的内型面制作内模工装，包括以下步骤：

将型材焊接形成内模框架(101)；

在内模框架(101)的外表面固定模板(102)形成所述内模工装(1)。

3.如权利要求2所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，所述根据零件(2)的内型面制作内模工装(1)，还包括以下步骤：

根据零件(2)的内型面机加工所述内模工装(1)的外型面。

4.如权利要求3所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，在所述根据零件(2)的内型面机加工所述内模工装(1)的外型面前，包括以下步骤：

将所述模板(102)固定于所述内模框架(101)的外表面，形成所述内模工装(1)；

对所述内模工装(1)退火处理。

5.如权利要求4所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，所述将所述模板(102)固定于所述内模框架(101)的外表面，形成所述内模工装(1)，包括以下步骤：

利用全站仪对所述模板(102)进行定位，并将所述模板(102)间隔布置于所述内模框架(101)的外表面，使所述零件(2)的焊缝位置与所述内模工装(1)之间留有空隙；

将所述模板(102)焊接于所述内模框架(101)形成内模工装(1)。

6.如权利要求1所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，所述拆除所述内模工装(1)，对零件(2)进行机加工，包括以下步骤：

拆除所述内模工装(1)；

对零件(2)的端面进行机加工；

对零件(2)的内型面进行机加工；

对所述零件(2)的内角采用机加工的方式清角。

7.如权利要求6所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，所述对所述零件(2)的内角采用机加工的方式清角，包括以下步骤：

使用第一球铣刀对所述零件(2)的内角粗清角；

使用第二球铣刀对所述零件(2)的内角精清角，其中第二球铣刀的直径小于所述第一球铣刀的直径。

8.如权利要求7所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，在所述使用第二球铣刀对所述零件(2)的内角精清角之后，包括以下步骤：

使用菱形刀对所述零件(2)清根加工。

9.如权利要求6所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，所述对零件(2)的内型面进行机加工，包括以下步骤：

机加工零件(2)的平面内型面(201)；

根据曲面内型面(202)的凹凸性对所述曲面内型面(202)进行分区；

分别对不同分区的所述曲面内型面(202)机加工，完成所述零件(2)的内型面机加工。

10.如权利要求1所述的高精度内型面的加工方法，其特征在于，在所述将预制的单元件(203)贴于所述内模工装(1)外,装焊所述单元件(203)形成零件(2)之前，包括以下步骤：

对金属板材进行油压得到预制的单元件(203)。

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