CN114406719A - 一种长梁类零件加工变形控制方法 - Google Patents
一种长梁类零件加工变形控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种长梁类零件加工变形控制方法,属于航空结构件数控加工技术领域,其特征在于,包括以下步骤:a、对零件毛坯进行无应力修面;b、对零件毛坯打孔锪窝,计算纤维切断槽的数量;c、确定纤维切断槽的最大槽深和最小槽深,进行粗加工;d、时效处理,确定定位凸台高度差和定位凸台高度阶差,完成定位凸台加工;e、对零件毛坯进行无应力装夹,将定位凸台压紧完成零件精加工。本发明通过对纤维切断槽的数量和尺寸的精确计算,能最大程度减少零件毛坯的变形量,且能够减少定位面和侧弯变形量,无需防侧弯孔,通过和定位凸台有机结合,能对经纤维切断槽消除后的残余变形量进行精确消除,对变形量进行二次消除。
Description
技术领域
本发明涉及到航空结构件数控加工技术领域,尤其涉及一种长梁类零件加工变形控制方法。
背景技术
长梁类零件是指零件长宽比大于10的零件。随着航空结构件制造技术的发展,由于飞机结构件正向着整体化、大型化及理论外形复杂化的方向发展,长梁类零件的占比越来越大,加工难度也在不断提升。
长梁类零件在数控加工过程中极易产生变形,最常见的情况便是零件中部上拱,导致零件无法正常装夹,影响数控加工。针对长梁类零件易变形的问题,目前采用的措施是将零件加工过程分为粗加工,半精加工和精加工,使零件应力释放所带来的影响分三次进行消除,最大程度上的减小应力释放变形对数控加工的影响。但是这种方法对现场操作人员能力素质要求极高,每次的装夹都需要根据变形量以及余量来判断是否进行加垫或者加垫的加垫厚度,一旦计算失误,零件就有可能面临尺寸超差乃至报废的危险。同时在国产料替代进口料以后,现有的这种办法已经不能完全满足现场加工,国产料的变形量已经超出了这种传统方法的控制极限。
除此之外,针对目前传统机加模式转自动化加工的趋势,长梁类零件的数控加工变形控制应尽量减少人工干预,使之能满足当下的自动化加工需求。
综上所述,长梁类零件的加工质量以及结构尺寸不稳定的原因有以下几点:
1、加工过程中人工干预点较多,工人装夹以及加工经验参差不齐,对于零件变形的处理方式各不相同,导致最后零件的加工情况时好时坏,无法趋于稳定。
2、由于目前国际形势影响,大量进口料被替换为国产料,单从加工性能上来分析,国产料无法和进口料相比,国产料变形情况十分普遍并且变形量较大。但是原有的加工变形控制方法是基于进口料变形量制定的,所以无法完全解决目前国产料的加工变形问题。
3、加工设备使用时间较长,精度以及主轴稳定性已经不在最佳状态,加工过程中难以保证稳定铣削。
4、各种外部影响因素,如:温度、湿度以及零件放置时间。
公开号为CN110605538A,公开日为2019年12月24日的中国专利文献公开了一种长梁类零件加工过程中的防侧弯方法,其特征在于:在零件的毛坯件的余量上铣削出应力释放槽,并钻制防侧弯孔;其具体包括以下步骤:
S1)在零件粗加工之前,在零件的毛坯件两侧的余量上铣出多个应力释放槽;
S2)粗加工完成后,将零件静置,释放由于材料大量去除产生的应力变形;
S3)在零件的第一面精加工完成后,保持原有装夹状态,在零件一侧的余量上钻制等距分布的多个防侧弯孔;
S4)在对零件的第二面进行精加工装夹时,在防侧弯孔内插入定位销,并建立加工坐标系,进行零件的第二面精加工。
该专利文献公开的长梁类零件加工过程中的防侧弯方法,采用在长梁类零件的毛坯件余量上设置应力释放槽,释放加工过程中发生的应力变形;并通过设置防侧弯孔,减少零件两侧面加工时的两面接刀阶差。但是,虽然设置了应力释放槽,但方式较为笼统,没有对应力释放槽的数量、尺寸进行有效约束,大大降低了应力释放槽的应力释放效果。并且应力释放槽虽然可以减少部分因应力释放带来的变形量,但是对于长梁而言,定位面方向的变形量依旧无法忽略,并且防侧弯孔无法对定位面方向的变形量起到任何作用,仅可对侧弯变形起到较小缓冲作用,因此,零件变形量依旧存在,并且无法进行二次消除。
发明内容
本发明为了克服上述现有技术的缺陷,提供一种长梁类零件加工变形控制方法,本发明通过对纤维切断槽的数量和尺寸的精确计算,最大限度的发挥纤维切断槽的作用,能最大程度减少零件毛坯的变形量,且能够减少定位面和侧弯变形量,无需防侧弯孔,通过和定位凸台有机结合,能对经纤维切断槽消除后的残余变形量进行精确消除,对变形量进行二次消除。
本发明通过下述技术方案实现:
一种长梁类零件加工变形控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
c、根据零件毛坯的最大槽深处余量分布量D1和最小槽深处余量分布量D2确定纤维切断槽的最大槽深he和最小槽深hf,选择直径为D的刀具进行粗加工,粗加工纤维切断槽的宽度为L,使D<L≤2D;
d、零件毛坯粗加工完成后进行时效处理,时效处理完成后再将零件毛坯水平放
置,观察零件毛坯的变形情况,确定粗加工后的最大变形量hb,根据零件毛坯余量分布情况
确定定位凸台高度差hd和定位凸台高度阶差,完成定位凸台加工;
e、对零件毛坯进行无应力装夹,将定位凸台压紧完成零件精加工。
所述纤维切断槽设置在零件毛坯纤维方向的垂直方向上,纤维切断槽贯穿零件毛坯。
所述步骤b中,纤维切断槽的数量n通过式1和式2计算;
本发明的有益效果主要表现在以下方面:
1、本发明,较公开号为CN110605538A,公开日为2019年12月24日的中国专利文献而言,通过对纤维切断槽的数量和尺寸的精确计算,采用特定数量和尺寸的纤维切断槽,能够最大限度的发挥纤维切断槽的作用,能最大程度减少零件毛坯的变形量,且能够减少定位面和侧弯变形量,无需防侧弯孔,通过和定位凸台有机结合,能对经纤维切断槽消除后的残余变形量进行精确消除,对变形量进行二次消除。
2、本发明,能够有效降低应力释放变形对于零件毛坯加工的影响,同时减少了人工干预点以及工人装夹劳动强度,确保了零件加工质量以及结构尺寸的稳定性,提高了零件的加工效率。
3、相较于现有技术采用校正工序介入数控加工而言,由于校正具有不稳定性,致使实施过程中存在较大不确定性,本发明加工稳定性更好,能够有效确保长梁类零件的加工质量。
4、本发明,能积极推动生产现场国产料替代进口料的进程,目前国产料的加工性能尚无法达到进口料的水平,短时间内无法解决这个问题,但通过采用本发明公开的方法,能在短时间内解决国产料加工性能不足导致的翘曲变形,使零件顺利加工完成。
5、本发明,通过精确对定位凸台的数量以及高度进行量化控制,针对不同零件具备良好的通用性,数控加工稳定性好,实施过程可控性高,能够有效避免人工因素的影响。
附图说明
下面将结合说明书附图和具体实施方式对本发明作进一步的具体说明:
图1为本发明的流程框图;
图2为零件毛坯变形情况示意图;
图3为纤维切断槽示意图;
图4为图3中的A-A视图;
图5为零件毛坯框面粗加工完成后零件变形情况和定位凸台的结构示意图;
具体实施方式
实施例1
参见图1-图5,一种长梁类零件加工变形控制方法,包括以下步骤:
c、根据零件毛坯的最大槽深处余量分布量D1和最小槽深处余量分布量D2确定纤维切断槽的最大槽深he和最小槽深hf,选择直径为D的刀具进行粗加工,粗加工纤维切断槽的宽度为L,使D<L≤2D;
d、零件毛坯粗加工完成后进行时效处理,时效处理完成后再将零件毛坯水平放
置,观察零件毛坯的变形情况,确定粗加工后的最大变形量hb,根据零件毛坯余量分布情况
确定定位凸台高度差hd和定位凸台高度阶差,完成定位凸台加工;
e、对零件毛坯进行无应力装夹,将定位凸台压紧完成零件精加工。
本实施例为最基本的实施方式,较公开号为CN110605538A,公开日为2019年12月24日的中国专利文献而言,通过对纤维切断槽的数量和尺寸的精确计算,采用特定数量和尺寸的纤维切断槽,能够最大限度的发挥纤维切断槽的作用,能最大程度减少零件毛坯的变形量,且能够减少定位面和侧弯变形量,无需防侧弯孔,通过和定位凸台有机结合,能对经纤维切断槽消除后的残余变形量进行精确消除,对变形量进行二次消除。
实施例2
参见图1-图5,一种长梁类零件加工变形控制方法,包括以下步骤:
c、根据零件毛坯的最大槽深处余量分布量D1和最小槽深处余量分布量D2确定纤维切断槽的最大槽深he和最小槽深hf,选择直径为D的刀具进行粗加工,粗加工纤维切断槽的宽度为L,使D<L≤2D;
d、零件毛坯粗加工完成后进行时效处理,时效处理完成后再将零件毛坯水平放
置,观察零件毛坯的变形情况,确定粗加工后的最大变形量hb,根据零件毛坯余量分布情况
确定定位凸台高度差hd和定位凸台高度阶差,完成定位凸台加工;
e、对零件毛坯进行无应力装夹,将定位凸台压紧完成零件精加工。
所述纤维切断槽设置在零件毛坯纤维方向的垂直方向上,纤维切断槽贯穿零件毛坯。
本实施例为一较佳实施方式,能够有效降低应力释放变形对于零件毛坯加工的影响,同时减少了人工干预点以及工人装夹劳动强度,确保了零件加工质量以及结构尺寸的稳定性,提高了零件的加工效率。
实施例3
参见图1-图5,一种长梁类零件加工变形控制方法,包括以下步骤:
c、根据零件毛坯的最大槽深处余量分布量D1和最小槽深处余量分布量D2确定纤维切断槽的最大槽深he和最小槽深hf,选择直径为D的刀具进行粗加工,粗加工纤维切断槽的宽度为L,使D<L≤2D;
d、零件毛坯粗加工完成后进行时效处理,时效处理完成后再将零件毛坯水平放
置,观察零件毛坯的变形情况,确定粗加工后的最大变形量hb,根据零件毛坯余量分布情况
确定定位凸台高度差hd和定位凸台高度阶差,完成定位凸台加工;
e、对零件毛坯进行无应力装夹,将定位凸台压紧完成零件精加工。
进一步的,所述纤维切断槽设置在零件毛坯纤维方向的垂直方向上,纤维切断槽贯穿零件毛坯。
进一步的,所述步骤b中,纤维切断槽的数量n通过式1和式2计算;
本实施例为又一较佳实施方式,相较于现有技术采用校正工序介入数控加工而言,由于校正具有不稳定性,致使实施过程中存在较大不确定性,本发明加工稳定性更好,能够有效确保长梁类零件的加工质量。
实施例4
参见图1-图5,一种长梁类零件加工变形控制方法,包括以下步骤:
c、根据零件毛坯的最大槽深处余量分布量D1和最小槽深处余量分布量D2确定纤维切断槽的最大槽深he和最小槽深hf,选择直径为D的刀具进行粗加工,粗加工纤维切断槽的宽度为L,使D<L≤2D;
d、零件毛坯粗加工完成后进行时效处理,时效处理完成后再将零件毛坯水平放
置,观察零件毛坯的变形情况,确定粗加工后的最大变形量hb,根据零件毛坯余量分布情况
确定定位凸台高度差hd和定位凸台高度阶差,完成定位凸台加工;
e、对零件毛坯进行无应力装夹,将定位凸台压紧完成零件精加工。
所述纤维切断槽设置在零件毛坯纤维方向的垂直方向上,纤维切断槽贯穿零件毛坯。
所述步骤b中,纤维切断槽的数量n通过式1和式2计算;
本实施例为又一较佳实施方式,能积极推动生产现场国产料替代进口料的进程,目前国产料的加工性能尚无法达到进口料的水平,短时间内无法解决这个问题,但通过采用本发明公开的方法,能在短时间内解决国产料加工性能不足导致的翘曲变形,使零件顺利加工完成。
实施例5
参见图1-图5,一种长梁类零件加工变形控制方法,包括以下步骤:
c、根据零件毛坯的最大槽深处余量分布量D1和最小槽深处余量分布量D2确定纤维切断槽的最大槽深he和最小槽深hf,选择直径为D的刀具进行粗加工,粗加工纤维切断槽的宽度为L,使D<L≤2D;
d、零件毛坯粗加工完成后进行时效处理,时效处理完成后再将零件毛坯水平放
置,观察零件毛坯的变形情况,确定粗加工后的最大变形量hb,根据零件毛坯余量分布情况
确定定位凸台高度差hd和定位凸台高度阶差,完成定位凸台加工;
e、对零件毛坯进行无应力装夹,将定位凸台压紧完成零件精加工。
所述纤维切断槽设置在零件毛坯纤维方向的垂直方向上,纤维切断槽贯穿零件毛坯。
所述步骤b中,纤维切断槽的数量n通过式1和式2计算;
本实施例为最佳实施方式,通过精确对定位凸台的数量以及高度进行量化控制,针对不同零件具备良好的通用性,数控加工稳定性好,实施过程可控性高,能够有效避免人工因素的影响。
Claims (5)
1.一种长梁类零件加工变形控制方法,其特征在于,包括以下步骤:
c、根据零件毛坯的最大槽深处余量分布量D1和最小槽深处余量分布量D2确定纤维切断槽的最大槽深he和最小槽深hf,选择直径为D的刀具进行粗加工,粗加工纤维切断槽的宽度为L,使D<L≤2D;
d、零件毛坯粗加工完成后进行时效处理,时效处理完成后再将零件毛坯水平放置,观察零件毛坯的变形情况,确定粗加工后的最大变形量hb,根据零件毛坯余量分布情况确定定位凸台高度差hd和定位凸台高度阶差,完成定位凸台加工;
e、对零件毛坯进行无应力装夹,将定位凸台压紧完成零件精加工。
2.根据权利要求1所述的一种长梁类零件加工变形控制方法,其特征在于:所述纤维切断槽设置在零件毛坯纤维方向的垂直方向上,纤维切断槽贯穿零件毛坯。
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