CN114799771A - 一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,基于属于航空飞机钣金零件加工技术领域。本发明通过全新设计一套工艺流程,使用“数铣下料―手工成形―钻孔”的工艺流程替代“直线下料―闸压成形―切割外形―钻孔”的工艺流程,配合使用全新设计的一套工装用于零件成形和钻孔,解决了“弓”形铝合金零件成形过程中型面不准确、孔位置偏移等问题。本发明采用数控铣切的方式加工零件外边缘,劳动强度显著降低,制孔采用钻套保证尺寸,提高了孔精度。
Description
技术领域
本发明属于航空飞机钣金零件加工技术领域,涉及一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法。
背景技术
飞机科研型号项目中,存在一种特殊结构的支架,如图1所示,该类零件采用2B06Oδ2.0制造,整体呈“弓”形,外廓尺寸约700mmX400mm,宽度不等宽,最大宽度尺寸18mm,零件上分布6个φ4.2mm孔。此类零件在装配时“弓”形型面需与成品件贴合并保证φ4.2mm与成品件上的螺栓孔协调,故零件外形以及孔精度要求较高。零件通常采用的加工流程为“直线下料―闸压成形―切割外形-钻孔”。此类加工方法弊端在于,由于零件存在多处弯边,在闸压成形的过程中,各道弯边无法精确成形,故零件无法先按展开尺寸铣切出外形以及孔后成形,而是毛料状态下成形出型面后切割外形,最后进行制孔。生产过程中,闸压成形出的弯边可能存在尺寸误差,导致“弓”形型面无法与成品件完全贴合。而制孔采用样板确定孔位,一定程度上存在较大误差。此外,由于零件呈狭长结构,热处理后变形较大,修整工作量大且型面难以保证。上述问题造成此类“弓”形铝合金零件加工存在较大难度。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,该方法通过全新设计一套工艺流程,将“直线下料―闸压成形―切割外形―钻孔”的加工方式更改为“数铣下料―手工成形―钻孔”的组合方式,并设计一套型胎用于成形和钻孔,此型胎可实现零件的型面加工和钻孔,并能保证零件边缘准确和孔位置精度要求。
本发明的技术方案为:
一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,所述的制造方法基于型胎实现,其中型胎包括胎体1、定位销2、定位板3、盖板4、钻套5、对模销6、专用工具销7和吊环螺钉8。
所述的胎体1工作型面按零件内型面设计,在对应零件上φ4.2mm孔的位置设有同样数量的φ4.2mm孔,其侧面铣出通孔,便于结构减重,其上表面划出零件边缘线,用于成形过程中检查零件位置是否产生偏移,零件边缘线两侧位置对称设置四个定位板3用于辅助定位,防止零件成形过程中窜动;所述的胎体1上对称设有两个定位销2,其位于胎体1上表面最高处的零件边缘线两侧,用于坯料在工装上的定位。
所述的盖板4位于胎体1上方,其工作型面按零件外型面设计,其与胎体1贴合决定零件成形后的型面,盖板4上对应胎体1上φ4.2mm孔的位置设有通孔,钻套5安装于通孔内,用于φ4.2mm孔的钻制,盖板4与胎体1通过设于盖板4上的对模销6对正连接,防止成形过程中胎体1和盖板4发生位移而导致成形型面产生偏差,同时,对模销6承受剪切力,防止定位销2变形甚至折断。
所述的专用工具销7设于盖板4两端,同时胎体1上对应位置设有定位孔,因考虑零件尺寸较大,仅靠对模销6无法完全固定胎体1和盖板4的位置,因此增加专用工具销7用于辅助定位。
所述的吊环螺钉8安装于胎体1侧面,用于工装搬运吊装。
进一步的,所述型胎的型面制造公差为±0.1mm,零件型面对应区域加工表面粗糙度不高于Ra1.6。
一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,包括如下步骤:
步骤1,数铣下料;
因零件为多次弯边成形零件,中间段宽度与其他位置不等宽,因此将中间段作为成形后型面不变的“腹板”,并在其侧面增加两个φ5.2mm销钉孔作为定位孔耳片,其中,φ5.2mm销钉孔的位置与定位销2对应,用于成形时定位,考虑到零件成形以及热处理变形,零件上的φ4.2mm孔数铣时不制,成形后钻制;按上述原则将零件按钣金成形特征进行展开,去除φ4.2mm孔,并增加φ5.2mm销钉孔,作为数铣下料使用的二维数据集,采用数控铣切的方式按二维数据集铣切出零件的展开坯料并钻两个φ5.2mm销钉孔,加工精度应保证展开外缘极限偏差不大于0.5mm,销钉孔孔径极限偏差±0.12mm,并进行锉修、去毛刺处理,得到坯料。
步骤2,手工成形;
将型胎的对模销6和专用工具销7拔出,分离胎体1和盖板4,将数铣完的坯料放入胎体1,坯料上的φ5.2mm销钉孔插入到定位销2中,并保证坯料处于定位板3之间;合上盖板4,插上对模销6和专用工具销7;采用榔头、铝锤、垫板等工具对未紧密夹装在胎体1于盖板4之间的零件自由边成形,迫使坯料受力与胎体1完全紧密贴合,从而完成零件型面的全部成形;成形完成后取下对模销6和专用工具销7,分离胎体1和盖板4,检查零件与胎体1贴合间隙是否符合设计图样要求,如间隙不符合要求则重复步骤2进行修整,得到半成品零件。
步骤3,淬火;
将半成品零件进行淬火处理,提高半成品零件强度和硬度。
步骤4,修整;
将淬火后的半成品零件通过型胎进行手工修整,保证半成品零件与型胎贴合间隙不大于0.5mm。
步骤5,钻孔;
将型胎的对模销6和专用工具销7拔出,分离胎体1和盖板4,将半成品零件放入胎体,φ5.2mm销钉孔插入到定位销2中,并保证半成品零件处于定位板3之间,合上盖板4,插上对模销6和专用工具销7;使用风钻对半成品零件进行钻孔,将风钻手柄位置与风管连接,扣动风钻开关,检查是否运作正常;确定正常后松开风钻开关,手持风钻,使钻头横刃进入钻套5内,但不与半成品零件表面接触;扣动风钻开关,使钻头开始旋转;钻头导正后,通过手动加力来实现钻头的垂直进给,使半成品零件被钻通;在钻头旋转状态下,将钻头从半成品零件孔中或钻套5内退出,按相同的操作继续钻孔,直至所有的孔全部钻通;完成钻孔后松开风钻的开关,直至钻头停止旋转;将风钻柄部与风管断开,风管缠回原处;利用夹头钥匙,将风钻上夹持钻头的夹头松开,将钻头从钻夹头内取出。
步骤6,锉修;
所有半成品零件都完成钻孔后,剪切去掉定位孔耳片并利用刮刀、比已加工孔规格大的钻头或自制刀具对步骤5中钻制的孔进行锉修,只需要对钻头出口一面进行锉修并去毛刺,去毛刺时,应注意避免划伤临近表面或过多的去除材料;所有边缘不允许有裂纹,需在规定的公差范围内打磨到Ra6.3以上,得到零件。
步骤7,检验;
零件钻孔边缘附近应平整,不应有裂纹、毛刺、压伤、凸起等缺陷;孔位置偏移极限偏差为±0.3mm。
步骤8,零件表面处理;
将零件进行阳极化和喷漆,目的是提高零件抗腐蚀能力;表面处理完成后,得到最终状态“弓”形铝合金零件。
本发明的有益效果是:通过全新设计一套工艺方法,使用“数铣下料―手工成形―钻孔”的工艺流程替代“直线下料―闸压成形―切割外形―钻孔”的工艺流程,配合使用全新设计的一套工装用于零件成形和钻孔,解决了“弓”形铝合金零件成形过程中型面不准确、孔位置偏移等问题。生产中零件外边缘加工采用数控铣切,工人劳动强度显著降低,制孔采用钻套保证尺寸,提高了孔精度。
附图说明
图1为零件外形图。
图2(a)为型胎结构侧视图。
图2(b)为型胎结构A-A剖视图。
图2(c)为型胎结构俯视图。
图2(d)为型胎结构B-B剖视图。
图中:1胎体;2定位销;3定位板;4盖板;5钻套;6对模销;7专用工具销;8吊环螺钉。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案,进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例1
图2(a)、图2(b)、图2(c)和图2(d)所示,一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,所述的制造方法基于型胎实现,其中型胎包括胎体1、定位销2、定位板3、盖板4、钻套5、对模销6、专用工具销7和吊环螺钉8。
所述的胎体1工作型面按零件内型面设计,在对应零件上φ4.2mm孔的位置设有φ4.2mm孔,其侧面铣出通孔,便于结构减重,其上表面划出零件边缘线,用于成形过程中检查零件位置是否产生偏移,零件边缘线两侧位置对称设置四个定位板3用于辅助定位,防止零件成形过程中窜动;所述的胎体1上对称设有两个定位销2,其位于胎体1上表面最高处的零件边缘线两侧,用于坯料在工装上的定位。
所述的盖板4位于胎体1上方,其工作型面按零件外型面设计,其与胎体1贴合决定零件成形后的型面,盖板4上对应胎体1上φ4.2mm孔的位置设有通孔,钻套5安装于通孔内,用于φ4.2mm孔的钻制,盖板4与胎体1通过设于盖板4上的对模销6对正连接,防止成形过程中胎体1和盖板4发生位移而导致成形型面产生偏差,同时,对模销6承受剪切力,防止定位销2变形甚至折断;所述的专用工具销7设于盖板4两端,同时胎体1上对应位置设有定位孔,用于辅助定位。
所述的吊环螺钉8安装于胎体1侧面,用于工装搬运吊装。
进一步的,所述上述结构型胎型面制造公差±0.1mm,零件型面对应区域加工表面粗糙度不高于Ra1.6。
一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,包括如下步骤:
步骤1,数铣下料;
将零件中间段作为成形后型面不变的“腹板”,并在其侧面增加两个φ5.2mm销钉孔作为定位孔耳片,其中,φ5.2mm销钉孔的位置与定位销2对应,将零件按钣金成形特征进行展开,去除φ4.2mm孔,并增加φ5.2mm销钉孔,作为数铣下料使用的二维数据集,采用数控铣切的方式按二维数据集铣切出零件的展开坯料并钻两个φ5.2mm销钉孔,加工精度应保证展开外缘极限偏差不大于0.5mm,销钉孔孔径极限偏差±0.12mm,并进行锉修、去毛刺处理,得到坯料。
步骤2,手工成形;
将型胎的对模销6和专用工具销7拔出,分离胎体1和盖板4,将数铣完的坯料放入胎体1,坯料上的φ5.2mm销钉孔插入到定位销2中,并保证坯料处于定位板3之间;合上盖板4,插上对模销6和专用工具销7;采用榔头、铝锤、垫板等工具对未紧密夹装在胎体1于盖板4之间的零件自由边成形,迫使坯料受力与胎体1完全紧密贴合,从而完成零件型面的全部成形;成形完成后取下对模销6和专用工具销7,分离胎体1和盖板4,检查零件与胎体1贴合间隙是否符合设计图样要求,如间隙不符合要求则重复步骤2进行修整,得到半成品零件。
步骤3,淬火;
将半成品零件进行淬火处理,提高半成品零件强度和硬度。
步骤4,修整;
将淬火后的半成品零件通过型胎进行手工修整,保证半成品零件与型胎贴合间隙不大于0.5mm。
步骤5,钻孔;
将型胎的对模销6和专用工具销7拔出,分离胎体1和盖板4,将半成品零件放入胎体,φ5.2mm销钉孔插入到定位销2中,并保证半成品零件处于定位板3之间,合上盖板4,插上对模销6和专用工具销7;使用风钻对半成品零件进行钻孔,将风钻手柄位置与风管连接,扣动风钻开关,检查是否运作正常;确定正常后松开风钻开关,手持风钻,使钻头横刃进入钻套5内,但不与半成品零件表面接触;扣动风钻开关,使钻头开始旋转;钻头导正后,通过手动加力来实现钻头的垂直进给,使半成品零件被钻通;在钻头旋转状态下,将钻头从半成品零件孔中或钻套5内退出,按相同的操作继续钻孔,直至所有的孔全部钻通;完成钻孔后松开风钻的开关,直至钻头停止旋转;将风钻柄部与风管断开,风管缠回原处;利用夹头钥匙,将风钻上夹持钻头的夹头松开,将钻头从钻夹头内取出。
步骤6,锉修;
所有半成品零件都完成钻孔后,剪切去掉定位孔耳片并利用刮刀对步骤5中钻制的孔进行锉修,只需要对钻头出口一面进行锉修并去毛刺,去毛刺时,应注意避免划伤临近表面或过多的去除材料;所有边缘不允许有裂纹,需在规定的公差范围内打磨到Ra6.3以上,得到零件。
步骤7,检验;
零件钻孔边缘附近应平整,不应有裂纹、毛刺、压伤、凸起等缺陷;孔位置偏移极限偏差为±0.3mm。
步骤8,零件表面处理;
将零件进行阳极化和喷漆,目的是提高零件抗腐蚀能力;表面处理完成后,得到最终状态“弓”形铝合金零件。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式,但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些均属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,其特征在于,所述的制造方法基于型胎实现,其中型胎包括胎体(1)、定位销(2)、定位板(3)、盖板(4)、钻套(5)、对模销(6)、专用工具销(7)和吊环螺钉(8);
所述的胎体(1)工作型面按零件内型面设计,在对应零件上孔的位置设有同孔径的孔A,其侧面铣出通孔,其上表面划出零件边缘线,用于成形过程中检查零件位置是否产生偏移,零件边缘线两侧位置对称设置四个定位板(3)用于辅助定位,防止零件成形过程中窜动;所述的胎体(1)上对称设有两个定位销(2),其位于胎体(1)上表面最高处的零件边缘线两侧,用于坯料在工装上的定位;
所述的盖板(4)位于胎体(1)上方,其工作型面按零件外型面设计,其与胎体(1)贴合决定零件成形后的型面,盖板(4)上对应胎体(1)上孔的位置设有通孔,钻套(5)安装于通孔内,用于钻孔,盖板(4)与胎体(1)通过设于盖板(4)上的对模销(6)对正连接,防止成形过程中胎体(1)和盖板(4)发生位移而导致成形型面产生偏差,同时,对模销(6)承受剪切力,防止定位销(2)变形甚至折断;所述的专用工具销(7)设于盖板(4)两端,同时胎体(1)上对应位置设有定位孔,用于辅助定位;
所述的吊环螺钉(8)安装于胎体(1)侧面,用于工装搬运吊装。
2.根据权利要求1所述的一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,其特征在于,所述型胎的型面制造公差为±0.1mm,零件型面对应区域加工表面粗糙度不高于Ra1.6。
3.一种“弓”形铝合金零件的精确制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,数铣下料;
将零件中间段作为成形后型面不变的“腹板”,并在其侧面增加两个销钉孔作为定位孔耳片,其中,销钉孔的位置与定位销(2)对应,将零件按钣金成形特征进行展开,去除胎体(1)上的孔A,并增加销钉孔,作为数铣下料使用的二维数据集,采用数控铣切的方式按二维数据集铣切出零件的展开坯料并钻两个销钉孔,加工精度应保证展开外缘极限偏差不大于0.5mm,销钉孔孔径极限偏差±0.12mm,并进行锉修、去毛刺处理,得到坯料;
步骤2,手工成形;
将型胎的对模销(6)和专用工具销(7)拔出,分离胎体(1)和盖板(4),将数铣完的坯料放入胎体(1),坯料上的销钉孔插入到定位销(2)中,并保证坯料处于定位板(3)之间;合上盖板(4),插上对模销(6)和专用工具销(7);对未紧密夹装在胎体(1)于盖板(4)之间的零件自由边成形,迫使坯料受力与胎体(1)完全紧密贴合,从而完成零件型面的全部成形;成形完成后取下对模销(6)和专用工具销(7),分离胎体(1)和盖板(4),检查零件与胎体(1)贴合间隙是否符合设计图样要求,如间隙不符合要求则重复步骤2进行修整,得到半成品零件;
步骤3,淬火;
将半成品零件进行淬火处理,提高半成品零件强度和硬度;
步骤4,修整;
将淬火后的半成品零件通过型胎进行手工修整,保证半成品零件与型胎贴合间隙不大于0.5mm;
步骤5,钻孔;
将型胎的对模销(6)和专用工具销(7)拔出,分离胎体(1)和盖板(4),将半成品零件放入胎体,销钉孔插入到定位销(2)中,并保证半成品零件处于定位板(3)之间,合上盖板(4),插上对模销(6)和专用工具销(7);使用风钻对半成品零件进行钻孔,将风钻手柄位置与风管连接,扣动风钻开关,检查是否运作正常;确定正常后松开风钻开关,手持风钻,使钻头横刃进入钻套(5)内,但不与半成品零件表面接触;扣动风钻开关,使钻头开始旋转;钻头导正后,通过手动加力来实现钻头的垂直进给,使半成品零件被钻通;在钻头旋转状态下,将钻头从半成品零件孔中或钻套(5)内退出,按相同的操作继续钻孔,直至所有的孔全部钻通;完成钻孔后松开风钻的开关,直至钻头停止旋转;将风钻柄部与风管断开,风管缠回原处;利用夹头钥匙,将风钻上夹持钻头的夹头松开,将钻头从钻夹头内取出;
步骤6,锉修;
所有半成品零件都完成钻孔后,剪切去掉定位孔耳片并利用刮刀对步骤5中钻制的孔进行锉修,只需要对钻头出口一面进行锉修并去毛刺;所有边缘不允许有裂纹,需在规定的公差范围内打磨到Ra6.3以上,得到零件;
步骤7,检验;
零件钻孔边缘附近应平整,孔位置偏移极限偏差为±0.3mm;
步骤8,零件表面处理;
将零件进行阳极化和喷漆,目的是提高零件抗腐蚀能力;表面处理完成后,得到最终状态“弓”形铝合金零件。
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