CN115562179A - 一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空飞机平板类化学铣切领域，涉及一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法。本发明是利用三维设计软件基于零件产品数模，设计含有定位用工艺孔的工艺数模，通过数控机床进行零件外形以及内孔的精确加工。与现有划线铣切以及冲切技术相比，本发明的有益效果是：提高了零件外形以及内孔的精度，较少了冲切工装的数量。零件外形以及内孔的精度由1mm缩小到0.1mm。冲切工装的数量缩小到0套；本发明还可以用于航天复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工。
Description
技术领域
本发明属于航空飞机平板类化学铣切领域，涉及一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法。
背景技术
飞机平板类化学铣切零件是一种由化铣区以及内形组成的的平板类零件。飞机铝合金平板类化铣零件是飞机中典型常见的结构件，通过化学铣切区的设计可以有效的提高零件结构强度，同时还能够有效的进行结构减重。为了飞机结构的装配精度，对飞机铝合金平板类化学铣切零件的外形以及内孔准确度有较高的要求。目前采用的是划线铣切以及冲切的方式加工化学铣切后的零件外形以及内孔，零件加工工艺复杂，同时还需制造大量的专用工装，最终还不能很好的保证零件外形以及内孔与化铣区域形状的相对位置的准确性，容易导致组件装配超差。为此，需要研究一种精确加工平板化学铣切零件外形，降低零件的加工工艺的复杂程度以及制造成本，同时保证零件外形以及内孔加工的准确性。
发明内容
本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法。为了解决上述技术问题，本发明是利用三维设计软件基于零件产品数模，设计含有定位用工艺孔的工艺数模，通过数控机床进行零件外形以及内孔的精确加工。
技术方案
一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，包括如下步骤：
步骤一：使用三维设计软件测量零件的外形尺寸2和外形尺寸3。
步骤二:根据步骤一中测量的尺寸2和尺寸3，确定用于化铣定位以及数控用的孔的数量以及方向。
若尺寸2>尺寸3,则工艺孔设计在尺寸2方向的两侧；
若尺寸2＜尺寸3,工艺孔设计在尺寸3的方向的两侧；
步骤三:按照步骤二所确定孔放置方向以及数量，设计完成工艺数模。工艺数模由零件外轮廓、内形、化学铣切区、化学铣切区边界、工艺孔凸耳以及工艺孔组成。
步骤四:依据工艺数模中化学铣切区、化学铣切区边界、零件外轮廓、工艺孔凸耳以及工艺孔外形制造化学样板。化学样板由化铣刻型边界、外形轮廓、工艺孔凸耳以及工艺孔组成。
步骤五:依据化学样板制作零件毛料。零件毛料依据化学样板钻零件工艺孔。
步骤六:零件毛料按照化学铣切工艺要求采用保护材料进行保护。将化学样板放置于零件毛料上方，将工艺孔对齐，去除零件毛料上化铣刻型边界内的保护材料。零件毛料按照化学铣切工艺要求对工艺孔进行保护后化学铣切至零件要求深度。清洗干燥化学铣切后零件毛料并去除非化学铣切区域的保护材料。
步骤七:采用数控机床依据工艺数模数字化模型编制数控成行进行加工。加工前在机床平台上放置辅助垫料。按照工艺数模在辅助垫料上加工出工艺数模的外形轮廓、内形、工艺孔凸耳以及工艺孔。
步骤八：将经过步骤六加工后零件毛料安装在的数控机床上。将零件毛料上的工艺孔与步骤七中辅助垫料上经数控加工出的工艺孔对齐以及固定零件毛料。
步骤九：将步骤八中固定好的零件毛料依据步骤七工艺数模的数控程序进行二次加工最终获得零件的精确外形轮廓以及内形。
进一步的，所述三维设计软件为CATIA。
进一步的，若尺寸2>尺寸3,在尺寸2长度上，每侧孔数量为500mm/个，取整数；
进一步的，若尺寸2＜尺寸3,在尺寸3长度上，每册孔数量＝尺寸3/500，取整数；
进一步的，化学样板的制造材料为A3钢或2A12铝板制作。材料厚度为2mm。
进一步的，零件毛料按照化铣样板的尺寸周圈留不小于40mm的余量。
进一步的，步骤6中保护材料具体为AC850保护胶。
进一步的，机床平台上放置辅助垫料采用木板、铝板或胶板。
进一步的，工艺孔直径为φ5.2，工艺孔凸耳4尺寸为40mm×20mm。
技术效果
与现有划线铣切以及冲切技术相比，本发明的有益效果是：提高了零件外形以及内孔的精度，较少了冲切工装的数量。
零件外形以及内孔的精度由1mm缩小到0.1mm。冲切工装的数量缩小到0套；本发明还可以用于航天复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工。
附图说明
图1是典型零件图。
图2是典型零件外形尺寸示意图。
图3是工艺数模示意图。
图4是化学样板示意图。
图5是零件毛料示意图。
图6本发明步骤流程图。
附图中代号注解如下：1为测量零件，2为零件外形尺寸，3为零件外形尺寸，4为数模上工艺孔凸耳，5为工艺数模，6为数模工艺孔，7为零件外轮廓，8为零件内形，9为零件化学铣切区，10为零件化学铣切区边界，11为化铣样板，12为化铣样板的外形轮廓，13为化铣样板的化铣刻型边界，14为零件毛料。
具体实施方式
实施例1
复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，包括如下步骤：
步骤一：使用三维设计软件测量零件的外形尺寸2和外形尺寸3。
步骤二:根据步骤一中测量的尺寸2和尺寸3，确定用于化铣定位以及数控用的孔的数量以及方向。
若尺寸2>尺寸3,则工艺孔设计在尺寸2方向的两侧；
若尺寸2＜尺寸3,工艺孔设计在尺寸3的方向的两侧；
步骤三:按照步骤二所确定孔放置方向以及数量，设计完成工艺数模。工艺数模由零件外轮廓、内形、化学铣切区、化学铣切区边界、工艺孔凸耳以及工艺孔组成。
步骤四:依据工艺数模中化学铣切区、化学铣切区边界、零件外轮廓、工艺孔凸耳以及工艺孔外形制造化学样板。化学样板由化铣刻型边界、外形轮廓、工艺孔凸耳以及工艺孔组成。
步骤五:依据化学样板制作零件毛料。零件毛料依据化学样板钻零件工艺孔。
步骤六:零件毛料按照化学铣切工艺要求采用保护材料进行保护。将化学样板放置于零件毛料上方，将工艺孔对齐，去除零件毛料上化铣刻型边界内的保护材料。零件毛料按照化学铣切工艺要求对工艺孔进行保护后化学铣切至零件要求深度。清洗干燥化学铣切后零件毛料并去除非化学铣切区域的保护材料。
步骤七:采用数控机床依据工艺数模数字化模型编制数控成行进行加工。加工前在机床平台上放置辅助垫料。按照工艺数模在辅助垫料上加工出工艺数模的外形轮廓、内形、工艺孔凸耳以及工艺孔。
步骤八：将经过步骤六加工后零件毛料安装在的数控机床上。将零件毛料上的工艺孔与步骤七中辅助垫料上经数控加工出的工艺孔对齐以及固定零件毛料。
步骤九：将步骤八中固定好的零件毛料依据步骤七工艺数模的数控程序进行二次加工最终获得零件的精确外形轮廓以及内形。
进一步的，所述三维设计软件为CATIA。
进一步的，若尺寸2>尺寸3,在尺寸2长度上，每侧孔数量为500mm/个，取整数；
进一步的，若尺寸2＜尺寸3,在尺寸3长度上，每册孔数量＝尺寸3/500，取整数；
进一步的，化学样板的制造材料为A3钢或2A12铝板制作。材料厚度一般为2mm。
进一步的，零件毛料按照化铣样板的尺寸周圈留不小于40mm的余量。
进一步的，步骤6中保护材料具体为AC850保护胶。
进一步的，机床平台上放置辅助垫料可以木板、铝板或胶板等面度好材料。
进一步的，工艺孔直径为φ5.2，工艺孔凸耳4尺寸为40mm×20mm。
实施例2
下面结合附图与具体实施方式对本发明的复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法作进一步详细描述：
本发明的加工方法如下：
图1为典型零件图。
步骤一：如图2所示，使用三维设计软件(如CATIA)测量零件1的外形尺寸2和外形尺寸3。
图示零件1测量尺寸2＝1250mm，尺寸3＝510mm
步骤二:根据步骤一中测量的尺寸2和尺寸3，确定用于化铣定位以及数控用的孔的数量以及方向。
若尺寸2>尺寸3,则工艺孔设计在尺寸2方向的两侧，每侧孔数量＝尺寸2/500，取整数；
若尺寸2＜尺寸3,工艺孔设计在尺寸3的方向的两侧，每册孔数量＝尺寸3/500，取整数；
图示零件1,因为尺寸2>尺寸3，工艺孔设计设计在尺寸2两侧，每侧孔数量＝1250/500＝2。如图3所示。
步骤三:如图3所示，按照步骤二所确定孔放置方向以及数量，设计完成工艺数模5。工艺数模5由零件外轮廓7、内形8、化学铣切区9、化学铣切区边界10、工艺孔凸耳4以及工艺孔6组成。如图3所示本零件工艺孔数量为4个，航空制造业中工艺孔直径为φ5.2。通常工艺孔凸耳尺寸为40mm×20mm。
步骤四:如图4所示，依据工艺数模5中零件化铣区9、化铣边界10、外形轮廓7、工艺孔凸耳4以及工艺孔6制造化铣样板11。化铣样板11由化铣刻型边界13、外形轮廓12、工艺孔凸耳以及工艺孔组成。化铣样板的制造材料为A3钢或2A12铝板制作。材料厚度一般为2mm。
步骤五:如图5所示，依据化铣样板11制作零件毛料14。零件毛料14依据化铣样板11钻零件工艺孔。零件毛料14外形尺寸根据化学铣切工艺特点，通常需按照化铣样板11的尺寸周圈留不小于40mm的余量。
步骤六:零件毛料14按照化学铣切工艺要求采用保护材料进行保护。将化铣样板11放置于零件毛料14上方，按照工艺孔进行对齐定位，去除零件毛料14上化铣刻型边界12内的保护材料。零件毛料14按照化学铣切工艺要求对工艺孔进行保护后化学铣切至零件要求深度。清洗干燥化学铣切后零件毛料14并去除非化学铣切区域的保护材料。航空制造业中，化学铣切保护材料通常采用AC850保护胶，去除保护材料时采用手术刀片进行刻型。
步骤七:采用数控机床(如奎诺平板数控下料铣机床)依据工艺数模5数字化模型编制数控成行进行加工。加工前在机床平台上放置辅助垫料。按照工艺数模5在辅助垫料上加工出工艺数模5的外形轮廓、内形、工艺孔凸耳以及工艺孔。机床平台上放置辅助垫料可以木板、铝板或胶板等面度好材料。
步骤八：将经过步骤六加工后零件毛料14安装在的数控机床上。将零件毛料14上的工艺孔与步骤七中辅助垫料上经数控加工出的工艺孔对齐以及固定零件毛料14。
步骤九：将步骤八中固定好的零件毛料14依据步骤七工艺数模5的数控程序进行二次加工最终获得零件的精确外形轮廓7以及内形8。
Claims (9)
1.一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：使用三维设计软件测量零件的外形尺寸2和外形尺寸3；
步骤二:根据步骤一中测量的尺寸2和尺寸3，确定用于化铣定位以及数控用的孔的数量以及方向；
若尺寸2>尺寸3,则工艺孔设计在尺寸2方向的两侧；
若尺寸2＜尺寸3,工艺孔设计在尺寸3的方向的两侧；
步骤三:按照步骤二所确定孔放置方向以及数量，设计完成工艺数模；工艺数模由零件外轮廓、内形、化学铣切区、化学铣切区边界、工艺孔凸耳以及工艺孔组成；
步骤四:依据工艺数模中化学铣切区、化学铣切区边界、零件外轮廓、工艺孔凸耳以及工艺孔外形制造化学样板；化学样板由化铣刻型边界、外形轮廓、工艺孔凸耳以及工艺孔组成；
步骤五:依据化学样板制作零件毛料；零件毛料依据化学样板钻零件工艺孔；
步骤六:零件毛料按照化学铣切工艺要求采用保护材料进行保护；将化学样板放置于零件毛料上方，将工艺孔对齐，去除零件毛料上化铣刻型边界内的保护材料；零件毛料按照化学铣切工艺要求对工艺孔进行保护后化学铣切至零件要求深度；清洗干燥化学铣切后零件毛料并去除非化学铣切区域的保护材料；
步骤七:采用数控机床依据工艺数模数字化模型编制数控成行进行加工；加工前在机床平台上放置辅助垫料；按照工艺数模在辅助垫料上加工出工艺数模的外形轮廓、内形、工艺孔凸耳以及工艺孔；
步骤八：将经过步骤六加工后零件毛料安装在的数控机床上；将零件毛料上的工艺孔与步骤七中辅助垫料上经数控加工出的工艺孔对齐以及固定零件毛料；
步骤九：将步骤八中固定好的零件毛料依据步骤七工艺数模的数控程序进行二次加工最终获得零件的精确外形轮廓以及内形。
2.根据权利要求1所述的一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，所述三维设计软件为CATIA。
3.根据权利要求1所述的一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，若尺寸2>尺寸3,在尺寸2长度上，每侧孔数量为500mm/个，取整数。
4.根据权利要求1所述的一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，若尺寸2＜尺寸3,在尺寸3长度上，每册孔数量＝尺寸3/500，取整数。
5.根据权利要求1所述的一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，化学样板的制造材料为A3钢或2A12铝板制作；材料厚度为2mm。
6.根据权利要求1所述的一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，零件毛料按照化铣样板的尺寸周圈留不小于40mm的余量。
7.根据权利要求1所述的一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，步骤6中保护材料具体为AC850保护胶。
8.根据权利要求1所述的一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，机床平台上放置辅助垫料采用木板、铝板或胶板。
9.根据权利要求1所述的一种复杂外形平板化学铣切零件外形精确加工方法，其特征在于，工艺孔直径为φ5.2，工艺孔凸耳4尺寸为40mm×20mm。
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