CN115870780A - 一种弧形薄壁工件的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弧形薄壁工件的加工方法，包括工艺策划、坯料加工、夹具制造、第一加工工序、第二加工工序以及对工件的检验等加工步骤制得成品工件。本发明针对弧形薄壁工件的结构特点，在多个加工工序转换中采用统一的加工基准从而保证薄壁工件的整体加工精度，降低废品率；采用统一基准的一体化夹具，提高对工件坯料的夹持稳定性和可靠性，在对工件坯料的切削加工中变形量小，降低工件的加工形变；采用CNC加工中心，并引用CAD/CAM技术进行模型的设计、调入、引用以及工艺设计、加工参数的设置、修改，并可以进行加工模拟和仿真，制定合理的加工工艺并简化加工工艺，提高薄壁工件的生产效率，降低生产成本。

Description

一种弧形薄壁工件的加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种弧形薄壁工件的加工方法。

背景技术

在众多的机械工程场合(如医疗器械、汽车、航空、模具等)，需要加工一些异形工件，它们具有结构复杂、精度要求高、工艺复杂等特点，因此加工难度大、加工成本高。针对弧形薄壁工件的加工，该工件整体为弧形结构，具有不规则异形结构且壁薄，在实际加工时需要多个工序组合加工，加工的复杂性和工艺要求难度较大。传统加工工装难以满足其加工要求，主要存在两个难点：其一不同工序时基准难以统一；其二难以保证薄壁零件加工变形量在可控范围，容易导致加工工件变形，成品率较低。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种弧形薄壁工件的加工方法，以提高工件的加工效率和加工精度。

技术方案：本发明所述的一种弧形薄壁工件的加工方法，包括以下加工步骤：

步骤1：工艺策划，采用CAD/CAM技术进行薄壁工件模型的设计、调入、引用以及加工工艺参数的设计和修改；

步骤2：坯料加工，将料板放置在加工中心的工作台上，加工出若干块工件料坯；

步骤3：夹具制造，采用统一加工基准制备定位基板以及与定位基板配合的第一夹具和第二夹具；

步骤4：第一加工工序，将工件料坯固定在步骤3制备的定位基板上相应的加工位进行工件第一加工面的加工，制得工件粗坯；

步骤5：工件检验，将步骤4加工的工件粗坯的第一加工面进行检验；

当工件粗坯加工不合格，则修正加工参数并继续步骤4加工步骤；

当工件粗坯加工合格，则进行后续加工步骤；

步骤6：第二加工工序，将步骤5中合格的工件粗坯反向固定在定位基板上相应的加工位进行第二加工面的加工；

步骤7：工件检验，将步骤6加工的工件粗坯的第二加工面进行检验；

当工件粗坯加工不合格，则修正加工参数并继续步骤6加工步骤；

当工件粗坯加工合格，则制得成品工件。

优选的，步骤2的工件料坯加工过程中，采用铣削方式加工料坯的弧形外周型面，沿着工件料坯长度方向削出弧形定位槽，并沿着弧形定位槽等间距钻出若干个定位孔。

优选的，步骤3中定位基板上加工有与工件料坯的定位孔对应的第一连接螺孔；将工件坯料的定位孔与定位基板的第一连接螺孔对应并通过螺钉固定连接。

优选的，步骤4中工件料坯的第一加工面采用铣削、磨削、整形加工其一或组合方式进行加工，并沿着工件粗坯两侧长边分别削出第一定位边槽、第二定位边槽。

优选的，步骤3中定位基板上加工有与工件粗坯的第一加工面形状一致的弧形限位槽，并沿着弧形限位槽两侧分别钻出第二连接螺孔、第三连接螺孔；将第一夹具、第二夹具内侧切削成分别与第一定位边槽、第二定位边槽对应的形状。

优选的，步骤6中工件粗坯与定位基板的固定方式通过将第一夹具、第二夹具卡入第一定位边槽、第二定位边槽，并通过螺钉将第一夹具、第二夹具与定位基板的第二连接螺孔、第三连接螺孔固定连接，工件粗坯的第一加工面相应的卡入弧形限位槽内。

优选的，步骤6中工件粗坯的第二加工面采用铣削、磨削、整形加工其一或组合方式削除弧形限位槽部分形成镂空位孔。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下突出的优点：

1、本发明针对弧形薄壁工件的结构特点，基于该薄壁工件待加工型面是全方位性的，且形状不规则，本发明的加工方法在多个加工工序转换中采用统一的加工基准从而保证薄壁工件的整体加工精度，降低废品率；

2、本发明的薄壁工件的纵横比大(宽度和厚度比)，在切削加工中不易夹紧且受切削力影响极易变形，本发明的加工方法采用统一基准的一体化夹具，提高对工件坯料的夹持稳定性和可靠性，在对工件坯料的切削加工中变形量小，降低工件的加工形变；

3、本发明的加工方法采用CNC加工中心，并引用CAD/CAM技术进行模型的设计、调入、引用以及工艺设计、加工参数的设置、修改，并可以进行加工模拟和仿真，制定合理的加工工艺并简化加工工艺，提高薄壁工件的生产效率，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明的加工流程结构示意图；

图2为本发明的定位基板结构示意图；

图3为本发明的料板结构示意图；

图4为本发明加工的料坯结构示意图；

图5为本发明的料坯与定位基板预安装结构示意图；

图6为本发明的料坯与定位基板连接结构示意图；

图7为本发明的工件粗坯的第一加工面结构示意图；

图8为本发明的工件粗坯翻转后与定位基板预安装结构示意图；

图9为本发明的工件粗坯翻转后与定位基板连接结构示意图；

图10为本发明的工件粗坯的第二加工面结构示意图；

图11为本发明的成品工件正面结构示意图；

图12为本发明的成品工件反面结构示意图。

附图标记：

1、定位基板；11、第一连接螺孔；12、第二连接螺孔；13、第三连接螺孔；14、弧形限位槽；

2、料板；

3、工件料坯；31、弧形定位槽；32、定位孔；

4、螺钉；

5、工件粗坯；51、第一定位边槽；52、第二定位边槽；

6、第一加工面；7、第一夹具；8、第二夹具；9、第二加工面；10、成品工件。

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的附图1-12，对本发明实施例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。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的一种弧形薄壁工件的加工方法，该工件整体为弧形结构，具有不规则异形结构且壁薄，其长度与厚度比值较大，在加工过程中容易产生弯折变形，且加工精度难以控制。本发明的加工方法包括以下加工步骤：

(1)工艺策划，采用CAD/CAM技术进行薄壁工件模型的设计、调入、引用以及加工工艺参数的设计和修改；具体的，可采用CAD绘制薄壁工件模型获知加工尺寸，制定加工工艺参数，并以此设置加工夹具的工艺参数用于制造加工夹具。

(2)坯料加工，将料板2放置在加工中心的工作台上，按照料板2的尺寸合理布局，加工出多块工件料坯3，如图3-4所示。在工件料坯加工过程中，采用铣削方式加工料坯的弧形外周型面，并沿着工件料坯3长度方向铣削出弧形定位槽31，并沿着弧形定位槽31等间距钻出多个定位孔32，工件料坯3通过弧形定位槽内的定位孔与夹具固定，从而形成工件料坯3的统一加工标准。

(3)夹具制造，依据弧形薄壁工件的尺寸，采用统一加工基准制备定位基板1以及与定位基板配合的第一夹具7和第二夹具8；具体的，定位基板1上加工有与工件料坯的定位孔32对应的第一连接螺孔11；定位基板1上加工有与工件粗坯的第一加工面形状一致的弧形限位槽14，并沿着弧形限位槽14两侧分别钻出用于固定第一夹具7、第二夹具8的第二连接螺孔12、第三连接螺孔13，如图2所示。第一夹具7、第二夹具8上分别与第二连接螺孔12、第三连接螺孔13对应的限位孔并可通过螺钉与定位基板1上的第二连接螺孔12、第三连接螺孔13固定连接；将第一夹具7、第二夹具8内侧边缘加工成分别与弧形薄壁工件两侧的第一定位边槽51、第二定位边槽52对应的形状，以便于第一夹具、第二夹具对工件坯料的固定。

(4)第一加工工序，将工件坯料的定位孔32与定位基板的第一连接螺孔11对应并通过螺钉4固定连接，具体连接方式如图5-6所示；然后进行工件料坯的第一加工面6加工制得工件粗坯5，并沿着工件粗坯5两侧长边分别削出第一定位边槽51、第二定位边槽52，具体的加工结构如图7所示。其中，第一加工面采用铣削、磨削、整形加工其一或组合方式进行加工。将完成第一加工面加工的工件粗坯5进行质量检验；当工件粗坯的第一加工面加工质量不合格，则修正加工参数并继续对第一加工面进行加工修正；直至工件粗坯的第一加工面加工合格，则进行后续加工步骤；

(5)第二加工工序，将第一加工面合格的工件粗坯5翻面，并将第一加工面相应的卡入定位基板的弧形限位槽14内，将第一夹具7、第二夹具8分别卡入第一定位边槽51、第二定位边槽52内，并通过螺钉4将第一夹具7、第二夹具8与定位基板的第二连接螺孔12、第三连接螺孔13固定连接，从而对工件粗坯5长度方向两侧的加紧固定，也即该夹具是沿着弧形薄壁工件长度方向两侧对工件粗坯进行固定；工件粗坯固定完成后，进行第二加工面9的加工，工件粗坯5的第二加工面采用铣削、磨削、整形加工其一或组合方式削除弧形限位槽14部分形成镂空位孔。将完成第二加工面加工的工件粗坯5的进行检验，当工件粗坯的第二加工面加工不合格，则需要修正加工参数并继续进行第二加工面加工；直至工件粗坯的第二加工面加工合格，则制得成品工件10，如图8-12所示。

以上弧形薄壁工件采用CNC加工中心，可实现钻孔、镗孔、车削、铣削、磨削和整形一体加工，针对该弧形薄壁工件的各个加工步骤选择合理的加工方式即可。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种弧形薄壁工件的加工方法，其特征在于，包括以下加工步骤：

步骤1：工艺策划，采用CAD/CAM技术进行薄壁工件模型的设计、调入、引用以及加工工艺参数的设计和修改；

步骤2：坯料加工，将料板(2)放置在加工中心的工作台上，加工出若干块工件料坯(3)；

步骤3：夹具制造，采用统一加工基准制备定位基板(1)以及与定位基板配合的第一夹具(7)和第二夹具(8)；

步骤4：第一加工工序，将工件料坯(3)固定在步骤3制备的定位基板(1)上相应的加工位进行工件第一加工面(6)的加工，制得工件粗坯(5)；

步骤5：工件检验，将步骤4加工的工件粗坯(5)的第一加工面进行检验；

当工件粗坯(5)加工不合格，则修正加工参数并继续步骤4加工步骤；

当工件粗坯(5)加工合格，则进行后续加工步骤；

步骤6：第二加工工序，将步骤5中合格的工件粗坯(5)反向固定在定位基板(1)上相应的加工位进行第二加工面(9)的加工；

步骤7：工件检验，将步骤6加工的工件粗坯(5)的第二加工面进行检验；

当工件粗坯(5)加工不合格，则修正加工参数并继续步骤6加工步骤；

当工件粗坯(5)加工合格，则制得成品工件(10)。

2.根据权利要求1所述的弧形薄壁工件的加工方法，其特征在于，步骤2的工件料坯加工过程中，采用铣削方式加工料坯的弧形外周型面，沿着工件料坯(3)长度方向削出弧形定位槽(31)，并沿着弧形定位槽(31)等间距钻出若干个定位孔(32)。

3.根据权利要求2所述的弧形薄壁工件的加工方法，其特征在于，步骤3中定位基板(1)上加工有与工件料坯的定位孔(32)对应的第一连接螺孔(11)；将工件坯料的定位孔(32)与定位基板的第一连接螺孔(11)对应并通过螺钉(4)固定连接。

4.根据权利要求1所述的弧形薄壁工件的加工方法，其特征在于，步骤4中工件料坯(3)的第一加工面采用铣削、磨削、整形加工其一或组合方式进行加工，并沿着工件粗坯(5)两侧长边分别削出第一定位边槽(51)、第二定位边槽(52)。

5.根据权利要求4所述的弧形薄壁工件的加工方法，其特征在于，步骤3中定位基板(1)上加工有与工件粗坯的第一加工面形状一致的弧形限位槽(14)，并沿着弧形限位槽(14)两侧分别钻出第二连接螺孔(12)、第三连接螺孔(13)；将第一夹具(7)、第二夹具(8)内侧切削成分别与第一定位边槽(51)、第二定位边槽(52)对应的形状。

6.根据权利要求5所述的弧形薄壁工件的加工方法，其特征在于，步骤6中工件粗坯(5)与定位基板(1)的固定方式通过将第一夹具(7)、第二夹具(8)卡入第一定位边槽(51)、第二定位边槽(52)，并通过螺钉(4)将第一夹具(7)、第二夹具(8)与定位基板的第二连接螺孔(12)、第三连接螺孔(13)固定连接，工件粗坯(5)的第一加工面相应的卡入弧形限位槽(14)内。

7.根据权利要求6所述的弧形薄壁工件的加工方法，其特征在于，步骤6中工件粗坯(5)的第二加工面采用铣削、磨削、整形加工其一或组合方式削除弧形限位槽(14)部分形成镂空位孔。

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