CN115958390A - 一种组合舱段的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合舱段的加工方法，属于大型组合件舱段机械加工技术领域，该加工方法用于加工具有依次连接的三个舱段的组合舱段，该加工方法包括：分别初步加工三个舱段毛坯，获得三个加工壳体；预装配三个所述加工壳体，获得组合壳体；精加工所述组合壳体至设计尺寸，获得组合舱段。本发明将组合舱段的各舱段先分别各自初步加工且外型面有加工剩余切削量，再将三个加工壳体预装配后精加工外型面，保证了组合舱段外形的一致性，无台阶，表观质量好；同时将三个加工壳体预装配后作为整体精加工，还可以保证整体的加工精度。

Description

一种组合舱段的加工方法

技术领域

本发明属于大型组合件舱段机械加工技术领域，具体涉及一种组合舱段的加工方法。

背景技术

组合舱由多段舱段装配后形成，组合舱包括依次连接的端头、测量前舱和测量后舱，其中，端头设有尖端和具有开口的内腔，测量前舱和测量后舱均设有相互连通的内孔，内孔与内腔连通，组合舱可以作为航天飞行试验的载体，作为各类传感器例如速率传感器的安装结构，因此要求组合舱在飞行测试中具有稳定的功能和精度，以保证准确的测试结果。

现有技术中，组合舱一般采用首先分别机械加工出端头、测量前舱及测量后舱，然后再将端头、测量前舱及测量后舱装配的方式获得，但是，由于组合舱沿轴向的尺寸接近3米，尺寸非常大，且组合舱的垂直于轴向的断面尺寸为沿着轴向出现不规则变化的多边形，难以保证相邻两个结构件之间的光滑过度。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种组合舱段的加工方法，保证了组合舱段外形的一致性，无台阶，表观质量好；同时将三个加工壳体预装配后作为整体精加工，还可以保证整体的加工精度。

本发明采用的技术方案为：提供了一种组合舱段的加工方法，用于加工具有依次连接的三个舱段的组合舱段，所述加工方法包括：

分别初步加工三个舱段毛坯，获得三个加工壳体；

预装配三个所述加工壳体，获得组合壳体；

精加工所述组合壳体至设计尺寸，获得组合舱段。

在一些实施例中，所述初步加工结束后，三个所述加工壳体的外型面各有0.4～0.6mm的剩余切削量，三个所述加工壳体的内型面为设计尺寸。

在一些实施例中，采用预装工装预装配三个所述加工壳体，所述预装工装包括：

安装结构，设有多个沿所述组合壳体的轴向依次间隔设置的用于固定所述组合壳体的固定位；

端部固定板，位于所述多个固定位的一侧，且可拆卸的连接于所述安装结构，所述端部固定板的侧面用于抵压所述组合壳体的端面。

在一些实施例中，所述安装结构包括：

底座板，连接于所述端部固定板；

多个支撑件，沿所述组合舱段的轴向依次间隔连接于所述底座板，且设有用于与所述组合壳体的外型面匹配的支撑面，所述支撑件连接有用于固定所述组合壳体的固定件，多个所述固定件与所述支撑件形成所述固定位。

在一些实施例中，连接于中部的所述支撑件上的固定件为两个分别连接于所述组合壳体宽度方向两侧的工艺台的螺纹紧固件；位于所述组合壳体宽度方向两侧的工艺台的厚度中心线与所述组合壳体过中心轴的对称面共面。

在一些实施例中，所述组合舱段设有相对设置的尖端和大端，所述组合舱段的径向尺寸从尖端到大端依次增大；

连接于所述尖端下方的支撑件的固定件为用于抵压在所述尖端的压条，所述端部固定板的侧面用于抵压在所述组合壳体的大端的端面，所述底座板设有所述端部固定板嵌入的限位槽。

在一些实施例中，所述三个舱段分别为依次连接的端头、测量前舱段和测量后舱段，所述端头设有尖端，所述测量前舱段的轴向长度≥1000mm，所述测量前舱段和所述测量后舱段均设有贯通内腔，两个所述内腔依次连通。

在一些实施例中，所述测量前舱段包括周面具有开口的下壳体以及连接于所述开口的上壳体，所述上壳体设有多个安装孔，

所述上壳体的初步加工步骤包括：

粗加工上壳体的外表面和内表面；

时效处理；

半精加工上壳体的外表面、内表面以及侧边面；

精加工侧边面、各安装孔以及与下壳体的装配面，安装孔的下陷尺寸与各安装结构配合；

所述下壳体的初步加工步骤包括：

粗加工下壳体的内型面、外型面、各端面、端框和开口；

时效处理；

半精加工下壳体的外型面、各端面、内型面和开口；

精加工下壳体的开口和各端面，开口的下陷尺寸与上壳体的外形尺寸配合。

在一些实施例中，所述端头的初步加工步骤包括：

粗加工端头的外型面和减重槽；

半精加工端头的外型面和大端面至单边剩余切削量均为0.4～0.6mm；

精加工减重槽和大端面至设计尺寸；

所述测量后舱段的初步加工步骤包括：

粗加工测量后舱段的各端面、内型面和外型面；

半精加工测量后舱段的各端面、内型面和外型面至单边剩余切削量均为0.3～0.8mm；

精加工测量后舱段的各端面和内型面至设计尺寸。

在一些实施例中，所述测量前舱段的一个安装结构为设有多条贯通槽的安装块，所述安装孔通过线切割加工贯通槽结构，切割线为钼线。

本发明的有益效果至少包括：

本发明所提供的一种组合舱段的加工方法，用于加工具有依次连接的三个舱段的组合舱段，该加工方法包括：分别初步加工三个舱段毛坯，获得三个加工壳体；预装配三个所述加工壳体，获得组合壳体；精加工所述组合壳体至设计尺寸，获得组合舱段。本发明将组合舱段的各舱段先分别各自初步加工且外型面有加工剩余切削量，再将三个加工壳体预装配后精加工外型面，保证了组合舱段外形的一致性，无台阶，表观质量好；同时将三个加工壳体预装配后作为整体精加工，还可以保证整体的加工精度。

附图说明

图1示出了组合舱段的结构示意图。

图2示出了图1的组合舱段的俯视图。

图3示出了端头初步加工过程中与第一支撑夹具的配合图。

图4示出了端头初步加工过程中与第二支撑夹具的配合图。

图5示出了上壳体初步加工过程中与第一上壳体夹具的配合图。

图6示出了图5的俯视图。

图7示出了上壳体初步加工过程中与第二上壳体夹具的配合图。

图8示出了图7的俯视图。

图9示出了下壳体初加工过程中与下壳体夹具的配合图。

图10示出了下壳体翻面后与下壳体夹具的配合图。

图11示出了安装块的结构示意图。

图12示出了预装工装与组合壳体的装配图。

附图标记说明：

200-第一支撑夹具，210-第一垫板，220-第一垫块；

300-第二支撑夹具，310-第一支撑板；

400-第一上壳体夹具，410-第二垫板，420-第二垫块；

500-第二上壳体夹具，510-第三垫板，520-第三垫块，530-压块；

600-下壳体夹具，610-第二支撑板，620-第四垫板

700-预装工装，710-底座板，711-限位槽，720-支撑件，730-螺纹紧固件，740-压条，750-端板固定板，751-抵压孔，760-压板。

800-组合舱段；810-端头，810a-端头的工艺台，820-测量前舱段，821-上壳体，821a-上壳体的工艺台，822-下壳体，822a-下壳体的工艺台，823-安装块，823a-贯通槽，830-测量后舱段。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

为了解决轴向尺寸大，且径向尺寸变化的组合舱段外形尺寸易出现阶梯段，影响组合舱段外观的技术问题，本发明实施例提供了一种组合舱段的加工方法，用于加工具有依次连接的三个舱段的组合舱段。

请结合图1和图2，组合舱段800的长度≥2500mm，可以提供各类传感器，例如温度传感器、速率传感器以及热电偶等，三个舱段分别为依次连接的端头810、测量前舱段820和测量后舱段830，所述端头810设有尖端，可以为鸭嘴形，测量前舱段820的轴向长度≥1000mm，测量前舱段820和所述测量后舱段830均设有贯通内腔，两个内腔依次连通。

本发明实施例提供的组合舱段800的加工方法包括：

S1、分别初步加工三个舱段毛坯，获得三个加工壳体；

先对三个舱段毛坯初步加工，保留外型面的一定切削量，加工简单灵活。三个舱段毛坯均为不锈钢锻件，例如材质可以选用20Cr13，三个不锈钢锻件可以为固溶处理状态，也可以在粗加工后增加固溶处理步骤，固溶处理的时机本申请不作限制。

在一些实施例中，初步加工结束后，三个加工壳体的外型面各有0.4～0.6mm的剩余切削量，精加工时再将整体的组合壳体加工至设计尺寸，由于三个加工壳体预装配后，总长度超过2500mm，总长度非常长，难以对内型面加工，因此，在初步加工结束后，三个加工壳体的内型面为设计尺寸。

下面分别介绍初步加工三个舱段毛坯的具体过程：

端头810也就是位于最端部的舱段的初步加工步骤可以包括：

步骤1：粗加工端头810的外型面和减重槽；端头810的外型面根据外形需求加工，端头810的外周设有六个面，在其他实施例中，端头810的外周还可能设有八个面或者其他数量，本申请不作限制；粗加工端头810的外型面可以包括三个步骤，首先将外型面加工至剩余切削量为4～6mm；请结合图3，在端头810毛坯上加工多个例如四个或者六个工艺台810a，工艺台810a上加工工艺孔，以便于与支撑夹具装夹，工艺台810a可在粗加工中加工至目标尺寸，工艺台810a的厚度方向的一个侧面可以作为后续精加工的基准面，无需倒换压板760；其次，在第一支撑夹具200装夹作用下粗铣减重槽，单边剩余切削量为1～3mm，其中工艺台810a可以作为翻面后的装夹基准和取数基准；最后再时效处理以去除加工过程产生应力，时效处理可以为自然时效，也可以是人工时效。请结合图3，第一支撑夹具200包括第一垫板210和多组沿端头810的轴向依次间隔分布的垫块组，每组垫块组包括两个沿垂直于轴向的相对设置的第一垫块220，第一垫块220的数量与端头810的工艺台810a的数量相同，工艺台810a连接于对应的第一垫块220，通过伸入工艺孔内的螺纹件连接第一垫块220和工艺台810a。

步骤2：半精加工端头810的外型面和大端面至单边剩余切削量均为0.4～0.6mm；

外型面加工至单边剩余切削量均为0.4～0.6mm，为组合壳体整体切削留余量。可以采用半精铣端头810的外型面和大端面。

步骤3：精加工减重槽和大端面至设计尺寸；

精加工可以采用精铣方式加工减重槽和大端面，在该步骤中还可以在大端面加工至少四个端面孔，端面孔可以设有8个、10个，或者其他数量，该端面孔中至少两个可以作为定位孔与第二支撑夹具300定位，然后在将第二支撑夹具300固定端头810，以去除工艺台810a；除去定位孔外的其余的端面孔可以作为连接第二支撑夹具300的连接孔。

具体地，请结合图4，第二支撑夹具300包括第一支撑板310和连接于第一支撑板310顶面的定位件，定位件为定位销，第一支撑板310的顶面为基准面，端头810通过端面的定位孔与第一支撑板310顶面上的定位件定位，端头810通过伸入的连接孔的螺纹件与第一支撑板310连接；第一支撑板310设有与加工机床工作台的T形槽配合的螺纹孔，通过伸入螺纹孔和T形槽的螺栓将第一支撑板310固定于加工机床的工作台。

测量前舱段820的初步加工具体如下：测量前舱段820的轴向尺寸非常大，测量前舱段820难以作为一个整体加工，因此测量前舱段820的初步加工是分成两部分来进行，测量前舱段820包括周面具有开口的下壳体822以及连接于开口的上壳体821，上壳体821设有多个安装孔，测量前舱段820的初步加工包括上壳体821的初步加工以及下壳体822的初步加工，下面对这两部分分别予以说明。

上壳体821的初步加工步骤包括：

步骤1：粗加工上壳体821的外表面和内表面；

此处的内表面是构成测量前舱段820内型面的面，外表面是构成测量前舱段820外型面的面，粗加工阶段可以包括依次设置的一次粗加工、时效处理和二次粗加工，以充分释放加工过程产生应力，并提高加工效率。一次粗加工可以选用直径为20mm～80mm的大刀具，例如直径为32mm的刀具，大切削量，例如切深为0.5mm以上，以提高加工效率，在一次粗加工结束后，外表面和内表面的单边切削剩余量可以为4～6mm，在一次粗加工过程中还可以加工多处例如6处工艺台821a，工艺台821a上加工工艺孔，工艺台821a在粗加工中加工至目标尺寸，工艺台821a厚度方向的一个侧面作为基准面，这样就可在一次装夹下完成基准面的加工，无需倒换压板760；时效处理可以为自然时效，也可以是人工时效，如果选择自然时效，时效处理时间≥24h；二次粗加工可以采用直径为6mm～16mm，例如12mm的小刀具、切深为0.1mm～0.5mm的小切削量例如0.3mm来控制变形。本工序结束后，内表面和外表面的单边剩余切削量均为1～3mm。

二次粗加工可以采用第一上壳体夹具400装夹固定来进行，在一些实施例中，请结合图5和图6，第一上壳体夹具400包括第二垫板410和多组沿端头810的轴向依次间隔分布的垫块组，每组垫块组包括两个沿垂直于轴向的相对设置的第二垫块420，第二垫块420的数量与上壳体821的工艺台821a的数量相同，工艺台821a连接于对应的第二垫块420，通过伸入工艺孔内的螺纹件连接第二垫块420和工艺台821a。

步骤2：时效处理，可以选择自然时效≥24h处理，与环境平衡，并检测尺寸和变形情况。

步骤3：半精加工上壳体821的外表面、内表面以及侧边面；

考虑到产品精加工过程中变形的影响，需尽量减少加工量的情况下，留出足够的余量，综合考虑，半精加工结束后，外表面、内表面以及侧边面单边各留0.5mm余量。其中的侧边面为与下壳体822的开口接触的面。半精加工步骤亦可以采用上壳体821夹具来装夹固定上壳体821。

步骤4：精加工侧边面、各安装孔以及与下壳体822的装配面，安装孔的下陷尺寸与各待安装件配合；

精加工阶段可以采用第二上壳体夹具500装夹固定壳体来完成，请结合图7和图8，第二上壳体夹具500包括第三垫板510、第三垫块520以及压块530，第三垫板510为随形垫板，随形垫板的设置保护上壳体821加工中具有足够的刚性，避免发生震颤现象，第三垫块520和压块530的数量相同，第三垫块520和压块530对应设置，第三垫块520设有多个，多个第三垫块520围设于上壳体821外侧，压块530一端连接于第三垫块520，另一端用于抵压在上壳体821上。与安装孔的下陷尺寸配合的待安装件包括安装块823，各类传感器等，用于安装安装块823的安装孔的下陷尺寸依据安装块823外形尺寸实测值加工，满足装配间隙0.05mm要求。

下壳体822的初步加工步骤包括：

步骤1：粗加工下壳体822的内型面、外型面、各端面、端框和开口；

粗加工阶段可以包括依次设置的一次粗加工、时效处理和二次粗加工，一次粗加工结束后内型面、外型面、大端面和小端面以及端框的单边剩余切削量均为4～6mm，开口处的一次粗加工包括凹面，一次粗加工还可以加工多处工艺台822a，工艺台822a可以为多组，每组工艺台822a包括两个工艺台822a，两个工艺台822a位于下壳体822宽度方向的两侧，两个工艺台822a的厚度中心线与测量前舱段820的过中心轴的对称面共面，多组工艺台822a沿着下壳体822的轴向间隔分布，工艺台822a在厚度方向的上表面和下表面可以作为工艺基准来实现后续的二次粗加工以及组合壳体的精加工，工艺台822a的厚度中心线还可以作为基准保证另外两个加工壳体与测量前舱段820的装配精度；加工好工艺台822a后就可以利用下壳体夹具600装夹固定来加工工艺台822a背面的外型，单边剩余切削量为4～6mm。时效处理可以采用自然时效，释放应力，检测变形量。二次粗加工可依然采用下壳体夹具600装夹固定，加工凹面、端面以及外型面，单边剩余切削量均为1～3mm。

请结合图9，下壳体夹具600包括第四垫板620和第二支撑板610，第二支撑板610设有多个，多个第二支撑板610沿下壳体822的轴向依次间隔连接于第四垫板620，第二支撑板610设有朝上的与下壳体822接触的支撑面，第二支撑板610沿下壳体822宽度方向的两侧用于与下壳体822的工艺台822a通过螺钉连接。

步骤2：时效处理；

步骤3：半精加工下壳体822的外型面、各端面、内型面和开口；

半精加工阶段可依然采用下壳体夹具600装夹固定来实现，半精加工可以为半精铣，半精加工结束后外型面、两个端面和内型面的单边剩余切削量均为0.3～0.7mm，半精加工开口处的贴合面至单边剩余切削量为0.3～0.7mm。

步骤4：精加工下壳体822的开口和各端面，开口的下陷尺寸与上壳体821的外形尺寸配合。

精加工步骤可依然采用下壳体夹具600装夹固定来实现，精铣开口处的贴合面，还可以精铣密封槽、端面孔等。

测量后舱壳体的初步加工步骤包括：

步骤1：粗加工测量后舱段830的各端面、内型面和外型面

粗加工包括依次设置的一次粗加工、第一次时效处理、二次粗加工以及第二次时效处理。一次粗加工如下：粗铣大端面和小端面，加工工艺销孔及工艺螺纹孔至比设计图纸状态小一级，工艺销孔和工艺螺纹孔用于大端面和小端面的装夹及加工取数基准；小端面用工装板装夹，大端面朝上，粗铣内型面至均单边剩余切削量为4～6mm；大端面用工装板装夹，小端面朝上，工装板销孔作为取数基准，粗铣外型面至单边剩余切削量为4～6mm。第一次时效处理可以为自然时效也可以为人工时效，时效处理选择自然时效时，时间为48h以上，释放应力，检测变形量。二次粗加工如下：二次粗铣大端面、小端面、内型面和外型面至单边剩余切削量均为1～3mm。第二次时效处理可以选用自然时效，时间为48h以上。

步骤2：半精加工测量后舱段830的各端面、内型面和外型面至单边剩余切削量均为0.3～0.8mm；

步骤3：精加工测量后舱段830的各端面和内型面至设计尺寸。

具体地，精铣大端面、小端面、端面安装孔以及密封槽至设计尺寸，再精铣内型面，保证内型面及各孔系、舱口等形位公差尺寸。

S2、预装配三个所述加工壳体，获得组合壳体；

预装配三个加工壳体，以便于后续精加工整体的组合壳体的外型面尺寸至设定值，预装配可以采用预装工装700来实现，也可以采用一些工装来实现，其具体结构本申请不作限制。

在一些实施例中，采用预装工装700预装配三个所述加工壳体，请结合图12，预装工装700包括安装结构和端部固定板750，安装结构设有多个沿组合壳体的轴向依次间隔设置的用于固定组合壳体的固定位，以将组合壳体固定，保证三个加工壳体同轴且相对位置固定；端部固定板750位于多个固定位的一侧，且可拆卸的连接于安装结构，端部固定板750的侧面用于抵压组合壳体的端面，吊装采用测量前舱下壳体822的工艺台822a以及测量后舱壳体的大端面的端部固定板750。

在一些实施例中，组合舱段800设有相对设置的尖端和大端，组合舱段800的径向尺寸从尖端到大端依次增大，即端头810设有尖端，测量后舱壳体设有大端，安装结构包括底座板710和支撑件720，底座板710连接于端部固定板750；支撑件720设有多个，支撑件720设有与组合壳体的外形随形的支撑面，多个支撑件720沿组合舱段800的轴向依次间隔连接于底座板710，支撑件720设有用于与组合壳体作用的支撑面，支撑件720连接有用于固定组合壳体的固定件，多个固定件与支撑件720形成固定位。请结合图12，支撑件720为支撑板，支撑板设有四个，将支撑板与底座板710连接固定，例如通过销钉定位，螺钉连接固定，在统一加工四个支撑板的支撑面，以使支撑面即上表面与组合壳体的外形随形。

在一些实施例中，请继续结合图12，连接于中部的支撑件720上的固定件为两个分别连接于组合壳体宽度方向两侧的工艺台822a的螺纹紧固件730，位于组合壳体宽度方向两侧的工艺台822a的厚度中心线与组合壳体过中心轴的对称面共面，即位于测量前舱段820的下壳体822的宽度方向两侧的工艺台822a分别通过螺纹件，例如螺钉螺纹连接于支撑板沿下壳体822的宽度方向的两侧，测量前舱段820的下壳体822下方可以设有多个支撑板，支撑板的数量与下壳体822的工艺台822a的组数相同。

在一些实施例中，请继续结合图12，连接于尖端下方的支撑件720的固定件为用于抵压在尖端的压条740，即位于端头810下方的支撑件720与压条740的两端连接这样支撑件720与压条740合围成供端头810通过的开口，压头可以选用随形压条740；端头810在初步加工步骤中已将工艺台810a去除，测量后舱段830在初步加工步骤中也已将工艺台去除，因此，预装工装700采用端部固定板750、压条740及支撑件720配合对组合壳体的轴向两端进行固定，对于轴向长度较长的位于中间的测量前舱段820的加工壳体在初步加工阶段保留工艺台822a，并与预装工装700的支撑板配合，来实现对组合壳体的预装工装700，预装工装700后的组合壳体更易于调整端头810和测量前舱段820，保证三个加工壳体的同轴度。

在一些实施例中，请继续结合图12，底座板710设有端部固定板750嵌入的限位槽711，限位槽711可定位端部固定板750在组合壳体轴向的位置。

在一些实施例中，请继续结合图12，预装工装700还包括多组连接底座板710的压板760，端板固定板750设有可与测量后舱段830的内腔连通的抵压孔751，压板760抵压在抵压孔751的孔壁上，压板760位于限位槽711的一侧；压板760可以设有两个，两个压板760抵压在抵压孔751的孔壁上。

预装工装700三个加工壳体后可将组合壳体吊装置加工车床，然后在线复核检测三个加工壳体的外形轮廓尺寸和剩余切削量。

S3、精加工所述组合壳体至设计尺寸，获得组合舱段800。

精加工分两部分进行，精铣加工组合壳体的外型面后，再去除测量前舱段820的下壳体822上的工艺台822a。工艺台822a位于下壳体822宽度方向的两侧，每组工艺台822a的两个工艺台822a的连线与下壳体822的中心轴线相交，下壳体822的工艺台822a要单个分开加工去除，每加工一处工艺台822a前松开该工艺台822a的螺纹件。

然后在线测量组合壳体的轮廓尺寸，沿着组合舱段800的轴向，每间隔一段距离，例如100mm测量一处。在线测量结束后将组合壳体翻面二次装夹，用碎步保护外形的棱角，不去除毛刺，

在一些实施例中，请结合图11，测量前舱段820的一个安装结构为设有多条间隔设置的贯通槽823a的安装块823，安装块823上的相邻的贯通槽823a的间隙非常小，长度达300mm，可采用线切割、飞秒激光加工以及3D打印成形等方式加工具有贯通槽823a的安装块823，其中，飞秒激光方式加工出的安装块823锥度明显，在几何尺寸上不能达到刻槽的加工精度，由于深度原因，底部的熔渣不能全部吹出，在槽的底部会形成一层熔渣，后期可用清洗消除，但外观质量不佳；3D打印出的安装块823表面质量较差，粗糙度大于Ra6.3，在某些实施例中，安装块823通过线切割加工贯通槽823a结构，线切割所用金属线采用钼线，钼丝抗拉力比铜丝高，不易断裂，更高的拉力保证了更直的切削，就能更好的抵抗侧向力，加工中弯曲更小，相反，铜丝则更易弯曲，在加工高度较长的微槽结构时，慢走丝加工产品在高度方向靠近两端质量较好，槽宽尺寸满足要求，但是越靠近中间，由于弯曲作用，使中间放电严重，槽宽尺寸变大、槽距尺寸较小，不满足设计指标。通过加工对比及检测结果可知，快走丝加工产品微槽尺寸满足要求且质量稳定，能满足设计使用要求。

安装块823采用线切割加工成型后槽壁氧化色严重，可采用煤油进行清洗和浸泡、超声波清洗、激光清洗，在一些实施例中，优选超声波清洗+液体喷砂+超声波清洗的结合方案，在确保产品尺寸状态的前提下去除槽面及槽体内部氧化层，优化表观质量，同时利用超声波清洗的手段进一步去除卡在槽体中的细砂粒，确保多余物得到有效去除；超声波清洗+液体喷砂+超声波清洗的结合方案取得了较好的表面清理效果，有效提升了产品表观质量。

安装块823的加工应在测量前舱段820的上壳体821加工之前，以保证上壳体821的下陷尺寸与安装块823配合。

下面结合具体的实施例对本申请的大型薄壁异形舱段的加工方法做具体的说明。

本实施例提供的组合舱段800的加工方法中，组合舱段800为大型薄壁异形舱段，材质为20Cr13，其轴向长度为2968mm，断面最大尺寸为605mm×470mm，组合舱段800包括依次连接的端头810、测量前舱段820和测量后舱段830，其中测量前舱段820的长度为1568mm，端头810的轴向长度为600mm，测量后舱段830的轴向长度为800mm，加工方法包括如下步骤：

(1)端头810、测量前舱段820以及测量后舱段830的初步加工

五个不锈钢锻件分别为端头810、测量前舱段820的上壳体821、测量前舱段820的下壳体822、安装块823以及测量后舱段830的毛坯，先将五个不锈钢锻件固溶处理，然后分别进行初步加工。其中：

1.1端头810的初步加工步骤为：粗加工六面，各面留余量5mm。粗加工一侧的外型面和工艺台810a厚度方向的一个侧面，并在工艺台810a上加工工艺孔；然后翻面，粗加工另一侧的外型面以及工艺台810a厚度方向的另一个侧面，经过上述的两面粗加工，外型面加工至留余量5mm，工艺台810a四个，四个工艺台810a厚度方向的两面均加工至目标尺寸，工艺台810a的整体尺寸为50*40*30mm。用第一支撑夹具200装夹固定工艺台810a，粗铣减重槽，单边留余量2mm；解除第一支撑夹具200的固定，翻面，以工艺台810a作为翻面后的装夹基准和取数基准，用第一支撑夹具200装夹固定工艺台810a粗铣减重槽，单边留余量2mm。自然时效50h，与环境温度平衡。用第一支撑夹具200装夹固定工艺台810a，半精铣端头810的外型面和大端面，单边留余量0.5mm；然后精铣减重槽、大端面及端面孔至设计尺寸。采用第二支撑夹具300装夹固定壳体，用大端面端面孔中的销孔定位，用端面孔中的螺纹孔固定，然后上五轴加工中心铣切工艺台810a，去除4处工艺台810a。

1.2安装块823的加工步骤：安装块823加工工艺流程步骤为：采用线切割加工安装块823的贯通槽823a结构。线切割所用金属线为钼丝，加工结束后采用超声波清洗，再液体喷砂，最后再超声波清洗，以获得表观质量良好的安装块823。

1.3测量前舱上壳体821初步加工步骤为：粗铣上壳体821的内表面和外表面，单边留余量5mm。粗加工6处尺寸为50*40*30mm的工艺台821a，保证工艺台821a上下分中对称，在工艺台821a上加工工艺孔。自然时效28h。采用第一上壳体夹具400装夹固定壳体，上龙门五轴加工中心，二次粗铣上壳体821的内表面和外表面，均单边留余量2mm。自然时效28h，与环境温度平衡，并检测尺寸和变形情况。采用第一上壳体夹具400装夹固定壳体，半精铣上壳体821的内表面、外表面及侧边面(周边)，均单边留余量0.5mm。采用第二上壳体夹具500装夹固定壳体，除6个工艺台821a，精铣侧边面、装配面、内型下陷(安装块823的安装孔)、传感器安装孔、热电偶安装孔、11处用于加工微槽的安装块823的下陷槽、密封槽和螺钉孔等；其中内型的下陷尺寸依据安装块823外形尺寸实测值进行配加工，满足装配间隙0.05mm要求，内型下陷尺寸加工结束后将安装块823安装于内型下陷部分。

1.4测量前舱的下壳体822加工工艺流程步骤为：粗铣壳体的六面，单边留余量5mm；粗铣凹面、内型面(包括倒扣遮挡面)、外型面、大端面的内侧面、小端的内侧面以及端框，均单边留余量5mm；粗加工4处60*50*50mm的工艺台822a，每个工艺台822a上钻工艺孔。将壳体翻面，采用下壳体夹具600装夹固定壳体，粗铣背面外型，单边留余量5mm，加工4处工艺台822a背面的平面，保证工艺台822a上下分中对称，在工艺台822a上钻工艺孔。自然时效26h，释放应力，检测变形量。继续采用下壳体夹具600装夹固定壳体，二次粗加工壳体的凹面、背面、端面及外型面，均单边留余量2mm。自然时效26h，检测尺寸和变形情况。采用下壳体夹具600装夹固定壳体，半精铣外型面、大端面、小端面、内型面和贴合面，均单边留余量0.5mm。采用下壳体夹具600装夹固定壳体，精铣贴合面、密封槽、螺钉孔、大端面、小端面、端面孔及密封槽；其中下陷尺寸依据测量前舱的上壳体821外形尺寸实测值进行配加工，满足装配间隙0.05mm要求。

1.5测量后舱壳体加工工艺流程步骤为：粗铣测量后舱壳体的大端面和小端面，在大端面和小端面上均加工工艺销孔及工艺螺纹孔(尺寸比设计图纸状态小一级)，工艺销孔及工艺螺纹孔用于大端面和小端面的装夹及加工取数基准。小端用工装板装夹，大端朝上，粗铣测量后舱壳体的内型面，所有尺寸均单边留余量5mm。大端用工装板装夹，小端朝上，工装板销孔作为取数基准，粗铣测量后舱壳体的外型面，单边留余量5mm。自然时效50h，释放应力，检测变形量。二次粗铣大端面、小端面、内型面和外型面，均单边留余量2mm。自然时效28h，检测尺寸和变形量。半精铣测量后舱壳体的大端面、小端面、内型面和外型面，均单边留余量0.5mm。精铣测量后舱壳体的大端面、小端面及端面安装孔、密封槽到尺寸；精铣测量后舱壳体的内型面：保证各型面及各孔系、舱口等形位公差尺寸。

(2)线下预装工装700步骤

采用预装工装700线下加装步骤1初加工后形成三个加工壳体，即端头810壳体、测量前舱段820壳体以及测量后舱段830壳体，通过测量前舱下壳体822的工艺台822a及测量后舱壳体大端的端部固定板750吊装置加工车床，然后在线复核检测组装后的各舱段的外形轮廓尺寸，并复核外型面形的加工余量。

(3)精铣加工组合壳体各舱段上部的各外型面至设计尺寸，精铣外型面时先粗加工至单边留0.15mm，再精光到设计尺寸；在精铣加工外型面时，依次铣切测量前舱的下壳体822工艺台822a的顶面至见光，多个工艺台822a的顶面共面，以顶面作为定位面，记录定位面至组合壳体中心平面的间距，为步骤4基准转换提供依据。在铣切工艺台822a时将装夹螺钉松开，顶面铣切结束后再将装夹螺钉与工艺台822a拧紧。加工时刀轨分面加工，刀轨加密，保证精光表面粗糙度到达Ra0.8，便于镜面抛光，避免刀具绕过壳体棱角，避免将棱角倒圆。外型面和定位面加工结束后，分段取点，间隔100mm记录各轮廓尺寸。

(4)将步骤3加工后的组合壳体翻面采用预装工装700二次装夹，注意用碎布防护棱角，不轻易去毛刺，以步骤3加工后的定位面为加工基准，精铣加工组合壳体各舱段背部的各外型面至设计尺寸，外型面的加工步骤同步骤(3)，外型面加工结束后，分段取点，间隔100mm记录各轮廓尺寸。

(5)去除组合壳体的测量前舱段820的下壳体822的所有工艺台822a。

(6)表面抛光：用泡沫及碎布防护，分别将各型面粗抛、半精抛和精抛工序，使产品达到Ra0.4镜面要求。

(7)防锈处理：工件表面喷洒防锈油，防止氧化生锈。

(8)产品包装：先用保险薄膜包裹，然后再缠绕气泡膜，最后用布吊带吊至专用的周转木箱中。

本发明提供的加工方法至少具有如下优点：

(1)将组合舱段800的各舱段先分别各自初步加工且外型面有加工剩余切削量，再将三个加工壳体预装配后精加工外型面，保证了组合舱段800外形的一致性，无台阶，表观质量好。

(2)在各舱段各自初步加工过程中，将轴向长度最长的测量前舱段820的下壳体822加工处多组厚度中心线与过中心轴的对称面共面的工艺台822a，该工艺台822a作为预装配三个初加工的加工壳体的基准，保证了三个加工壳体的装配精度，还可用于预装配后的加工精度校准及检测，提高了组合舱段800的加工精度；工艺台822a还可用于产品转运吊装，提高便利性。

(4)下壳体822上加工出的工艺台822a厚度方向的上表面和下表面作为工艺基准，来实现下壳体822零件的粗、精加工；

(3)第二上壳体821的随形垫板以及预装工装700支撑板的随形支撑面贴合壳体外形，增强零件整体刚性，减少变形，保证与测量前舱下壳体822装配间隙要求及内型面轮廓度要求。

(4)预装工装700设有多个支撑板，支撑板的支撑面与组合壳体的外形随形，端部固定板750通过底座板710的限位槽711定位，与压板760组合使用对组合壳体轴向限位，线下固定后，采用组合壳体的大端为基准，利用测量前舱段820的下壳体822工艺台822a进行复合校表找正，保证组合壳体整体刚度的同时提高装夹找正效率。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种组合舱段的加工方法，用于加工具有依次连接的三个舱段的组合舱段，其特征在于，所述加工方法包括：

分别初步加工三个舱段毛坯，获得三个加工壳体；

预装配三个所述加工壳体，获得组合壳体；

精加工所述组合壳体至设计尺寸，获得组合舱段。

2.根据权利要求1所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，所述初步加工结束后，三个所述加工壳体的外型面各有0.4～0.6mm的剩余切削量，三个所述加工壳体的内型面为设计尺寸。

3.根据权利要求1所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，采用预装工装预装配三个所述加工壳体，所述预装工装包括：

安装结构，设有多个沿所述组合壳体的轴向依次间隔设置的用于固定所述组合壳体的固定位；

端部固定板，位于所述多个固定位的一侧，且可拆卸的连接于所述安装结构，所述端部固定板的侧面用于抵压所述组合壳体的端面。

4.根据权利要求3所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，所述安装结构包括：

底座板，连接于所述端部固定板；

多个支撑件，沿所述组合舱段的轴向依次间隔连接于所述底座板，且设有用于与所述组合壳体的外型面匹配的支撑面，所述支撑件连接有用于固定所述组合壳体的固定件，多个所述固定件与所述支撑件形成所述固定位。

5.根据权利要求4所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，连接于中部的所述支撑件上的固定件为两个分别连接于所述组合壳体宽度方向两侧的工艺台的螺纹紧固件；位于所述组合壳体宽度方向两侧的工艺台的厚度中心线与所述组合壳体过中心轴的对称面共面。

6.根据权利要求4所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，所述组合舱段设有相对设置的尖端和大端，所述组合舱段的径向尺寸从尖端到大端依次增大；

连接于所述尖端下方的支撑件的固定件为用于抵压在所述尖端的压条，所述端部固定板的侧面用于抵压在所述组合壳体的大端的端面，所述底座板设有所述端部固定板嵌入的限位槽。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，所述三个舱段分别为依次连接的端头、测量前舱段和测量后舱段，所述端头设有尖端，所述测量前舱段的轴向长度≥1000mm，所述测量前舱段和所述测量后舱段均设有贯通内腔，两个所述内腔依次连通。

8.根据权利要求7所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，所述测量前舱段包括周面具有开口的下壳体以及连接于所述开口的上壳体，所述上壳体设有多个安装孔，

所述上壳体的初步加工步骤包括：

粗加工上壳体的外表面和内表面；

时效处理；

半精加工上壳体的外表面、内表面以及侧边面；

精加工侧边面、各安装孔以及与下壳体的装配面，安装孔的下陷尺寸与各安装结构配合；

所述下壳体的初步加工步骤包括：

粗加工下壳体的内型面、外型面、各端面、端框和开口；

时效处理；

半精加工下壳体的外型面、各端面、内型面和开口；

精加工下壳体的开口和各端面，开口的下陷尺寸与上壳体的外形尺寸配合。

9.根据权利要求7所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，所述端头的初步加工步骤包括：

粗加工端头的外型面和减重槽；

半精加工端头的外型面和大端面至单边剩余切削量均为0.4～0.6mm；

精加工减重槽和大端面至设计尺寸；

所述测量后舱段的初步加工步骤包括：

粗加工测量后舱段的各端面、内型面和外型面；

半精加工测量后舱段的各端面、内型面和外型面至单边剩余切削量均为0.3～0.8mm；

精加工测量后舱段的各端面和内型面至设计尺寸。

10.根据权利要求8所述的组合舱段的加工方法，其特征在于，所述测量前舱段的一个安装结构为设有多条贯通槽的安装块，所述安装孔通过线切割加工贯通槽结构，切割线为钼线。

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