一种大型钛合金框类锻件加工变形防治方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供一种大型钛合金框类锻件加工变形防治方法及装置。该方法包括：切断自由锻件上待加工部位的锻造流线；去除切断后的自由锻件两面的大余量，得到粗加工锻件，其中，所述粗加工锻件满足以下两个条件：所述粗加工锻件两面的变形量都小于或等于预设变形量；所述粗加工锻件两面的余量都等于预设余量；按照预设加工顺序对所述粗加工锻件进行精加工，得到符合要求的零件。本发明专利技术实施例能够减小大型钛合金框类锻件在复杂零件结构冷加工中的加工变形。

A Method and Device for Preventing Machining Deformation of Large Titanium Alloy Frame Forgings

The embodiment of the invention provides a processing deformation prevention method and device for large titanium alloy frame forgings. The method includes cutting the forging streamline of the part to be processed on the free forging, removing the large margin of the two sides of the free forging after cutting, and obtaining the roughing forging, in which the roughing forging meets the following two conditions: the deformation of both sides of the roughing forging is less than or equal to the preset deformation; the margin of both sides of the roughing forging is equal to the preset allowance; and the roughing forging is equal to the preset allowance according to the preset condition. The roughing forgings are refined by setting the processing sequence, and the required parts are obtained. The embodiment of the invention can reduce the processing deformation of large titanium alloy frame forgings in cold processing of complex parts structure.

【技术实现步骤摘要】
一种大型钛合金框类锻件加工变形防治方法及装置
本专利技术涉及锻件冷加工
，尤其涉及一种大型钛合金框类锻件加工变形防治方法及装置。
技术介绍
钛合金是一种具有重量轻、强度高、耐热、耐腐蚀、疲劳性能好等一系列优良的力学、物理性能的材料，是航空航天、核能、船舶等领域理想的结构材料。为了获得产品良好的力学性能，飞机上大多数钛合金零件采取锻造的手段获取加工用合格的原材料。但由于锻造过程中会产生锻造应力、氧化皮及锻件余量大等不利于加工的因素，直接影响着加工的质量和加工的周期。特别是大型钛合金锻件的加工变形，直接影响着产品的加工质量。原有的冷加工方法中主要存在以下引起变形的问题：(1)自由锻件的初始残余应力，锻件经锻造成型后，冷却过程中必然产生内应力，切削后内应力重新分布引起变形；锻件本身的不平整误差，将反映在加工后的零件上；零件经切削加工后，截面尺寸和形状变化也会导致内应力分布的变化，从而引起变形。(2)刀具对工件的作用，切削热：在切削过程中，为克服材料的弹性变形，塑性变形和刀具与工件之间的摩擦所做的功，大部分转化为切削热，造成零件各部位温度不均，使零件产生变形；切削力：刀具的切削分力，使零件表面在弹性回复后产生不平度。残余内应力：加工后的残余内应力重新分布，使加工好的零件变形。(3)工件的装夹条件，因大型框类件大多为薄壁件。刚性较差，加工装夹时夹、压的弹性变形将影响表面的尺寸精度和形状、位置精度；因夹紧力与支承力的作用点选择不当，会引起附加应力。(4)工件材料的影响钛合金材料的特性：与其他金属相比，钛合金很难切削。自身具有很高的硬度和强度，导热性差，热导率只有钢的1/2，钛又是活泼的金属，容易与刀具中的碳亲和，易产生粘结磨损和扩散磨损，刀具寿命低。以上基本性质给提高切削加工质量带来困难，切削后的弹性回复，给提高已加工表面的尺寸精度也带来困难。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：减小大型钛合金框类锻件在复杂零件结构冷加工中的加工变形。优化多截面、变截面、多筋条、薄壁大型钛合金自由锻件冷加工过程中的加工工序，增加去除大余量的方法、切断原有锻件流线等方法，提高加工效率，在保证锻件加工变形可控的前提下，获得尺寸一致性较好的机加零件；合理分配两侧平面机加去除量，小余量去除，通过多次翻转两侧面，保证变形均匀一致，变截面钛合金自由锻件加工成型良好；零件加工完后，各部分残余应力分布不均匀，使零件处于不稳定状态，影响零件的形状及尺寸精度。采取热处理去应力退火的方式消除残余应力，使零件状态趋于稳定。本专利技术的技术方案是：第一方面，提供一种大型钛合金框类锻件加工变形防治方法，包括：切断自由锻件上待加工部位的锻造流线；去除切断后的自由锻件两面的大余量，得到粗加工锻件，其中，所述粗加工锻件满足以下两个条件：所述粗加工锻件两面的变形量都小于或等于预设变形量；所述粗加工锻件两面的余量都等于预设余量；按照预设加工顺序对所述粗加工锻件进行精加工，得到符合要求的零件。进一步的，所述去除切断后的自由锻件两面的大余量，包括：以第i次加工的自由锻件的基准面，加工所述第i次加工的自由锻件的另一面，得到第i+1次加工的自由锻件及其加工面；所述i是正整数；当所述加工面加工达到预设尺寸时，测量第i+1次加工的自由锻件的变形量；当所述变形量预设量控制在预设变形量以内时，确定所述第i+1次加工的自由锻件两面的余量；当所述第i+1次加工的自由锻件两面的余量都等于所述预设余量时，将所述加工后自由锻件作为所述粗加工锻件；当所述加工后自由锻件两面的余量大于所述预设余量时，将所述加工面作为所述第i+1次加工的自由锻件的基准面；其中，所述第1次的基准面是自由锻件两面中确定余量小的一面。进一步的，所述预设加工顺序依次为：加工型腔、加工外形、去应力退火、按照数模加工至零件尺寸。进一步的，所述预设变形量是2mm，所述预设尺寸是10mm。第二方面，提供一种大型钛合金框类锻件加工变形防治装置，包括：切断模块，用于切断自由锻件上待加工部位的锻造流线；去除模块，用于去除切断后的自由锻件两面的大余量，得到粗加工锻件，其中，所述粗加工锻件满足以下两个条件：所述粗加工锻件两面的变形量都小于或等于预设变形量；所述粗加工锻件两面的余量都等于预设余量；精加工模块，用于按照预设加工顺序对所述粗加工锻件进行精加工，得到符合要求的零件。本专利技术的有益效果是：(1)采用“多次打平”方法进行大余量去除加工。在控制变形量不超过2mm的前提下，将余量小的一面作为基准面，对余量大的一面进行加工，每加工一定量后松一次压板，及时翻面将底面修平，继续对正面进行加工，直到两面余量相同时，对两面同时进行分次加工，直到粗加工状态。此种去除大余量的方法可严格控制大变形的出现，防止了产品在去大余量过程中产生变形。保证最终产品成型；(2)采用在加工过程中先切断锻造流线，后加工的方法，此方法可以在很大程度上减小锻件在加工过程中因颤振而引起的变形。(3)采用专用加工工序，控制零件加工过程中每道工序的最大变形量，加工工序中穿插热处理去应力退火及自然时效，使零件加工过程中的翘曲变形可控，保证了合格零件的产出。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行进一步的详细说明。一种大型钛合金框类锻件冷加工过程中控制应力变形的方法，减小大型钛合金框类锻件在复杂零件结构冷加工中的加工变形。优化多截面、变截面、多筋条、薄壁大型钛合金自由锻件冷加工过程中的加工工序，增加去除大余量的方法、切断原有锻件流线等方法，提高加工效率，在保证锻件加工变形可控的前提下，获得尺寸一致性较好的机加零件；合理分配两侧平面机加去除量，小余量去除，通过多次翻转两侧面，保证变形均匀一致，变截面钛合金自由锻件加工成型良好；零件加工后，各部分残余应力分布不均匀，使零件处于不稳定状态，影响零件的形状及尺寸精度。采取热处理去应力退火的方式消除残余应力，使零件状态趋于稳定。本专利技术涉及一种大型钛合金框类锻件加工变形防治方法，该方法包括去除大余量、切断锻造流线、加工顺序，主要加工步骤如下：1.去除大余量步骤1.1：为防止自由锻件在去大余量过程中产生变形，故采用“多次打平”方法进行加工。将余量小的一面作为基准面，对余量大的一面进行加工，每加工10mm松一次压板，在变形量超过2mm时，翻面将底面修平，继续对正面进行加工，直到两面余量相同时，对两面同时进行分次加工，直到粗加工状态。其中，正面和底面是自由锻件两面。2.切断锻造流线步骤2.1：零件毛坯为自由锻件，锻造流线沿坯料外形分布。因此，加工过程中，会出现沿着锻造流线方向的颤振。对此在加工过程中采用先切断锻造流线，后加工的方法，此方法可以在很大程度上减小锻件在加工过程中因颤振而引起的变形。3.预设加工顺序步骤3.1：零件加工过程中主要防治翘曲变形，因此加工顺序依次为：切断锻造流线、去除大余量、加工型腔、加工外形、去应力退火、按照数模加工至零件尺寸；其中，通过多次粗铣上下面10mm实现去除大余量，通过粗铣型腔5mm实现加工型腔，通过半精铣型腔及外形1mm、自然时效和精铣到尺寸实现按照数模加工至零件尺寸过程。具体实施例：该零件为某型机框架类承力部件，为节省生产周期，采用自由锻的方法进行锻造生产，锻件重量为500kg。该零件材料牌号为：TA15本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型钛合金框类锻件加工变形防治方法，其特征在于，包括：切断自由锻件上待加工部位的锻造流线；去除切断后的自由锻件两面的大余量，得到粗加工锻件，其中，所述粗加工锻件满足以下两个条件：所述粗加工锻件两面的变形量都小于或等于预设变形量；所述粗加工锻件两面的余量都等于预设余量；按照预设加工顺序对所述粗加工锻件进行精加工，得到符合要求的零件。

【技术特征摘要】
1.一种大型钛合金框类锻件加工变形防治方法，其特征在于，包括：切断自由锻件上待加工部位的锻造流线；去除切断后的自由锻件两面的大余量，得到粗加工锻件，其中，所述粗加工锻件满足以下两个条件：所述粗加工锻件两面的变形量都小于或等于预设变形量；所述粗加工锻件两面的余量都等于预设余量；按照预设加工顺序对所述粗加工锻件进行精加工，得到符合要求的零件。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述去除切断后的自由锻件两面的大余量，包括：以第i次加工的自由锻件的基准面，加工所述第i次加工的自由锻件的另一面，得到第i+1次加工的自由锻件及其加工面；所述i是正整数；当所述加工面加工达到预设尺寸时，测量第i+1次加工的自由锻件的变形量；当所述变形量预设量控制在预设变形量以内时，确定所述第i+1次加工的自由锻件两面的余量；当所述第i+1次加工的自由锻件两面的余量都等于所述预设余量时，将所述加工后自...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁艳，曹玉如，王哲，
申请(专利权)人：陕西宏远航空锻造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61