一种非圆截面复杂铸件的加工方法技术

本发明专利技术公开一种非圆截面复杂铸件的加工方法。在铸件加工面，通过工艺余量的设置与加工去除，建立各复杂型面之间的尺寸与形位关系，结合壁厚的测量，以加工后的外型面为基准，对铸件进行全尺寸检验，判定铸件非加工面尺寸精度是否满足后续加工要求；利用专用工装减小铸件热处理变形；按热处理检测数据确定铸件粗加工基准，进行后续加工；对铸件制造各工序的变形趋势及变形量进行分析，对铸件进行预反变形设计，提高铸件尺寸合格率。本发明专利技术属于铸造领域，本发明专利技术通用性强，适用于各种材质、各种方法生产的复杂铸件，铸件精度等级可在原有铸造方法的基础上提高1-3个等级，提高加工成品率，降低能耗与零件制造成本，缩短制造周期。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开。在铸件加工面，通过工艺余量的设置与加工去除，建立各复杂型面之间的尺寸与形位关系，结合壁厚的测量，以加工后的外型面为基准，对铸件进行全尺寸检验，判定铸件非加工面尺寸精度是否满足后续加工要求；利用专用工装减小铸件热处理变形；按热处理检测数据确定铸件粗加工基准，进行后续加工；对铸件制造各工序的变形趋势及变形量进行分析，对铸件进行预反变形设计，提高铸件尺寸合格率。本专利技术属于铸造领域，本专利技术通用性强，适用于各种材质、各种方法生产的复杂铸件，铸件精度等级可在原有铸造方法的基础上提高1-3个等级，提高加工成品率，降低能耗与零件制造成本，缩短制造周期。【专利说明】—种非圆截面复杂铸件的加工方法
本专利技术涉及一种铸件的加工方法，更具体地涉及，它适用于铝合金、镁合金等有色金属和铸铁、铸钢、高温合金等黑色金属复杂铸件加工领域。
技术介绍
随着航空、航天、船舶、兵器、汽车等制造业的发展，过去许多分立的零件通过焊接或铆接组成的部件，出于减轻结构重量、降低成本或增加整体刚性和可靠性等需要，要求改为整体铸造，铸件的要求越来越精密、复杂、大型。对于非圆截面类复杂零件，外型面、装配面等高精度表面一般由后续机械加工保证，内腔型面、难加工部位等表面由铸造成形，内外型面之间为零件壁厚。由于本身结构的异型、非对称性，铸件尺寸精度保证难度大，原因如下:1、在铸件生产中，工艺流程长，工艺质量控制难度大，并且凝固过程中铸件各部位凝固顺序、热环境以及铸型变形阻力均不同，铸件尺寸精度较难保证；2、在后续的热处理、机械加工等工艺过程，受应力影响，铸件也会发生不同程度的变形，变形趋势及大小难以预测。一般来说，铸件经机械加工去除机械加工余量后获得零件，但对于非圆截面复杂铸件，由于各部位结构尺寸关联性强，在各工序检验中，传统的尺检、划线等尺寸检验方法存在盲区，无法全面、准确反应铸件实际尺寸精度与形位公差，因此，在机械加工后零件时常出现局部壁薄问题，无法满足零件图纸要求，并且壁薄的位置呈现很大的分散性，直接原因往往不能确定。造成了非圆截面复杂铸件在铸造及后续加工过程中，极易由于尺寸超差导致报废，零件成品率低，制造成本高。若采取非加工铸造面增加工艺补贴的方式又会造成零件重量大幅度超出设计指标，甚至会影响零件的使用。所以，该类铸件加工过程中，铸件尺寸检测及精度控制是铸造领域的难点。
技术实现思路
本专利技术公开了一种非圆截面复杂铸件加工方法，旨在提供一种能有效克服复杂铸件尺寸检测与精度控制的难点，保证各工序尺寸精度要求，通用性强的铸件加工方法。本专利技术采用工艺方法是按如下的步骤进行的:(I)工艺余量设计:在铸件设计中，除按常规在零件加工面设置机械加工余量外，在铸件的加工面，再额外增加一定厚度的金属层余量作为工艺余量，也即再额外设置工艺余量。工艺余量的大小与铸件结构的复杂程度、加工难易程度等因素有关，在满足步骤(2)要求的基础上，尽量选取最小值。工艺余量一般设置为0.1mm?6_。(2)工艺余量去除:铸件铸出后，在热处理前增加一道工序铸件粗加工，按加工基准对铸件各加工面进行机械加工，去除步骤(I)设置的工艺余量，使铸件外表面均机械加工到无铸造黑皮，通过机械加工，使铸件各加工面建立尺寸与形位关联，在铸件各加工面形成精确的机械加工型面。该机械加工型面可作为后续测量的基准面，结合铸件壁厚的测量数据，与理论壁厚进行比对，判定铸件铸态、热处理态机械加工余量是否满足后续加工要求。(3)铸件检测:以步骤(2)加工后铸件的机械加工型面为基准，采用划线、尺检、超声波、卡钳等检测工具，对铸件进行全尺寸检验，结合铸件壁厚的测量数据，将实际壁厚与理论壁厚，也即零件壁厚和机械加工余量之和，进行比对，判定铸件非加工面尺寸精度是否满足后续加工要求:若局部实际壁厚小于理论壁厚，根据制造验收要求，对于该局部壁薄可采取校形或补焊等措施进行补救；若局部实际壁厚大于理论壁厚，对于该局部超厚点可采取打磨等措施进行减重；对于无法补救的铸件在铸造工序报废。(4)热处理与变形控制:确定的机械加工型面给热处理变形控制与校形带来很大便利。对步骤(3)加工处理后的铸件进行热处理；热处理后，根据检测样板、刀口尺、平板等检测工具，对机械加工型面进行测量，根据加工面尺寸偏差，判定铸件热处理变形控制是否满足后续加工要求，对于超差铸件进行校正，校正时可采用专用的校形、维形工装对铸件尺寸进行校正，对于无法挽救铸件在热处理工序报废。可设计、使用专用工装抑制铸件热处理变形。热处理时针对机械加工外型面，可利用专用热处理工装、检测工装、校形工装、维形工装等，减小铸件热处理变形。步骤(2)中形成的机械加工型面，还可作为后续热处理工装、校形、维形的基准面。(5)机械加工:按热处理检测数据确定粗加工基准，进行后续机械加工。在上述方案的基础上，还可进行工艺补偿:对一定数量铸件的检测数据进行采集、分析，这样可全面、精确的反应铸件的尺寸变化情况，对于铸件尺寸呈现规律性变化的部位，在步骤(I)中，通过修改调整铸件设计中非加工铸造型面的形状与尺寸，进行预反变形工艺补偿，通过工艺循环改进，不断提高后续生产铸件的尺寸精度。本专利技术的有益效果:1、由于本专利技术在铸件外型面增加一定厚度的工艺余量，机械加工去除后，从而可建立各复杂型面之间的尺寸与形位关系，因而也大大降低了铸件尺寸超差导致的报废率。2、建立各复杂型面之间的尺寸与形位关系后，通过实际壁厚的测量，可全面反映非加工铸造表面尺寸精度与形位精度，量化了各工序的检验要求，对尺寸问题提前判定、处理，降低后续成本。3、粗加工后外型面尺寸精确、表面光滑，为热处理工装设计、装卡带来很大便利；并且根据确定的型面可设计专用检测量器具、校形与维形工装，通过对机加型面的快速测量，间接反应铸件的变形趋势及校形效果，提高产品的使用率。4、本方法提高了铸件铸态及其后续加工过程的检测质量，检测数据为后续工艺、工装优化提供了数据支持。5、本方法通用性强，适用于各种材质、各种方法生产的复杂铸件，尺寸精度可在原有方法的基础上提闻1_3个等级，提闻复杂铸件的加工成品率，大幅度降低复杂零件的广品制造成本，降低了能耗，缩短制造周期。【专利附图】【附图说明】图1是复杂铝合金铸件未加工前截面示意图图2是图1的局部放大图图3是复杂铝合金铸件粗加工后截面示意图图4是图3的局部放大图图中标记分别表示:1一零件轮廓，2—机械加工余量,3—工艺余量。【具体实施方式】下面，结合附图和具体实施例，对专利技术的实施方式作进一步的说明。实施例1现以一较佳的可行实施例并配合附图详细说明如下:以马鞍形铝合金零件为典型件，材质ZL114A，T6热处理，长度为1100mm，典型截面尺寸如图1所示，零件由内外两个圆弧以及三个平面构成，内腔狭长，蒙皮壁厚2.5±0.5mm,小平面壁厚2.5±0.5mm,大平面壁厚4±0.5mm,外径R270mm，内径R220mm，内外圆弧不同心。由于铸件结构尺寸大，截面异形，在铸造、热处理及后续加工过程中，容易出现圆弧面的收张以及平面的扭曲，造成按理论轮廓加工时，零件壁厚不均匀，经常由于局部壁薄超差导致零件的报废，零件加工合格率低。【具体实施方式】按如下工艺步骤进行:(I)工艺余量设计:零件内腔狭小，无法加工，内腔型面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非圆截面复杂铸件加工方法，包括如下步骤：?（1）工艺余量设计：在铸件设计中，除按常规在零件加工面设置机械加工余量外，在铸件的加工面，再额外设置工艺余量；（2）工艺余量去除：铸件铸出后，按加工基准对铸件各加工面进行机械加工，去除步骤（1）设置的工艺余量，使铸件各加工面建立尺寸与形位关联，在铸件各加工面形成精确的机械加工型面；（3）铸件检测：以步骤（2）加工后铸件的机械加工型面为基准，对铸件进行全尺寸检验，判定铸件非加工面尺寸精度是否满足后续加工要求；（4）热处理与变形控制：对步骤（3）加工处理后的铸件进行热处理，对机械加工型面进行测量，根据加工面尺寸偏差，判定铸件热处理变形控制是否满足后续加工要求，对于超差铸件进行校正；（5）机械加工：按热处理检测数据确定粗加工基准，进行后续机械加工。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李智伟，刘新超，边毅，孙建新，
申请(专利权)人：北京航星机器制造公司，
类型：发明
国别省市：