一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法及装置。本发明专利技术通过生成可编程的均匀减薄模型，结合毛坯曲率变化规律，利用分段式与分层式车削方法，完成某铝合金干切工艺；在数控设备上设计并直接增加一套壳体毛坯均匀减薄加工装置系统，可满足旋压/铸造等成型方式毛坯均匀减薄加工，满足分段式与分层式车削工艺要求，满足大端刚性夹紧工艺需求，解决车削过程中，主轴跳动带来的误差，实现精度补偿，实现零件均匀减薄加工，替代如零件旋压取下热处理变形后采用化铣效率低、污染重的问题，满足重量与精度要求。

【技术实现步骤摘要】
一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法及装置
本专利技术涉及数控加工
，具体涉及一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法及装置。
技术介绍
在航空航天领域，随着新产品性能要求的不断提高，整体减重、结构高刚强度以及尺寸高精度控制要求愈加严格，采用新型材料的大型铝合金整体旋压/铸造/等方式成型的产品属于关键构件，是整个系统运转成功的关键结构。一种大型铝合金壳体采用铝合金板材经成型，零件内外表面成椭球面，内型面不再加工，外形再经减薄加工保证整体厚度均匀性，需要满足内外形同轴度要求以及椭球面母线方向上各圆周的壁厚精度公差。该壳体常规工艺方法为板材经旋压内外形成为椭球面，取下模具，热处理后采用化铣削工艺进行外表面均匀壁厚减薄加工，实现零件母线方向各圆周壁厚公差控制，整体重量控制。然而零件直径尺寸结构达3m以上，板材成型过程中，材料各项异性分布不均，变形规律难以控制，母线方向各圆周的内型面与模胎存在不同程度的无法预测与观察的不贴模现象，导致成型后零件形面呈现出极为复杂的不规则母线形面；若取下模具，放置或热处理后零件变形进一步加大，采用化学铣削或其他工艺方法难以精确控制不同母线方向的均匀加工，每一件产品需要反复多次加工，极大地增加工作量，单件产品加工周期半个月，且化学铣削工艺对环境影响极大，不适应未来绿色与智能制造的发展目标。为解决以上难题，研究了一种零件经过整体成型后，在数控设备上重构均匀减薄加工模型，增加机加模块装置实现主轴跳动与误差补偿、利用数控编程进行均匀减薄加工的方法。本专利技术可适用于旋压/铸造等成型方式的毛坯，替代了化铣减薄工艺，满足了不规则形面均匀减薄加工与重量控制的要求，降低了生产周期与成本，推进了绿色先进制造的发展。目前针对大型薄壁零件的均匀减薄加工，主要采用化学铣削，然而化学铣削精度较差，环境污染大，生产周期长。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供了一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法及装置。为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：第一方面，本专利技术提供了一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法，包括以下步骤：对不规则外形面壳体毛坯形面进行测量，生成均匀减薄加工模型；构建车削坐标系，以尾部顶紧装置与零件接触面中心作为坐标原点；根据均匀减薄加工模型得到的最高点加工曲线进行对刀和分层式加工；在刀架基体与刀具安装区上安装可转位车刀，调节进给调整器以调整分层车削进给量；同时调整刀杆偏移调节器以保证车刀中心与主轴平齐；以壳体外形未加工区接触滚轮组件，同时对壳体零件外形面进行划分，调整刀架转位座，以使刀架与刀具角度与毛坯切削区域的曲率相适应，通过机床控制系统带动整个车削加工装置实现数控运动；根据均匀减薄加工模型得到的最低点加工曲线对壳体零件进行精加工。进一步地，所述对不规则外形面壳体毛坯形面进行测量的方法为：构建母线截面坐标系；设置测量探头，以刀尖为对刀基准，进行坐标系校对；沿母线截面上划线间隔Xmm标记，确定每一个待测量的圆周截面；以两个百分表测量每一圆周截面上最高点与最低点的点位坐标值；采用超声波测厚仪测量每一个圆周截面上最高点与最低点的对应壁厚值。进一步地，所述生成均匀减薄加工模型的方法为：根据测量的最高点与最低点的点位坐标值和对应壁厚值计算加工曲线的散点值分布，生成均匀减薄加工模型。进一步地，所述加工曲线Cn(Xcn，Zcn)表示为：其中，Xan、Zan分别为板材成型后毛坯实际外形面上点An的横坐标和纵坐标，ΔSn为点An与加工曲面上点Cn之间的距离，ΔDn为点Cn与板材成型后实际内型面上点Bn之间的距离。第二方面，本专利技术还提供了一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工装置，包括壳体减薄加工大端固定装置、内型面模胎、壳体减薄加工小端尾部顶紧装置、数控系统和均匀减薄加工装置；所述壳体减薄加工大端固定装置用于通过壳体翻边与模胎固定零件壳体大端；所述壳体减薄加工小端尾部顶紧装置用于顶紧零件壳体小端；所述内型面模胎用于支撑旋压和减薄加工；所述旋压系统对零件壳体进行旋压加工；所述数控系统和均匀减薄加工装置用于根据均匀减薄加工模型得到的最高点和最低点加工曲线对壳体零件进行加工。进一步地，所述壳体减薄加工大端固定装置包括上弧面压板、下弧面压板和标准螺钉。进一步地，所述壳体减薄加工小端尾部顶紧装置包括尾部顶紧装置本体和尾部顶紧装置与壳体安装孔。进一步地，所述均匀减薄加工装置包括调节弹簧、刀架基体与刀具安装区、第一螺钉、滚轮组件、转位座、定位销、安装座组件、进给调节器、减薄加工装置与设备本体安装基面、设备本体、第二螺钉、螺母和刀杆偏移调节器。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过生成可编程的均匀减薄模型，结合毛坯曲率变化规律，利用分段式与分层式车削方法，完成某铝合金干切工艺；在数控设备上设计并直接增加一套壳体毛坯均匀减薄加工装置系统，当用于旋压设备中，可用于旋压毛坯，替代了零件旋压取下热处理变形后采用化铣工艺减薄加工的技术难点，用于普通数控设备，可满足铸造成型毛坯均匀减薄；本专利技术满足分段式与分层式车削工艺要求，满足大端刚性夹紧工艺需求，解决车削过程中，主轴跳动带来的误差，实现精度补偿，实现零件均匀减薄加工，满足重量与精度要求。附图说明图1为本专利技术的加工装置结构示意图；图2为本专利技术实施例中旋压系统和均匀减薄加工装置结构示意图；图3为本专利技术实施例中均匀减薄加工装置安装示意图；图4为本专利技术实施例中均匀减薄加工装置安装俯视图；图5为本专利技术实施例中壳体减薄加工大端固定装置结构示意图；图6为本专利技术实施例中壳体减薄加工小端尾部顶紧装置结构示意图；图7为本专利技术实施例中母线截图示意图；图8为本专利技术实施例中圆周截图示意图；图9为本专利技术实施例中简化的实际加工形面示意图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。本专利技术针对的对象为某新型铝合金板材，内型面采用椭球面模胎支撑，外形面采用尾部顶压工装，通过旋压成与内型面椭球形面一致的待加工零件，为均匀减薄加工提供毛坯。壳体毛坯成型后，受制于零件材料各项异性分布不均以及残余应力的重新分布，沿着椭球面母线方向，零件内型面各处存在距离不等的不贴模胎情况，同时沿母线方向壁厚分布不均匀，呈现出一种复杂不规则的母线曲面。此外，主轴存在圆周跳动，零件在圆周方向加工中必须补偿主轴跳动误差。针对以上技术问题，本专利技术首先研究了成型后毛坯变形情况特点，合理的测量内外形面关键数据点，以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法，其特征在于，包括以下步骤：/n对不规则外形面壳体毛坯形面进行测量，生成均匀减薄加工模型；/n构建车削坐标系，以尾部顶紧装置与零件接触面中心作为坐标原点；/n根据均匀减薄加工模型得到的最高点加工曲线进行对刀和分层式加工；/n在刀架基体与刀具安装区上安装可转位车刀，调节进给调整器以调整分层车削进给量；同时调整刀杆偏移调节器以保证车刀中心与主轴平齐；/n以壳体未加工外形面接触滚轮组件，同时对壳体零件外形面进行划分，调整刀架转位座，以使刀架与刀具角度与毛坯切削区域的曲率相适应，通过机床控制系统带动整个车削加工装置实现数控运动；/n根据均匀减薄加工模型得到的最低点加工曲线对壳体零件进行精加工。/n

【技术特征摘要】
1.一种大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
对不规则外形面壳体毛坯形面进行测量，生成均匀减薄加工模型；
构建车削坐标系，以尾部顶紧装置与零件接触面中心作为坐标原点；
根据均匀减薄加工模型得到的最高点加工曲线进行对刀和分层式加工；
在刀架基体与刀具安装区上安装可转位车刀，调节进给调整器以调整分层车削进给量；同时调整刀杆偏移调节器以保证车刀中心与主轴平齐；
以壳体未加工外形面接触滚轮组件，同时对壳体零件外形面进行划分，调整刀架转位座，以使刀架与刀具角度与毛坯切削区域的曲率相适应，通过机床控制系统带动整个车削加工装置实现数控运动；
根据均匀减薄加工模型得到的最低点加工曲线对壳体零件进行精加工。


2.根据权利要求1所述的大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法其特征在于，所述对不规则外形面壳体毛坯形面进行测量的方法为：
构建母线截面坐标系；
设置测量探头，以刀尖为对刀基准，进行坐标系校对；
沿母线截面上划线间隔标记，确定每一个待测量的圆周截面；
使用两个百分表倾斜布置，测量每一圆周截面上最高点与最低点的点位坐标值；
采用超声波测厚仪测量每一个圆周截面上最高点与最低点的对应壁厚值。


3.根据权利要求2所述的大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法，其特征在于，所述生成均匀减薄加工模型的方法为：
根据测量的最高点与最低点的点位坐标值和对应壁厚值计算加工曲线的散点值分布，生成均匀减薄加工模型。


4.根据权利要求3所述的大型不规则母线形面壳体均匀减薄加工方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟涵，杨帆，陈勇，林磊，贺飞飞，焦京俊，余杭卓，蔡奇彧，吴津臣，
申请(专利权)人：四川航天长征装备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51