筒形薄壁零件的加工方法及加工模具技术

本发明专利技术涉及轻质合金制造技术领域，尤其涉及一种筒形薄壁零件的加工方法及加工模具，包括：将铣加工模具同时与完成基准定位线划线的薄壁零件毛坯的两端面固定连接，将护板与薄壁零件毛坯侧面的外侧周向贴合固定；在基准定位线设置两个基准孔；薄壁零件毛坯稳定化处理；采用所述铣加工模具进行第二次铣床加工和第三次铣床加工；用于铣床加工的铣加工模具设有与薄壁零件毛坯侧面的外侧周向贴合固定的护板。本发明专利技术采用特制的铣加工模具加工端面对薄壁零件侧面加工，采用“粗加工

【技术实现步骤摘要】
筒形薄壁零件的加工方法及加工模具


[0001]本专利技术涉及轻质合金制造
，尤其涉及一种筒形薄壁零件的加工方法及加工模具。

技术介绍

[0002]大型筒形薄壁零件薄壁类零件在航空领域有着广泛需求，由于无法焊接加工或者焊接工艺、铸造工艺的尺寸难以满足精度要求，因而目前轻质合金中空零件的生产以机床加工为主(车、铣等)。
[0003]针对高精密度大型筒形薄壁零件，一种常见的加工方式是：将铸造成型的大型镁合金毛坯进行机床精加工获得更为精确的内部结构和尺寸；由于薄壁零件从外侧壁夹合容易导致零件变形，针对薄壁零件机床加工固定模具常采用在零件空腔内部支撑固定方式，一方面：此类模具固定挤占零件内腔空间，尤其影响针对零件内壁的精细加工，例如铣加工；另一方面，薄壁类零件在零件径向加工时易产生震颤，现有模具缺陷决定只能在待加工零件轴向一端固定，在另一端留有用于车床主轴进出开口端，由于开口端缺少模具固定，导致震颤尤为严重，严重影响设备的加工精度；同时，针对大型镁合金薄壁类零件，由于径向截面曲率减小，零件侧壁的震颤现象更为严重。
[0004]目前市场上急需一种大型筒形薄壁零件的加工设备和加工方法，解决大型筒形薄壁类零件加工时固定和因震颤导致加工精度降低问题。除此之外，筒形薄壁零件，尤其是镁合金材料精加工时，由于走刀速度慢，局部温度高，镁合金容易与空气中氮气、氧气反应甚至燃烧，镁合金加工始终存在严重的安全隐患；走刀速度过快，由于刀具和镁合金接触不稳定性增加，进一步加剧震颤；因而亟需对现有技术中筒形薄壁零件，机床加工工艺进行改进。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种筒形薄壁零件的加工方法及加工模具，用以解决现有技术问题中模具固定稳定性差、容易震颤和镁合金加工安全性差等问题中的至少一个。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一种筒形薄壁零件的加工方法，包括：
[0008]将铣加工模具同时与完成基准定位线划线的薄壁零件毛坯的两端面固定连接，将铣加工模具中护板与薄壁零件毛坯侧面的外侧周向贴合固定；所述铣床加工留有余量；
[0009]在完成铣加工的薄壁零件毛坯的自由端面的外边缘非加工区域相对轴心线分散设置两个基准孔；所述基准孔的中心点与薄壁零件毛坯的基准定位线共线；
[0010]对完成铣床加工的薄壁零件毛坯稳定化处理；
[0011]基于所述基准孔，对完成稳定化处理的薄壁零件毛坯，采用所述铣加工模具进行第二次铣床加工；所述第二次铣床加工留有余量；
[0012]基于所述基准孔，对完成第二次铣床加工的薄壁零件毛坯，采用所述铣加工模具进行第三次铣床加工；所述第三次铣床加工将薄壁零件毛坯侧面的窗口加工至目标尺寸。
[0013]优选的，所述铣加工模具一端设有与筒形薄壁零件的第一端面压合连接的第一压板，另一端设有与筒形薄壁零件的第二端面压合连接的第一底部固定件；所述铣加工模具还设有连接第一压板与第一底部固定件的第一拉杆。
[0014]优选的，所述第一拉杆沿侧面周向设置有多个，铣加工模具在薄壁件的侧面设有限制薄壁件径向震颤的护板；所述护板周向环绕侧面，并设有轴向设置的第一通孔；所述第一通孔与第一拉杆一一对应；所述第一拉杆穿过第一通孔，使得护板径向固定；同时护板与侧面周向环绕贴合后产生足够大静摩擦力，实现护板轴向固定；护板周向贴合侧面设置，可以限制薄壁件径向向外侧的变形或震颤。
[0015]优选的，所述基准孔利用机床开孔设备获得，插入定位销钉对基准孔位置校正。
[0016]优选的，所述插入定位销钉对基准孔位置校正，包括：
[0017]S401：在垂直水平面方向设置第一坐标轴，以机床旋转平台的旋转轴线为第二坐标轴，在水平面内垂直于第一坐标轴、第二坐标轴的方向设立第三坐标轴，构建空间坐标系；
[0018]S402：选取其中一个基准孔的定位销钉作为第一定位销钉，在机床主轴设置百分表与第一定位销钉侧面最高处接触，记录百分表读数；
[0019]S403：选取另一个基准孔的定位销钉作为第二定位销钉，利用机床旋转平台的自身刻度旋转180
°
，保持机床主轴在第一坐标轴、第二坐标轴的坐标不变在第二定位销钉侧面最高处接触，记录百分表读数；
[0020]S404：基于两次百分表读数对基准孔进行校正；
[0021]若两次百分表读数的差值小于第三阈值δ3，则判断基准孔设置满足要求；
[0022]若两次百分表读数的差值大于第三阈值δ3，则基于校正后的基准定位线在原有基准孔进行扩孔，选用匹配的定位销钉重复S402
‑
S403，直至两次百分表读数的差值小于第三阈值δ3。
[0023]优选的，S402与S403中销钉侧面最高处的确定，包括：
[0024]S411：在垂直水平面方向设置第一坐标轴，以机床旋转平台的旋转轴线为第二坐标轴，在水平面内垂直于第一坐标轴、第二坐标轴的方向设立第三坐标轴，以机床旋转平台中心为原点构建空间坐标系；
[0025]S412：选取其中一个基准孔的定位销钉插入匹配的定位销钉，在机床主轴设置百分表与定位销钉侧面一端的顶部区域接触并有示数，保持机床主轴第一坐标轴坐标、第二坐标轴坐标不变，将机床主轴平行第三坐标轴移动，并保持百分表示数不为零；记录百分表示数最小时空间坐标作为定位销钉侧面一端最高点坐标；
[0026]S413：同样方法获取定位销钉侧面另一端最高点坐标，比较两端的最高点坐标，取二者中第一坐标轴坐标数值大者作为销钉侧面最高处坐标。
[0027]优选的，S401与S402之间还包括对基准孔开孔平整度校正：
[0028]比较S412与S413两步获取的两端的最高点坐标(x1，y1，z1)和(x2，y2，z2)，获取各坐标轴坐标差值
△
x，
△
y，
△
z；其中，
△
x＝|x1‑
x2|，
△
y＝|y1‑
y2|，
△
z＝|z1‑
z2|；
[0029]若
△
x，
△
y，
△
z均小于第四阈值δ4，则判断基准孔的开孔平整度满足要求；
[0030]若
△
x，
△
y，
△
z中任一数值大于第四阈值δ4，则基于校正后的基准定位线，在原有基准孔进行扩孔，选用匹配的定位销钉定位安装后重复S322
‑
S323，直至
△
x，
△
y，
△
z均小于第四阈值δ4。
[0031]优选的，所述第三次铣床加工将薄壁零件毛坯侧面的窗口加工至目标尺寸，包括：
[0032]S701：使用所述用于薄壁零件侧面内壁加工的铣加工模具，将薄壁零件毛坯的中空环形端面固定于旋转工作台，以自由端面近车加工刀具端设置；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.筒形薄壁零件的加工方法，其特征在于，包括：将铣加工模具同时与完成基准定位线划线的薄壁零件毛坯的两端面固定连接，将铣加工模具中护板与薄壁零件毛坯侧面的外侧周向贴合固定；所述铣床加工留有余量；在完成铣加工的薄壁零件毛坯的自由端面的外边缘非加工区域相对轴心线分散设置两个基准孔；所述基准孔的中心点与薄壁零件毛坯的基准定位线共线；对完成铣床加工的薄壁零件毛坯稳定化处理；基于所述基准孔，对完成稳定化处理的薄壁零件毛坯，采用所述铣加工模具进行第二次铣床加工；所述第二次铣床加工留有余量；基于所述基准孔，对完成第二次铣床加工的薄壁零件毛坯，采用所述铣加工模具进行第三次铣床加工；所述第三次铣床加工将薄壁零件毛坯侧面的窗口加工至目标尺寸。2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述铣加工模具一端设有与筒形薄壁零件的第一端面压合连接的第一压板，另一端设有与筒形薄壁零件的第二端面压合连接的第一底部固定件；所述铣加工模具还设有连接第一压板与第一底部固定件的第一拉杆。3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述第一拉杆沿侧面周向设置有多个，铣加工模具在薄壁件的侧面设有限制薄壁件径向震颤的护板；所述护板周向环绕侧面，并设有轴向设置的第一通孔；所述第一通孔与第一拉杆一一对应；所述第一拉杆穿过第一通孔，使得护板径向固定；同时护板与侧面周向环绕贴合后产生足够大静摩擦力，实现护板轴向固定；护板周向贴合侧面设置，可以限制薄壁件径向向外侧的变形或震颤。4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述基准孔利用机床开孔设备获得，插入定位销钉对基准孔位置校正。5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述插入定位销钉对基准孔位置校正，包括：S401：在垂直水平面方向设置第一坐标轴，以机床旋转平台的旋转轴线为第二坐标轴，在水平面内垂直于第一坐标轴、第二坐标轴的方向设立第三坐标轴，构建空间坐标系；S402：选取其中一个基准孔的定位销钉作为第一定位销钉，在机床主轴设置百分表与第一定位销钉侧面最高处接触，记录百分表读数；S403：选取另一个基准孔的定位销钉作为第二定位销钉，利用机床旋转平台的自身刻度旋转180
°
，保持机床主轴在第一坐标轴、第二坐标轴的坐标不变在第二定位销钉侧面最高处接触，记录百分表读数；S404：基于两次百分表读数对基准孔进行校正；若两次百分表读数的差值小于第三阈值δ3，则判断基准孔设置满足要求；若两次百分表读数的差值大于第三阈值δ3，则基于校正后的基准定位线在原有基准孔进行扩孔，选用匹配的定位销钉重复S402
‑
S403，直至两次百分表读数的差值小于第三阈值δ3。6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，S402与S403中销钉侧面最高处的确定，包括：S411：在垂直水平面方向设置第一坐标轴，以机床旋转平台的旋转轴线为第二坐标轴，在水平面内垂直于第一坐标轴、第二坐标轴的方向设立第三坐标轴，以机床旋转平台中心为原点构建空间坐标系；
S412：选取其中一个基准孔的定位销钉插入匹配的定位销钉，在机床主轴设置百分表与定位销钉侧面一端的顶部区域接触并有示数，保持机床主轴第一坐标轴坐标、第二坐标轴坐标不变，将机床主轴平行第三坐标轴移动，并保持百分表示数不为零；记录百分表示数最小时空间坐标作为定位销钉侧面一端最高点坐标；S413：同样方法获取定位销钉侧面另一端最高点坐标，比较两端的最高点坐标，取二者中第一坐标轴坐标数值大者作为销钉侧面最高处坐标。7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，S401与S402之间还包括对基准孔开孔平整度校正：比较S412与S413两步获取的两端的...

【专利技术属性】
技术研发人员：马鹏飞，安文洁，宋毅，张风磊，王帅兵，李光，苏一，
申请(专利权)人：北京星航机电装备有限公司，
类型：发明
国别省市：