[發明專利]一種增強薄壁件加工剛性的填充支撐方法

有效

• 申請號: 201410469590.2
• 申請日: 2014-09-15
• 公開（公告）號: CN104259883A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 李光;金志清;王連友;張霞;白忠奕;白燕
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠
• 主分類號: B23Q3/00
• 分類號: B23Q3/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 安麗

技術領域

本發明涉及一種填充支撐方法，特別是一種增強薄壁件加工剛性的填充支撐方法，屬于成型工裝加工設計技術領域。

背景技術

現代航空、航天、兵器等國防工業領域的許多重要零件為鋁合金薄壁結構，并且具有結構復雜、零件精度要求高的特點，例如航天領域中鋁合金整體框、梁及大型整體壁板。雖然，目前先進的數控加工設備可以達到很高的剛度和精確的運動控制，但是，由于薄壁結構零件剛度差，在加工過程中受到殘余應力、裝夾力、切削力、切削熱等因素作用，薄壁結構零件極易發生加工變形和切削振動，導致加工誤差，從而難以保證零件的加工精度和表面質量，嚴重情況下造成零件報廢。

實踐表明，薄壁件加工過程中突出的問題有三個：

(1)加工振動

加工過程中薄壁工件與刀具之間的相對振動不僅惡化工件的加工表面質量，降低機床、刀具的使用壽命，還會產生危害操作人員的噪聲，嚴重時甚至會使加工無法進行。

(2)局部讓刀變形

在切削力的作用下，薄壁工件及刀具可能發生較大的彈性讓刀變形，存在欠切現象，導致加工質量無法滿足加工要求。

(3)整體加工變形

薄壁零件加工后存在材料毛坯初始殘余應力及切削力、切削熱相互耦合作用下產生的殘余應力。當卸除裝夾并充分冷卻后，內部殘余應力重新分布以達到新的平衡，導致薄壁零件加工后產生明顯的整體彎曲、扭曲或彎扭組合變形。

綜上所述，在保證加工效率的同時，如何采用有效的措施控制或減少薄壁零件的加工變形、保證加工質量是一個亟待解決的問題。目前，在實際加工生產中，往往只能通過降低工藝參數進行保守加工，這種措施不能完全解決問題，最終需要鉗工進行打磨后處理，大大降低了現場的加工效率，浪費了人力、物力和財力。而采用真空夾具、石蠟填充法及低熔點合金填充法等工藝方法加強支撐，則需要增加實施裝置，從而增加了加工成本，并且操作較為復雜，效率不高等缺點。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種增強薄壁件加工剛性的填充支撐方法，以油面混合物作為填充物提高弱剛性薄壁件的剛度，解決了其因剛性差與顫振而產生的影響工件表面質量的問題，保證了薄壁件的加工質量要求。

本發明的技術解決方案是：一種增強薄壁件加工剛性的填充支撐方法，其特征在于：所述薄壁件的壁厚小于等于2mm，薄壁件外表面開有凹槽，且所述凹槽為通槽，槽內無支撐結構；所述填充支撐方法的步驟如下：

(1)計算薄壁件外表面凹槽的體積，并利用計算所得凹槽體積，按照3：10的質量比稱取機油和面粉，使得機油和面粉的總體積大于凹槽體積的20％；

(2)在3：10～4.5：10范圍內選取一個機油和面粉的質量比值將步驟(1)中稱取的機油和面粉混合，形成油面混合物；

(3)去除薄壁件外表面上的零件毛刺后，用丙酮或酒精將零件凹槽清洗干凈，清除凹槽內的油污和金屬切屑；

(4)將步驟(2)中的油面混合物填充到步驟(3)中清洗過的薄壁件外表面凹槽內，在填充過程中，對油面混合物施加外部壓力，并利用百分表對薄壁件的彈性變形進行監測，獲得薄壁件的彈性變形值，所述薄壁件的彈性變形值小于薄壁件加工精度的25％；

(5)對步驟(4)中的薄壁件進行加工，加工完成后取出油面混合物；

(6)對步驟(5)中加工完成后的薄壁件進行加工精度測量，若滿足預先設定的精度要求，則進入步驟(7)，若沒有滿足預定的精度要求，則返回步驟(2)，重新選擇一個機油和面粉的質量比值進行機油和面粉的混合；

(7)將滿足精度要求的薄壁件入庫保存并記錄步驟(2)中選取的機油和面粉的質量比值。

本發明與現有技術相比的有益效果是：

(1)本發明使用油面混合進行填充支撐，材料易制成，且成本較低，對于較復雜的薄壁件凹槽易填充，在填充過程中不易產生應力變形，而且收縮率較小；

(2)本發明中采用的油面與薄壁件表面具有較好的結合強度，加工過程中油面不會受切屑液的影響且不易脫落；

(3)本發明根據不同加工精度的需要可以在3：10～4.5：10范圍內選取不同質量比的機油和面粉，可以對不同精度要求的薄壁件進行相應的加工，精度選擇更加靈活，且節省了加工成本；

(4)本發明使用的油面易去除，不需要特殊工具，而且不會引起零件變形。

附圖說明

圖1為本發明流程圖；

圖2為儀器板圓梁三維結構圖。

具體實施方式