[發明專利]一種復雜薄壁變厚度大口蓋的精確加工方法

有效

• 申請號: 201811333710.0
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109623265B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 何艷濤;秦中環;王波;李豫新;張素敏;李保永
• 申請（專利權）人: 北京航星機器制造有限公司
• 主分類號: B23P15/00
• 分類號: B23P15/00;C23F1/04
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

本發明公開了一種復雜薄壁變厚度大口蓋的精確加工方法，其包括：根據大口蓋幾何參數，模擬展平，并計算出最小毛坯；根據大口蓋的具體結構及尺寸，設計并制作熱壓成型所需的工裝凹凸模具；采用合模熱壓成型的方法將大口蓋熱壓成型；采用化學銑切的方法腐蝕加工大口蓋內型面上的減重腔；根據大口蓋的具體結構及尺寸，設計并制作大口蓋機械加工所需的隨形工裝；采用隨形工裝裝夾固定大口蓋，并用固體石蠟填入大口蓋與工裝之間的間隙，使其粘合為一體；采用五軸數控加工中心將大口蓋精加工成型。本發明有效控制并減小了大尺寸薄壁件機械加工過程中的振動與變形，明顯提高了大口蓋的型面和尺寸精度。

技術領域

本發明屬于機械與鈑金加工技術領域，具體涉及一種復雜薄壁變厚度大口蓋的精確加工方法。

背景技術

目前，在航空航天領域，隨著各類飛行器、彈體對機動性、負載能力的要求越來越高，其結構也對輕量化、高強度提出了更高的要求，大型復雜變厚度薄壁件越來越多的應用于航空航天領域，例如飛機機翼、機身壁板、變厚度蒙皮等。然而由于該類零件集合了大尺寸、薄壁、變厚度等諸多難點，加工過程中零件振動明顯、變形較大，尺寸和型面精度均不易保證，一直困擾著其在航空航天領域的大規模推廣應用。

現階段該類零件在加工制造過程中，一部分采用先在平板狀態下加工減重腔等特征，再利用傳統的折彎或圈圓等冷成形手段加工而成，該方法由于零件尺寸較大且壁厚較薄，加工過程中零件由于應力釋放變形較大，壁厚均勻性無法保證，且成型型面精度低，合格率較低；一部分采用先將零件彎曲成型，再用五軸數控加工中心加工減重腔等相關特征，數控加工難度大，并且薄壁零件由于變形無法和工裝緊密貼合，加工過程中振動明顯，變形較大，尺寸精度不易保證，嚴重影響了型號產品的進度。

發明內容

本發明是針對現有的復雜薄壁變厚度大口蓋，由于其尺寸較大且壁厚較薄，在零件的加工過程中振動明顯且變形較大的問題，提供了一種該類復雜薄壁變厚度大口蓋的精確加工方法，可有效解決薄壁大口蓋在加工過程中振動明顯、變形較大的問題，進一步提高大口蓋的尺寸和型面精度。

本發明的復雜薄壁變厚度大口蓋的精確加工方法包括：步驟一，根據所需大口蓋的具體結構，采集原始的幾何參數，然后利用三維建模軟件構建該大口蓋的三維模型，并對其進行模擬展平，根據展平后的參數計算出能夠包絡該大口蓋的最小毛坯尺寸；步驟二、根據大口蓋的具體結構及尺寸，設計并制作熱壓成型所需的工裝凹凸模具；步驟三、采用合模熱壓成型的方法制作大口蓋粗胚；步驟四、采用化學銑切的方法腐蝕加工大口蓋粗胚內型面上的減重腔；步驟五、根據大口蓋的具體結構及尺寸，設計并制作大口蓋機械加工所需的隨形工裝；步驟六、采用隨形工裝裝夾固定大口蓋，并用固體石蠟填入大口蓋與工裝之間的間隙，使其粘合為一體；步驟七、采用五軸數控加工中心將大口蓋精加工成型。

優選所述步驟三中，根據零件的材料和厚度，合模熱壓時將溫度控制在300～350℃之間，熱壓時上下模合模時間控制在30min。

優選所述步驟四中，首先將大口蓋零件清洗除油，并在其內外表面涂覆能夠抵抗腐蝕溶液作用的可剝性保護涂料，經室溫固化后進行刻形，根據大口蓋內型面上減重腔的位置和尺寸，將涂覆于減重腔部位的保護涂料刻形剝去，然后把大口蓋零件浸入腐蝕溶液中，對裸露的減重腔表面進行腐蝕加工。

優選所述步驟六中，在大口蓋與隨形工裝裝夾之后，先通過電烤槍輔助加熱的方式將固體石蠟軟化，然后將軟化的石蠟填入大口蓋與工裝之間預留的間隙，填滿周圈一圈，待室溫下石蠟固化之后將大口蓋與隨形工裝粘合為一體。

優選所述步驟七中，利用UG8.0三維數控加工模塊，對大口蓋外形特征進行精加工編程，采用五軸數控加工中心精加工大口蓋，保證相對應的尺寸精度。

優選所述大口蓋的材質為5A06鋁合金板材。

優選所述大口蓋展平狀態的長寬厚尺寸分別為1600×750×3mm。