[發明專利]一種鈦合金超大型復雜薄壁零件的數控加工方法

有效

• 申請號: 201910724370.2
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110385466B
• 公開（公告）日: 2021-03-19
• 發明（設計）人: 李曉亮;齊東昱;林海鵬;劉馳
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業（集團）有限公司
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23Q3/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉

1.一種鈦合金超大型復雜薄壁零件的數控加工方法，其特征在于，所述的鈦合金超大型復雜薄壁零件的數控加工方法包括以下步驟：

步驟1、A面零件的裝夾：

A面裝夾選用選擇具有可調高度的支撐裝置的平板夾具，采用一種超大型零件的無應力裝夾方法：

1.1、裝夾基準的構建：

(1)設定裝夾基準I、裝夾基準II和裝夾基準III三個裝夾基準，三者連線為三角形；

(2)裝夾基準I位于零件長度方向一側邊的中間位置，裝夾基準II和裝夾基準III分別位于零件該側邊的對側邊上的兩端；

(3)在各裝夾基準位置，對零件進行支撐，以使零件中心線與機床工作臺平行水平；

(4)使用螺栓、壓板壓緊工具將各裝夾基準處壓緊；

1.2、壓緊點位置的選擇及分布：

(1)選取零件的強度高、下方平整的部位作為壓緊點；

(2)相鄰兩個壓緊點的距離設定在間距300mm～400mm之間；

1.3、對步驟1.2中的壓緊點進行壓緊操作：

(1)壓緊靠近各裝夾基準位置的壓緊點；

(2)壓緊零件強度、剛性高的位置的壓緊點；

(3)壓緊零件剛性薄弱的位置的壓緊點；

其中，壓緊過程中對應力變形進行監控：在將要實施壓緊的壓緊點下方，準備好可調節高度的支撐裝置；使用百分表和磁力表座，在零件上方，靠近壓緊點位置，進行頂表操作，并記錄讀數，這里稱作原始讀數；調整在將要實施壓緊的壓緊點下方，準備好的支撐裝置的高度，頂緊零件，同時觀察百分表讀數，在讀數大于原始讀數0.05mm時，停止操作；使用螺栓、壓板壓緊工具對此處壓緊點進行壓緊；壓緊后，觀察百分表讀數，如果百分表讀數恢復到原始讀數，即裝夾狀態良好；如果讀數超出工藝允許范圍，松開壓板重新進行該處壓緊點的調整和壓緊；

1.4、按照操作步驟1.2和步驟1.3將其它壓緊點逐一壓緊；

1.5、加工余量驗定：

(1)將百分表安裝在機床主軸上；

(2)開動機床各坐標軸，將百分表頂在裝夾基準部位的零件上表面上，將當前Z坐標置為0點；

(3)開動機床，帶著百分表位置移動至下一個壓緊點位置的零件上表面，按照零件幾何尺寸，編輯Z坐標值，觀察百分表讀數，并記錄；

(4)逐一驗證各壓緊點的余量情況，并記錄；

(5)計算余量最大值與余量最小值的差值，δ1-δ2＝δ3；

(7)余量驗定結果，如果余量差值δ3＜毛坯料的余量值，即余量有效；

1.6、完成裝夾，開始加工；

步驟2、A面加工坐標系的建立：

2.1、將百分表安裝在機床主軸上；

2.2、選取兩個距離較遠的基準孔作為加工拉直用孔；

2.3、用在線測量功能，設定加工原點；

步驟3、A面加工順序及余量：

半精銑上表面，余量1mm；精銑上表面；半精銑外形，余量0.5mm；精銑外形；半精銑內形，余量0.2mm；精銑腹板；處理轉角、精銑內形；精銑基準面；

步驟4、B面的零件裝夾：

B面選擇數控機床模塊式柔性真空夾具及其裝夾方法；

4.1、將夾具主板(1)放置在機床工作臺上，通過快速定位孔(6)找正后壓緊固定；

4.2、將夾具主板(1)上的任意一個快速定位孔(6)的中心位置坐標值置入機床控制系統并保存；

4.3、將真空管路的一端與夾具主板(1)上的真空管路接頭(3)連接，管路的另一端連接真空泵站管路終端；

4.4、將第一真空模塊密封膠圈(7)安裝在真空模塊(2)下方的密封膠圈安裝槽內；

4.5、按照工藝制定的孔距要求和便于后續零件裝夾，選擇在適當的位置的快速定位孔(6)，將快速定位銷(10)插入其中；

4.6、將密封螺釘(11)和密封膠圈(12)安裝在不在密封區域的、裸露在外的真空抽氣螺紋口(4)中，擰緊、密封；

4.7、將真空模塊(2)的模塊快速定位孔(14)，對準步驟4.5中已安裝好的快速定位銷(10)，進行安裝連接；

4.8、使用緊固螺釘(8)，通過真空模塊(2)上的沉頭孔，擰入夾具主板(1)上的緊固螺紋孔(5)中，夾緊固定；

4.9、將第二真空模塊密封膠圈(9)安裝在真空模塊(2)上方的密封膠圈安裝槽內；

4.10、開啟真空泵閥，檢查真空模塊(2)上的真空抽氣口(15)處是否有抽氣效果，確認無誤后，關閉真空泵閥；

4.11、將步驟4.2中置入保存的快速定位孔(6)的坐標原點，按編程加工基準的相對尺寸進行偏置即可得到零件加工原點；

4.12、將零件安裝在真空模塊(2)上；

4.13、開啟真空泵閥，檢查零件吸附狀態；

4.14、確認無誤后，開始加工零件；

步驟5、B面加工坐標系的建立：

5.1、將百分表安裝在機床主軸上；

5.2、選取兩個距離較遠的基準孔作為加工拉直用孔；

5.3、使用在線測量功能，設定加工原點；

步驟6、B面加工順序及余量：

半精銑上表面，余量1mm；精銑上表面；半精銑外形，余量0.5mm；精銑外形；半精銑內形，余量0.5mm；精銑腹板；處理轉角、精銑內形；切除工藝凸臺；

步驟7、零件自主在線檢測；

所述的數控機床模塊式柔性真空夾具包括夾具主板(1)和真空模塊(2)，真空模塊(2)設置于夾具主板(1)上方；其中，

所述的夾具主板(1)上表面開設有真空抽氣螺紋口(4)、緊固螺紋孔(5)和快速定位孔(6)，夾具主板(1)的下部設置有真空氣囊(13)，夾具主板(1)的側壁設置有真空管路接頭(3)；所述的真空氣囊(13)為“十”字形，多個真空抽氣螺紋口(4)位于同一直線上，與真空氣囊(13)的位置相對應，真空氣囊(13)與真空管路接頭(3)和真空抽氣螺紋口(4)連通，形成抽真空通道，且真空氣囊(13)不與緊固螺紋孔(5)和快速定位孔(6)連通；

所述的夾具主板(1)上均勻分布有多個快速定位孔(6)，用以對真空模塊(2)進行快速定位及原點設定；夾具主板(1)上均勻分布有多個緊固螺紋孔(5)，用于真空模塊(2)的緊固；

所述的真空模塊(2)上表面和底部設置有密封膠圈安裝槽，真空模塊(2)的側壁設置有模塊快速定位孔(14)，真空模塊(2)上開設有沉頭孔以及真空抽氣口(15)；其中，底部的密封膠圈安裝槽中容納第一真空模塊密封膠圈(7)，以保證真空模塊(2)與夾具主板(1)之間的氣密性；上表面的密封膠圈安裝槽中容納第二真空模塊密封膠圈(9)，以保證真空模塊(2)與零件之間的氣密性；快速定位孔(14)與快速定位銷(10)配合，用于與夾具主板(1)上的快速定位孔(6)連接，使得真空模塊(2)與夾具主板(1)快速定位連接；沉頭孔與緊固螺釘(8)配合，緊固螺釘(8)穿過真空模塊(2)，擰入夾具主板上(1)的緊固螺紋孔(5)，以使真空模塊(2)與夾具主板(1)連接緊固，真空模塊(2)與夾具主板(1)連接緊固后，真空抽氣口(15)與真空抽氣螺紋口(4)、真空氣囊(13)、真空管路接頭(3)連通，以裝夾零件；

所述的數控機床模塊式柔性真空夾具還包括密封螺釘(11)和環形的密封膠圈(12)，密封螺釘(11)和密封膠圈(12)配合使用，用以封堵夾具主板(1)上的未使用的真空抽氣螺紋口(4)，以保證整個真空系統的氣密性。