本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種精密異形支架類零件的加工工藝方法。

背景技術(shù)：

在航空結(jié)構(gòu)組件中，由于受到光路走向、裝配空間、產(chǎn)品重量等的限制，往往會有很多異形精密零部件，如圖1所示。精密異形支架的特點(diǎn)一般是：1、形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且各特征面之間尺寸、形位公差要求嚴(yán)格，精度等級在6級以上；2、有薄壁部分，虎鉗、壓板等夾緊易變形。在機(jī)械加工領(lǐng)域內(nèi)，有共同的認(rèn)知：有相對位置、空間尺寸要求的特征盡量在一個(gè)工位加工；剛度薄弱的特征盡量避免承受夾緊力或增強(qiáng)該處剛性后再承受夾緊力。對于剛性增強(qiáng)方法，近幾年，我所機(jī)械加工專業(yè)已進(jìn)行了深入的研究，包括剛性輔助增強(qiáng)、彈簧夾緊與膨脹、工藝柄輔助增強(qiáng)、粘接輔助增強(qiáng)、包裹與填充輔助增強(qiáng)方法等。針對異形精密支架類零件，最優(yōu)的加工方案是：一次裝夾可完成所有加工面，且裝夾力大小不會引起零件的過大變形。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對圖1所示的精密異形支架類零件，提出一種精密異形支架類零件的加工工藝方法，其中包括設(shè)計(jì)此類零件加工工藝規(guī)程、制作適合此類零件加工的工裝，以有效提高加工效率、加工質(zhì)量以及一次加工合格率，提升機(jī)械制造企業(yè)對精密異形支架類零件的數(shù)控加工水平。

本發(fā)明的原理思路是，根據(jù)圖1所示的精密異形支架類零件，選擇其沒有形位公差要求的面(A面)作為依據(jù)外形，設(shè)計(jì)工裝，并配合膠粘裝夾方式，實(shí)現(xiàn)精密異形支架的一次裝夾完成所有面的加工，并且實(shí)現(xiàn)裝夾應(yīng)力最小。該工藝方法涉及到3個(gè)重要方面，第一，精密異形支架工裝設(shè)計(jì)；第二，零件夾緊方式；第三，零件加工工藝過程設(shè)計(jì)。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種精密異形支架類零件的加工工藝方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：對精密異形支架類零件來料進(jìn)行粗銑、熱處理、半精銑、熱處理加工；

步驟2：采用以下過程將步驟1處理后的零件通過連接板裝夾在工裝上：

所述工裝連接部位包括3個(gè)定位面，其中兩個(gè)側(cè)定位面和一個(gè)端部定位面，兩個(gè)側(cè)定位面上設(shè)置有定位壓板安裝孔；其中端部定位面的形狀根據(jù)精密異形支架類零件中沒有形位公差要求的面的形狀進(jìn)行確定：端部定位面的形狀與精密異形支架類零件中沒有形位公差要求的面的形狀相似，輪廓小于精密異形支架類零件中沒有形位公差要求的面的輪廓；

所述連接板形狀與端部定位面形狀相似，輪廓大于端部定位面輪廓，而小于精密異形支架類零件中沒有形位公差要求的面的輪廓；

將粘結(jié)劑熔化在工裝端部定位面，將連接板粘接在端部定位面上；檢查工裝兩個(gè)側(cè)定位面上是否有粘結(jié)劑，若有粘結(jié)劑則須去除；在工裝兩個(gè)側(cè)定位面上安裝定位壓板；將粘結(jié)劑熔化在連接板上，將精密異形支架類零件中沒有形位公差要求的面粘接在連接板上，且零件與定位壓板間不允許存在縫隙；

所述粘結(jié)劑具有加熱熔化，且固化后再加熱能夠熔化清除的特性；

待粘結(jié)劑晾干后，用千分表檢查零件是否放正，若檢查合格，則拆掉定位壓板，否則重新粘接；

步驟3：對安裝在工裝上的零件進(jìn)行精銑加工；加工完成后，通過加熱方式使粘結(jié)劑熔化，取出零件，對零件進(jìn)行去毛刺、表面處理加工。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種精密異形支架類零件的加工工藝方法，其特征在于：端部定位面輪廓比精密異形支架類零件中沒有形位公差要求的面的輪廓單邊縮小2mm。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種精密異形支架類零件的加工工藝方法，其特征在于：連接板材料選擇玻璃或者膠木。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種精密異形支架類零件的加工工藝方法，其特征在于：所述粘結(jié)劑采用烷烴混合物。

進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述一種精密異形支架類零件的加工工藝方法，其特征在于：精銑加工過程參數(shù)如下：刀具為D≤10mm的立銑刀，切削厚度a_p≤0.1mm，進(jìn)給速度f＝60-180mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S＝800-1200r/min，加工過程中不采用氣冷方式。

有益效果

本發(fā)明提出的精密異形支架類零件的加工工藝方法設(shè)計(jì)了此類零件加工工藝規(guī)程、制作了適合此類零件加工的工裝，提出了利用高級烷烴化合物實(shí)現(xiàn)零件的快速安裝與拆卸，可以有效提高加工效率、加工質(zhì)量、成品率，提升機(jī)械制造企業(yè)對精密異形支架類零件零件的數(shù)控加工水平。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是精密異形支架類零件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是工裝結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是連接板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是零件定位夾緊示意圖；

圖5是零件加工過程裝配示意圖。

具體實(shí)施方式

下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

本發(fā)明通過設(shè)計(jì)專用工裝，配合特定的裝夾方式，實(shí)現(xiàn)精密異形支架的一次裝夾完成所有面的加工，并且實(shí)現(xiàn)裝夾應(yīng)力最小。該工藝方法涉及到3個(gè)重要方面，第一，精密異形支架專用工裝設(shè)計(jì)；第二，零件夾緊方式；第三，零件加工工藝過程設(shè)計(jì)。

工藝原理如下：

(1)針對精密異形支架類零件的制造，需要設(shè)計(jì)合理的零件加工工藝，根據(jù)零件精密、薄壁、異形的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)零件的加工工藝過程為：料---粗銑---熱處理---半精銑---熱處理---精銑---鉗---表面處理。本發(fā)明中涉及的精密異形支架，材料為硬鋁；粗銑的目的是去除零件的大部分余量，粗銑后零件各特征留1mm余量；半精銑是進(jìn)一步去除各特征余量，半精銑后零件中要求不高的特征可加工到尺寸，有精度要求的零件留0.5mm余量；精銑是產(chǎn)生零件最終尺寸的關(guān)鍵工序，要求盡量使用直徑較小的刀具，小切削量進(jìn)行加工。

(2)本發(fā)明在裝夾零件時(shí)的技術(shù)方案是：采用特定要求的粘結(jié)劑將零件與專用工裝粘接在一起，避免使用虎鉗、壓板等傳統(tǒng)裝夾方式導(dǎo)致零件產(chǎn)生過大的裝夾應(yīng)力。該材料的性能要求如下：1粘結(jié)強(qiáng)度高；2融化狀態(tài)下能均勻較薄的分布于表面；3安裝拆卸容易。常用的粘合劑能滿足前兩條，但對于大面與大面的粘合狀態(tài)很難拆卸，本方案采用高級烷烴混合物，可以在60℃時(shí)融化，融化狀態(tài)下受擠壓可均勻分布于平面上，并且有足夠高的粘結(jié)強(qiáng)度。

(3)完備的工裝可以極大的減輕工作強(qiáng)度、提高產(chǎn)品質(zhì)量以及生產(chǎn)效率。本零件中A面(沒有形位公差要求的面)的精度要求相對較低，且與其特征無關(guān)聯(lián)關(guān)系，而除A面外的其他特征均有相互關(guān)聯(lián)關(guān)系，因此最佳的裝夾方案是：粘結(jié)A面，一次性完成其他各特征的加工。設(shè)計(jì)一種與零件A面外形相似，輪廓略小于零件的工裝(單邊縮小2mm)實(shí)現(xiàn)與A面的直接粘接。粘結(jié)劑——高級烷烴混合物不能實(shí)現(xiàn)金屬與金屬之間的直接粘結(jié)，須在工裝與零件之間增加了一個(gè)連接板，形狀略大于工裝安裝面，且略小于零件定位面，連接板材料選擇玻璃或者膠木。

(4)精密異形支架的定位與夾緊，其工藝方案如下：

a)用螺栓將工裝固定于機(jī)床工作臺上，清理干凈切屑等雜物；

b)用熱風(fēng)槍將粘結(jié)劑(加熱熔化，且固化后再加熱可熔化清除)熔化在工裝表面，注意戴好防護(hù)手套，以防灼傷手臂；

c)將連接板放在熔有粘結(jié)劑的工裝表面，壓住做橫向運(yùn)動，以保證粘結(jié)劑厚度均勻；

d)檢查工裝兩外兩個(gè)定位面是否有粘結(jié)劑，若有粘結(jié)劑須去除；

e)在工裝另外兩個(gè)定位面上安裝定位壓板；

f)將粘結(jié)劑放置于連接板上，重復(fù)b)、c)操作，將零件粘結(jié)在連接板上，零件與定位壓板間不允許存在縫隙；

g)自然晾干粘結(jié)劑10-20分鐘，晾干過程前期要求保持手壓零件不少于3分鐘；

h)用千分表檢查零件是否放正，要求長度方向千分表跳動不大于0.008mm，若千分表跳動值超過0.008mm則重新進(jìn)行f)、g)操作，若表針跳動值在0.008mm以內(nèi)則可拆掉定位壓板，進(jìn)行加工。

(5)精加工過程參數(shù)如下：刀具為D≤10mm的立銑刀，切削厚度a_p≤0.1mm，進(jìn)給速度f＝60-180mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S＝800-1200r/min，考慮粘結(jié)劑的物理特性，加工過程中只能采用水冷或不冷，盡量不選擇氣冷。

(6)加工完成后，用熱風(fēng)槍加熱的方式使粘結(jié)劑熔化，取出零件，對零件進(jìn)行鉗工去毛刺、表面處理等加工。

加工實(shí)例1

(1)加工工藝過程為：料---粗銑---熱處理---半精銑---熱處理---精銑---鉗---表面處理。

(2)采用圖3所示的專用工裝，連接板采用玻璃，粘結(jié)劑采用高級烷烴化合物。

(3)精密異形支架的定位與夾緊，其操作過程如下：

a)用螺栓將工裝固定于機(jī)床工作臺上，清理干凈切屑等雜物；

b)用熱風(fēng)槍將粘結(jié)劑熔化在工裝表面，粘結(jié)劑可自由流動；

c)將玻璃板放在熔有粘結(jié)劑的工裝表面，壓住做橫向運(yùn)動，壓力大約10N，推動連接板10次；

d)去除工裝兩外兩個(gè)定位面的粘結(jié)劑；

e)在工裝另外兩個(gè)定位面上安裝定位壓板；

f)將粘結(jié)劑放置于連接板上，重復(fù)b)、c)操作，將零件粘結(jié)在連接板上，零件與定位壓板間無縫隙；

g)自然晾干粘結(jié)劑10分鐘，晾干過程前期要求保持手壓零件3分鐘；

h)用千分表檢查零件是否放正時(shí)，千分表跳動為0.005mm，拆掉定位壓板，進(jìn)行加工。

(4)精加工過程參數(shù)如下：刀具為D＝10mm的立銑刀，切削厚度a_p＝0.1mm，進(jìn)給速度f＝100mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S＝800r/min，冷卻方式采用水冷；

(5)加工完成后，用熱風(fēng)槍加熱的方式使粘結(jié)劑熔化，取出零件，對零件進(jìn)行鉗工去毛刺、表面處理等加工。

加工實(shí)例2

(1)加工工藝過程為：料---粗銑---熱處理---半精銑---熱處理---精銑---鉗---表面處理。

(2)采用圖3所示的專用工裝，連接板采用膠木板，粘結(jié)劑采用高級烷烴化合物。

(3)精密異形支架的定位與夾緊，其操作過程如下：

a)用螺栓將工裝固定于機(jī)床工作臺上，清理干凈切屑等雜物；

b)用熱風(fēng)槍將粘結(jié)劑熔化在工裝表面，粘結(jié)劑可自由流動；

c)將玻璃板放在熔有粘結(jié)劑的工裝表面，壓住做橫向運(yùn)動，壓力大約10N，推動連接板10次；

d)去除工裝兩外兩個(gè)定位面的粘結(jié)劑；

e)在工裝另外兩個(gè)定位面上安裝定位壓板；

f)將粘結(jié)劑放置于連接板上，重復(fù)b)、c)操作，將零件粘結(jié)在連接板上，零件與定位壓板間無縫隙；

g)自然晾干粘結(jié)劑15分鐘，晾干過程前期要求保持手壓零件3分鐘；

h)用千分表檢查零件是否放正時(shí)，千分表跳動為0.008mm，拆掉定位壓板，進(jìn)行加工。

(4)精加工過程參數(shù)如下：刀具為D＝10mm的立銑刀，切削厚度a_p＝0.1mm，進(jìn)給速度f＝100mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S＝1200r/min，不采取任何冷卻方式；

(5)加工完成后，用熱風(fēng)槍加熱的方式使粘結(jié)劑熔化，取出零件，對零件進(jìn)行鉗工去毛刺、表面處理等加工。

兩次精密異形支架加工的有關(guān)特性

具體指標(biāo)如下：

1)零件夾緊前后的變形量千分表無感知；

2)零件尺寸形狀與理論模型基本吻合，各精密尺寸、形位公差均無超差。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，可以理解的是，上述實(shí)施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換和變型。