一种薄板盘形硬铝底板零件变形控制加工方法与流程

1.本发明涉及薄板类零件机械加工技术领域，尤其涉及一种薄板盘形硬铝底板零件变形控制加工方法。


背景技术：

2.在航天产品零件领域内，硬铝材料是零部件制造常用的原材料，由于硬铝本身的材料特性导致其在机械加工过程中会出现不同程度的变形，进而影响零件的整体质量，尤其是薄板盘形类硬铝零件。
3.如图1所示为薄板盘形硬铝底板零件的结构示意图，该底板零件材料为硬铝，牌号为2a12，为薄板盘形结构，直径φ155.3mm，总厚度为15mm，加工后中间台阶状的圆台厚为3mm，圆台的正面设置多个边长5
×
5mm的凸台，最高的凸台高度为10mm，圆台边缘的环形缘板壁厚为2mm，属于典型的易变形零件结构，加工完成后，要求平面度≤0.05。在加工过程中，加工变形量技术要求≤0.15，但是，对工件进行粗铣后常常会出现零件变形超差，平均变形量达1.0，部分变形量达2.0，远远大于技术要求变形量≤0.15的要求，导致后续工序无法进行；另外，工件在加工中，由于现有工序安排及装夹不合理，导致无法满足加工后零件平面度要求。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种薄板盘形硬铝底板零件变形控制加工方法，旨在解决上述技术问题。
5.为实现上述目的，本发明提出一种薄板盘形硬铝底板零件变形控制加工方法，所述底板零件包括环形缘板和圆台，圆台设置在环形缘板正面中心；在圆台的正面上设置有多个凸台；在所述环形缘板底面中心处设置有敞口状的底孔；在所述圆台上设置有多个型孔，所述型孔与所述底孔连通；所述底板零件变形控制加工方法包括以下工序：
6.工序s1：粗车：采用圆形板料进行粗车，粗车正面、底面、圆台的圆柱面、环形缘板外圆、以及底面上的底孔；
7.工序s2：去应力：将工件放入恒温干燥烘箱进行去应力处理；
8.工序s3：数控粗铣：以环形缘板的外圆以及上表面定位，采用分层铣削方式进行粗铣，粗铣圆台的台面、以及多个凸台并留余量，粗铣型孔并留余量；
9.工序s4：精车：以环形缘板的外圆以及上表面定位，精车圆台的圆柱面、以及环形缘板的外圆；
10.工序s5：数控精铣：以环形缘板上表面以及外圆进行定位，精铣圆台的台面；精铣凸台的外周面以及顶面；精铣型孔；
11.工序s6：钳工去毛刺、钻孔及攻丝：加工环形缘板的孔并攻丝；
12.工序s7：以环形缘板的外圆及底面定位，用软爪装夹，精车底孔至尺寸要求。
13.优选的，所述工序s1中，首先粗车正面、以及圆台的圆柱面；再将工件调头后粗车
底面、环形缘板外圆、以及底面上的底孔；工序s1具体包括以下步骤：
14.步骤s1-1：以圆形板料的外圆进行定位，利用三爪卡盘装夹圆形板料的外圆，车平车平圆形板料的正面，粗车圆台的圆柱面；
15.步骤s1-2：将步骤s1-1中得到的工件调头，采用软爪夹持圆台的圆柱面，以圆形板料的外圆进行定位，车平车平圆形板料的底面，粗车环形缘板的外圆、以及粗车底面上的底孔。
16.优选的，所述工序s2中，先将恒温干燥烘箱升温至320℃，再将工件放入温干燥烘箱中，保温温度为320
±
10℃，保温时长为2h，然后冷却。
17.优选的，所述工序s2中，去应力处理冷却方式包括：工件先随恒温干燥烘箱一起冷却至100℃后将工件取出，空冷至室温。
18.优选的，所述工序s2中，在温干燥烘箱中同时对多个工件同时进行去应力处理时，工件与工件之间不叠放、不相碰。
19.优选的，所述工序s2中，工件放入恒温干燥烘箱进行去应力处理之前，采用航空汽油对工件进行清洗，去除工件表面油污，自然晾干30min。
20.优选的，所述工序s3数控粗铣和工序s5数控精铣中，均采用友佳立式加工中心fv800a进行铣削加工。
21.优选的，所述工序s3数控粗铣中，采用φ4立铣刀进行粗铣，每层铣削深度不大于0.5mm。
22.优选的，所述工序s4中，采用软爪夹持底孔进行精车圆台的圆柱面、以及环形缘板的外圆。
23.优选的，在所述圆台上设置有两处台阶面；所述台阶面在工序s5中进行精铣到尺寸。
24.由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
25.(1)在本发明中，将去应力工序设置在数控粗铣工序之前，通过优化去应力处理参数，在工件未变形之前将材料的残余应力提前释放，以减小数控粗铣后零件的变形量，从而有效控制数控粗铣工序的变形量≤0.15。
26.(2)本发明中通过合理的工序设置以及对工件进行合理的定位装夹，有效减小了工件在加工过程中产生的变形，保证了工件的质量以及工件平面度要求。
27.(3)在数控粗铣工序中，采用分层铣削方式可以有效减小铣削应力对工件的影响，通过选择合理的刀具直径以及每层铣削深度，进一步减小铣削应力，减小变形量，保证加工后工件的平面度要求。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
29.图1为本发明中薄板盘形硬铝底板零件的立体结构示意图；
30.图2为图1中沿a-a的剖视图；
31.附图标号说明：10-环形缘板；20-圆台；201-台阶面；30-底孔；40-型孔；50-凸台；501-第一凸台；502-第二凸台；503-第三凸台。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
34.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
35.本发明所提供的一种薄板盘形硬铝底板零件变形控制加工方法，如图1、图2所示，所述底板零件包括环形缘板10和圆台20，圆台20设置在环形缘板10正面中心；在圆台20的正面上设置有多个凸台50；在所述环形缘板10底面中心处设置有敞口状的底孔30；在所述圆台20上设置有多个型孔40，所述型孔40与所述底孔30连通；在所述圆台20上设置有台阶面201。所述环形缘板10、圆台20以及凸台50为一体加工成型。所述底板零件的材料为硬铝，材料牌号为2a12；环形缘板10的直径为φ155.3mm；所述凸台50的边长为5
×
5mm，凸台50包括不同高度的第一凸台501、第二凸台502以及第三凸台503，第一凸台501的高度大于第二凸台502的高度，第二凸台502的高度大于第三凸台503的高度，所述第一凸台501的高度为10mm。在第一凸台501上设置有侧面设置有通孔，在第二凸台502的顶面上设置有竖直螺纹孔连通至底孔30。所述环形缘板10的厚度为2mm；所述圆台20的高度为3mm；所述底孔30直径为φ123mm，深度2
±
0.1mm。
36.所述底板零件变形控制加工方法包括以下工序：
37.工序s1：粗车：采用圆形板料进行粗车，粗车正面、底面、圆台20的圆柱面、环形缘板10外圆、以及底面上的底孔30；具体地，首先粗车正面、以及圆台20的圆柱面；再将工件调头后粗车底面、环形缘板10外圆、以及底面上的底孔30；工序s1具体包括以下步骤：
38.步骤s1-1：以圆形板料的外圆进行定位，利用三爪卡盘装夹圆形板料的外圆，车平车平圆形板料的正面，粗车圆台20的圆柱面；
39.步骤s1-2：将步骤s1-1中得到的工件调头，采用软爪夹持圆台20的圆柱面，以圆形板料的外圆进行定位，车平车平圆形板料的底面，粗车环形缘板10的外圆、以及粗车底面上的底孔30。采用软爪夹持，可以避免夹伤工件。
40.工序s2：去应力：首先，采用航空汽油对工件进行清洗，去除工件表面油污，自然晾干30min；再将工件放入恒温干燥烘箱进行去应力处理，先将恒温干燥烘箱升温至320℃，再
将工件放入温干燥烘箱中，保温温度为320
±
10℃，保温时长为2h，然后冷却，冷却方式包括：工件先随恒温干燥烘箱一起冷却至100℃后将工件取出，空冷至室温。冷却首先采用随恒温干燥烘箱一起冷却，可以避免工件冷却速度过快，提高去应力的效果。
41.工序s3：数控粗铣：以环形缘板10的外圆以及上表面定位，采用分层铣削方式进行粗铣，粗铣圆台20的台面、以及多个凸台50并留余量，粗铣型孔40并单边留余量0.5mm；
42.工序s4：精车：以环形缘板10的外圆以及上表面定位，采用软爪夹持底孔30，精车圆台20的圆柱面、以及环形缘板10的外圆；
43.工序s5：数控精铣：以环形缘板10上表面以及外圆进行定位，精铣圆台20的台面；精铣凸台50的外周面以及顶面；精铣型孔40；
44.工序s6：钳工去毛刺、钻孔及攻丝：加工环形缘板10的孔并攻丝；
45.工序s7：以环形缘板10的外圆及底面定位，用软爪装夹，精车并镗平底孔30，保证底孔直径φ123mm以及深度2
±
0.1mm的尺寸要求。
46.在本实施例中，所述工序s2中，在温干燥烘箱中同时对多个工件同时进行去应力处理时，工件与工件之间不叠放、不相碰。避免工件之间叠放、碰撞产生应力。
47.在本实施例中，所述工序s3数控粗铣和工序s5数控精铣中，均采用友佳立式加工中心fv800a进行铣削加工。
48.在本实施例中，所述工序s3数控粗铣中，采用φ4立铣刀进行粗铣，每层铣削深度不大于0.5mm。采用小刀具、小切深方法加工，减小了切削应力，控制了加工变形，从而保证了加工平面度≤0.05。
49.在本实施例中，在所述圆台20上设置有两处台阶面201；所述台阶面201在工序s5中进行精铣到尺寸。
50.在本实施例中，工序s7结束后，钳工对工件进行去毛刺处理，修锉型孔40的棱边并倒圆，采用钻模加工第二凸台502上的螺纹孔、以及采用钻模加工第一凸台501侧面上的孔。
51.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。