专利名称：L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法
技术领域：
本发明属于回转体机械加工技术领域，具体涉及一种控制铝合金材料L型薄壁端框加工变形的一种车削工艺方法，用于锻件或板料毛坯加工成型的端框加工。
背景技术：
铝合金薄壁框类零件因重量轻，材料省，结构紧凑等特点，广泛应用于导弹结构件。虽然铝合金制品耐锈蚀、比强度高和切削加工性好，但与钢制品相比，它又有刚度(抗变形能力)差，线膨胀率大等缺点，使得铝合金薄壁框类零件加工后形位误差大，不易保证零件的加工质量，很难加工出合格产品。传统车削加工的加工方式为三爪自定心卡盘(或花盘)夹外圆或撑内孔，对于薄壁工件装夹时，因受夹紧力的作用将产生变形，加工完毕将夹紧力去掉后，由于工作的弹性变形恢复会使加工表面变形，致使零件平面度差、垂直度差、圆度差、壁厚不均勻。“L”型铝合金薄壁端框是由铝板或锻件毛坯加工而成，具有以下特点
(1)端框本身直径大，本领域端框直径大于700mm为大直径；
(2)壁薄，端框壁薄是相对于直径而言，直径壁厚比大于50；
(3)端框截面形状为“L”型，无加筋结构，形位公差及尺寸稳定性较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种铝合金材料L型薄壁端框加工变形的一种车削方法，以解决传统车削方法存在的平面度差、垂直度差、圆度差、壁厚不均勻，导致无法保证使用要求的问题。本发明的目的是这样实现的一种L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，包括以下步骤
1)立车平两端面粗基准加工将所需加工的零件装在立式车床上，根据总加工余量a， 找正零件圆度，圆度误差为< a /2，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变
形量<0.5 ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在防转孔内安装防转销，防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在<0.05，单边端面余量为b，I^a /4，且 b 彡 0. 5 ；
2)卧车加工内外圆粗、半精加工将步骤1)加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为< a /2，用卧式车床上的压板对称压零件的内圆台阶面，粗加工零件的外圆及工艺凸台，留半精加工余量a /3 ；将压板松开，同时在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，粗、半精加工零件的内形面，留单边余量为b，I^a /4，且b彡0.5;将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，半精加工外圆留余量为b， b=a /4，且b彡0.5，零件加工后内外圆度控制在b/2以内；
3)立车平大端面半精加工将步骤2)加工后的零件装在立式车床上，找正零件圆度， 圆度误差为< b /2，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0. 05 ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在< 0. 02,单边端面余量为b /2，且b 25 ；
4)卧车加工内外形至尺寸精加工将步骤3)加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为<b /2，在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，精加工内型面及小端面至最终尺寸；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，精加工外圆至最终尺寸，并将工艺凸台去掉；零件加工后内外圆度与垂直度控制在零件要求的最终范围内；
5)立车平大端面精加工将步骤4)加工后的零件装在立式车床上，找正零件圆度，圆度误差为步骤4)所述的圆度误差值，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0. 02 ； 在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在防转孔内安装防转销，防转销固定在机床卡盘上；平两端面，零件加工完毕；上述步骤1)到5)中的零件为L型铝合金薄壁端框。所述挤紧装置包括挡板和紧固螺栓，挡板通过坚固螺栓固定在机床工作台上，挡板通过紧固螺栓挤紧L型铝合金薄壁端框。所述压板的数量为四个、六个或八个。本发明提供的L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，通过设计最优的车削流程，对半精加工及精加工内外形余量进行合理安排，并提出车削加工过程中无夹紧变形的装夹方法，解决了铝合金材料“L”型薄壁端框采用传统车削方法存在的平面度差、垂直度差、圆度差、壁厚不均勻的问题；保证了端框的使用要求，端框的合格率从60%提高到了 95% 以上。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。图1是本发明中L型铝合金端框典型零件示意例1。图2是图1中的A— A视图。图3是本发明中L型铝合金端框典型零件示意例2。图4是图3中的B — B视图。图5是图3中的C— C视图。图6是本发明L型铝合金端框典型零件坯料图(模锻件)，并已打防转孔6的示意图。图7是图6的A— A视图。图8是本发明立车装夹方式示意图。图9是图8中的A — A视图。图10本发明挤紧装置示意图。图11是本发明卧车压内台阶面装夹方式示意图。图12是图11中的A — A视图。图13是本发明卧车压工艺凸台装夹方式示意图。图14是图13中的A — A视图。
具体实施方式
M 1
如图1所示典型零件即为L型铝合金薄壁端框4，坯料图如图3 (模锻件)，车削工艺流程如下
立车平两端面(粗基准)——卧车加工内外形(粗、半精加工)——立车平大端面(半精加工)——卧车加工内外形至尺寸(精加工)——立车平大端面(精加工)。1)立车平两端面粗基准加工将所需加工的零件装在立式车床上，如图8、9所示， 根据总加工余量5mm，找正零件圆度，找正圆度误差为< 2mm，采用挤紧装置挤紧零件即L型铝合金薄壁端框4，挤紧装置如图10所示，包括挡板1和紧固螺栓2，挡板1通过紧固螺栓2 固定在机床工作台3上，挡板1通过紧固螺栓2挤紧L型铝合金薄壁端框4 ；控制L型铝合金薄壁端框4挤压变形量<0. 5mm ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔6，在所述防转孔 6内安装防转销7，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在<0. 05mm, 单边端面余量为1. 2mm ；
2)卧车加工内外圆粗、半精加工将步骤1)加工后的零件装在卧式车床上，如图6所示，找正零件圆度，圆度误差为< 2mm，用卧式车床上的压板5对称压零件的内圆台阶面， 粗加工零件的外圆及工艺凸台，留半精加工余量1. 5mm ；将压板5松开，同时在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，如图7所示，粗、半精加工零件的内形面，留单边余量为 Imm ；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板5，将零件压紧，半精加工外圆留余量为1mm，零件加工后内外圆度控制在0. 5mm以内；
3)立车平大端面半精加工将步骤2)加工后的零件装在立式车床上，装夹方式如图8，找正零件圆度，圆度误差为< 0. 5mm，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量 <0. 05mm;在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在< 0. 02，单边端面余量为0. 5mm ；
4)卧车加工内外形至尺寸精加工将步骤3)加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为< 0.5mm，在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，装夹方式如图6，精加工内型面及小端面至最终尺寸；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，装夹方式如图13，14，精加工外圆至最终尺寸，并将工艺凸台去掉； 零件加工后内外圆度与垂直度控制在零件要求的最终范围内；
5)立车平大端面精加工将步骤4)加工后的零件装在立式车床上，如图8、9所示装夹方式，找正零件圆度，圆度误差为步骤4)所述的圆度误差值，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0. 02mm ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，零件加工完毕。本例中压板5的数量为四个、六个或八个。本例中的其它部位加工与本专利说明的工艺方法无关，因此图例中其它不是车加工的部位不予以说明。例 2
如图3所示典型零件即为L型铝合金薄壁端框，坯料图如图6，7 (模锻件)，车削工艺流程如下
立车平两端面(粗基准)——卧车加工内外形(粗、半精加工)——立车平大端面(半精加工)——卧车加工内外形至尺寸(精加工)——立车平大端面(精加工)。
1)立车平两端面粗基准加工将所需加工的零件装在立式车床上，如图8，9所示， 根据总加工余量3mm，找正零件圆度，找正圆度误差为< 1mm，采用挤紧装置挤紧零件，挤紧装置如图10 ；控制零件挤压变形量<0. 5mm ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在 ^ 0. 05mm,单边端面余量为0. 8mm ；
2)卧车加工内外圆粗、半精加工将步骤1)加工后的零件装在卧式车床上，如图所示， 找正零件圆度，圆度误差为< Imm，用卧式车床上的压板对称压零件的内圆台阶面，粗加工零件的外圆及工艺凸台，留半精加工余量Imm;将压板松开，同时在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，如图13，14所示，粗、半精加工零件的内形面，留单边余量为0. 5mm ； 将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，半精加工外圆留余量为0. 5mm，零件加工后内外圆度控制在0. 2mm以内；
3)立车平大端面半精加工将步骤2)加工后的零件装在立式车床上，装夹方式如图 8，9，找正零件圆度，圆度误差为< 0. 25mm，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量 <0. 05mm ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔6内安装防转销7，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在< 0. 02，单边端面余量为0. 25mm ；
4)卧车加工内外形至尺寸精加工将步骤3)加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为< 0.25mm，在外圆工艺凸台的相应部位装压板5，将零件压紧，装夹方式如图11，精加工内型面及小端面至最终尺寸；将外圆工艺凸台的压板5松开，同时在内缘台阶部位装压板5，将零件压紧，装夹方式如图13，精加工外圆至最终尺寸，并将工艺凸台去掉；零件加工后内外圆度与垂直度控制在零件要求的最终范围内；
5)立车平大端面精加工将步骤4)加工后的零件装在立式车床上，如图8所示装夹方式，找正零件圆度，圆度误差为步骤4)所述的圆度误差值，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0. 02mm ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，零件加工完毕。本例中压板5的数量为四个、六个或八个。本例中的其它部位加工与本专利说明的工艺方法无关，因此图例中其它不是车加工的部位不予以说明。
权利要求
1.一种L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，其特征在于，包括以下步骤1)立车平两端面粗基准加工将所需加工的零件装在立式车床上，根据总加工余量a， 找正零件圆度，圆度误差为< a /2，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量< 0. 5 ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在防转孔内安装防转销，防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在<0.05，单边端面余量为b，I^a /4，且 b 彡 0. 5 ；2)卧车加工内外圆粗、半精加工将步骤1)加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为< a /2，用卧式车床上的压板对称压零件的内圆台阶面，粗加工零件的外圆及工艺凸台，留半精加工余量a /3 ；将压板松开，同时在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，粗、半精加工零件的内形面，留单边余量为b，I^a /4，且b彡0.5;将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，半精加工外圆留余量为b， b=a /4，且b彡0.5，零件加工后内外圆度控制在b/2以内；3)立车平大端面半精加工将步骤2)加工后的零件装在立式车床上，找正零件圆度， 圆度误差为< b /2，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0. 05 ；在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在所述防转孔内安装防转销，所述防转销固定在机床卡盘上；平两端面，使两端面平面度在< 0. 02,单边端面余量为b /2，且b 25 ；4)卧车加工内外形至尺寸精加工将步骤3)加工后的零件装在卧式车床上，找正零件圆度，圆度误差为<b /2，在外圆工艺凸台的相应部位装压板，将零件压紧，精加工内型面及小端面至最终尺寸；将外圆工艺凸台的压板松开，同时在内缘台阶部位装压板，将零件压紧，精加工外圆至最终尺寸，并将工艺凸台去掉；零件加工后内外圆度与垂直度控制在零件要求的最终范围内；5)立车平大端面精加工将步骤4)加工后的零件装在立式车床上，找正零件圆度，圆度误差为步骤4)所述的圆度误差值，采用挤紧装置挤紧零件；控制零件挤压变形量<0. 02 ； 在零件毛坯后续加工掉的部位设置防转孔，在防转孔内安装防转销，防转销固定在机床卡盘上；平两端面，零件加工完毕；上述步骤1)到5)中的零件为L型铝合金薄壁端框。
2.根据权利1所述的L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，其特征在于，所述挤紧装置包括挡板(1)和紧固螺栓(2)，挡板(1)通过坚固螺栓(2)固定在机床工作台(3)上，挡板(1)通过紧固螺栓(2 )挤紧L型铝合金薄壁端框(4 )。
3.根据权利1所述的L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，其特征在于，所述压板 (5)的数量为四个、六个或八个。
全文摘要
一种L型铝合金薄壁端框控制加工变形的方法，属于回转体机械加工方法，通过简单的装夹方式，合理的切削参数，解决现有加工方法存在的端框平面度差、垂直度差、圆度差、壁厚不均匀，导致无法保证使用要求的问题。本方法包括车削加工步骤；立车装夹方法；卧车装夹方法；本发明解决传统车削方法造成端框平面度差、圆度差、垂直度差，壁厚不均匀的问题，提高了端框质量，减少了制造周期。
文档编号B23B1/00GK102489720SQ20111036831
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月19日 优先权日2011年11月19日
发明者谢萍 申请人:国营红阳机械厂