一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法与流程

本发明涉及机械加工，具体是一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法。

背景技术：

1、复杂结构的薄壁零件一直是机加行业的难点，在机械加工过程中，有装夹定位困难、装夹变形、加工变形、应力变形等各种各样的难以控制问题，目前常用的加工方式是针对零件结果做仿形夹具以固定和支撑零件。

2、现有的仿形夹具加工方法，是以零件半精加工、精加工时候的模型形状作为工装夹具的形状，在零件半精加工、精加工时将零件固定在工装上进行机械加工。通常一个零件的半精加工、精加工需要配套做至少4副工装，工装的设计和加工亦需要大量的时间，工装的成本较高；而针对稍大一点的零件，其工装的大小和重量也会相应增大，也增加了操作者的劳动量和操作难度;而对于不同零件则需要做不同的工装夹具配套，使用仿形工装夹具加工的方法不具有通用性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，以解决上述存在的问题。

2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，包括以下步骤：

3、s1、在零件周围设计工艺围框；

4、s2、在工艺围框上开设应力释放缺口或应力释放孔；

5、s3、将零件和工艺围框装夹，并对零件、工艺围框、应力释放缺口和应力释放孔进行粗加工；

6、s4、先对零件升温至200~220℃，保温2~3小时后降温，再对零件进行振动时效处理；

7、s5、将零件和工艺围框装夹在工作台上，在零件和工作台之间填充膨胀填充剂后进行半精铣加工；

8、s6、去除膨胀填充剂；

9、s7、先对零件升温至200~220℃，保温2~3小时后降温，再对零件进行深冷处理；

10、s8、将零件和工艺围框装夹在工作台上，在零件和工作台之间填充膨胀填充剂，精铣工艺围框和零件，其中，切削深度控制在壁厚5~8%内，进给率为0.05~0.1mm/r；

11、s9、去除膨胀填充剂后去除工艺围框。

12、振动时效处理为使用激振器分析出7个组谐波频率，选取5组做振动时效处理，其中至少两组的最大加速度为30~70 m/s²。

13、在步骤s3中，使用虎钳对零件和工艺围框进行装夹。

14、在步骤s5和步骤s8中，使用压板将零件和工艺围框装夹在工作台上。

15、在步骤s5和步骤s8中，加工前需重新加工工艺围框使其与零件两端基准面统一。

16、应力释放缺口设置在工艺围框每条边的中间位置，应力释放孔设置在围框两条边相交的尖角位置。

17、所述深冷处理为，将零件降温至-196~-180℃后，保温20~60min，随后升温至-5~5℃。

18、使用液氮将零件降温至-196~-180℃。

19、本发明的有益效果是：

20、（1） 对于结构复杂的薄壁零件，使用本方法可以节省专用仿形夹具的设计和制作时间，节省工装夹具的制作成本，同时可以提高零件装夹定位的操作便利性，减少操作者的劳动强度，提高生产效率。

21、（2） 半精加工时使用膨胀填充剂代替专用仿形工装支撑固定零件，膨胀填充剂具有一定的膨胀性，可使零件与工装台之间的空间时填充紧密，其发泡膨胀时自行往有空洞的地方膨发，多余的发泡剂可随填充入口自行溢出，不会导致零件被膨发力挤压变形，膨胀填充剂具有一定的粘性，在支撑零件的同时，还可使零件与工作台之间有一定的粘合力，减少震动变形。

22、（3） 精加工时使用混合了加强剂的膨胀填充剂，加强剂为一种固体粉末，与发泡剂不产生化学反应，可以增加膨胀的物理强度，减小粘性，增加膨胀填充剂的支撑性和易去除性，减小去除膨胀填充剂时对零件表面质量的影响。

23、（4） 本发明为一种不需要工装夹具即可加工复杂结构薄壁零件的方法，使用该方法，可省去工装夹具的设计和制作环节，节省成本；加工时不需要使用工装夹具，使零件加工操作变得简单，同时使零件加工不受零件形状限制，使零件装夹定位准确，减少装夹变形，并能减少机加变形；该方法具有通用性，零件形状、大小的改变依然适用于以此方法加工。

技术特征：

1.一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2. 根据权利要求1所述的一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，其特征在于：振动时效处理为使用激振器分析出7个组谐波频率，选取5组做振动时效处理，其中至少两组的最大加速度为30~70 m/s²。

3.根据权利要求1所述的一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，其特征在于：在步骤s3中，使用虎钳对零件和工艺围框进行装夹。

4.根据权利要求1所述的一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，其特征在于：在步骤s5和步骤s8中，使用压板将零件和工艺围框装夹在工作台上。

5.根据权利要求1所述的一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，其特征在于：在步骤s5和步骤s8中，加工前需重新加工工艺围框使其与零件两端基准面统一。

6.根据权利要求1所述的一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，其特征在于：应力释放缺口设置在工艺围框每条边的中间位置，应力释放孔设置在围框两条边相交的尖角位置。

7.根据权利要求1所述的一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，其特征在于：所述深冷处理为，将零件降温至-196~-180℃后，保温20~60min，随后升温至-5~5℃。

8.根据权利要求7所述的一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，其特征在于：使用液氮将零件降温至-196~-180℃。

技术总结
本发明公开了一种复杂结构薄壁零件的机械加工方法，设置工艺围框，在工艺围框上设置应力释放缺口和应力释放孔，依次进行粗加工‑低温去应力、振动时效处理‑半精加工‑低温去应力、深冷处理‑精加工。本发明的有益效果：本发明为一种不需要工装夹具即可加工复杂结构薄壁零件的方法，使用该方法，可省去工装夹具的设计和制作环节，节省成本；加工时不需要使用工装夹具，使零件加工操作变得简单，同时使零件加工不受零件形状限制，使零件装夹定位准确，减少装夹变形，并能减少机加变形；该方法具有通用性，零件形状、大小的改变依然适用于以此方法加工。

技术研发人员：牟宏昌,王鸿斐,涂怡然,罗勇
受保护的技术使用者：四川九洲电器集团有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16