一种蛤壳式薄壁零件的加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种蛤壳式薄壁零件的加工方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着制造能力的不断提高，机械零件的设计也在朝复杂化、轻量化、精密化的方向发展，而精密复杂零件的轻型化对于加工制造来讲势必带来零件刚性差、加工易变形、无装夹位置等制造技术领域较难解决的技术难题。蛤壳式薄壁零件是生产中遇到的复杂薄壁零件，该零件的特点是:①薄壁，壁厚在0.5mm到1mm之间；②异型，主要由异型曲面桥接、拼凑而成，没有装夹定位区域；③蛤壳式薄壁零件由上、下蛤壳通过数个安装凸台紧密扣合在一起使用，扣合面为异型曲面组成，各安装凸台不在同一平面上；④形位公差及尺寸公差要求及其严格，都在IT6级及以上。其加工方法如中国专利文献CN103056606A公开的“一种薄壁半壳体零件的加工方法”，包括以下步骤:步骤一，在板状基材上铣削加工出零件毛坯，零件毛坯的外凸面处于板状基材的一侧板面上，板状基材的另一侧板面上开设有与零件毛坯的内凹部分相通的让刀开口，并在板状基材上留下一体连接在零件毛坯周围的工艺柄；步骤二，对带有工艺柄的零件毛坯进行时效处理；步骤三，通过工艺柄周边的定位孔，将带有零件毛坯的工艺柄固定在工装的顶面上，并采用电火花加工在零件毛坯的内凹面上进行精加工，以将零件毛坯加工成零件成品；步骤四，在铣床上去除零件成品周边的工艺柄，得到完成的零件成品。但因这种薄壁壳状的零件的薄壁的局部刚性不足，所以在加工过程中，切削力、切削热以及机床夹具系统的夹紧力都会引起零件的局部变形，将导致零件局部尺寸超差和形貌超差，引起切削加工完成后的整体弯曲、扭曲以及零件放置过程中的伸长和缩短等。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种蛤壳式薄壁零件的加工方法，旨在减少加工应力对零件成形过程中的尺寸精度的影响。
[0004]为了实现以上目的，本发明中蛤壳式薄壁零件的加工方法的技术方案如下: 蛤壳式薄壁零件的加工方法，包括以下步骤:
步骤一，在基材上加工出带有零件毛坯的工艺柄，并在工艺柄上开设应力释放缺口，所述零件毛坯具有从应力释放缺口上跨过的桥段；
步骤二，将工艺柄定位装夹在工装上，通过在零件毛坯上加工外凸面、内凹面和安装凸台而成形零件成品，并使工艺柄始终一体连接在零件成品的周围；
步骤三，去除零件成品周围的工艺柄，得到完整的零件成品。
[0005]在步骤二中，当在零件毛坯上加工外凸面时，在零件毛坯的内凹面内填充有辅助刚性增强材料；当在零件毛坯上加工内凹面时，零件毛坯的外凸面处于工装上的避让槽中，并在避让槽内填充有充满零件毛坯的外凸面和避让槽的槽壁面之间的槽腔的辅助刚性增强材料。
[0006]辅助刚性增强材料为石膏。
[0007]在步骤一、二之间以及步骤二中工艺柄拆装的工艺间隙，对带有零件毛坯的工艺柄进行热处理，去除工艺柄及其上的零件毛坯的整体上的残余加工应力。
[0008]在步骤二中，工艺柄通过0.1mm厚的余量部位一体连接在零件成品的周边；步骤三中，通过外力分离零件成品和工艺柄，并用锉刀对零件成品周边进行修正。
[0009]在步骤二中，在零件毛坯的外凸面、内凹面和安装凸台成形后，通过控制铣削加工的切削参数为:走道量S=4000?6000r/m，切削速度F=100?300mm/min，切深H=0.05?0.15_，直至将工艺柄的连接零件成品的余量部位的厚度加工为0.1_。
[0010]步骤一、二中，零件毛坯的外凸面、内凹面和安装凸台的成形均在数控铣床上进行。
[0011]应力释放缺口为工艺柄上开设的应力孔，该应力孔贯穿工艺柄的相对两侧面。
[0012]工艺柄被应力释放缺口截断为相互间隔的两部分，工艺柄的两部分之间通过零件毛坯的桥段相连。
[0013]本发明通过在工艺柄上开设应力释放缺口，以释放切削加工过程中，零件毛坯和工艺柄所受到的加工应力，从而避免加工应力对零件成形过程中的尺寸精度和形貌精度的影响，减少加工应力对零件成形过程中的尺寸精度的影响，提高零件成品的加工精度。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的实施例中上蛤壳的毛坯件在工艺柄上的结构示意图；
图2是图1中毛坯件在加工内凹面状态下的结构示意图；
图3是图1中毛坯件在加工外凸面状态下的结构示意图；
图4是本发明的实施例中下蛤壳的毛坯件在工艺柄上的结构示意图；
图5是图4中毛坯件在加工内凹面状态下的结构示意图；
图6是图4中毛坯件在加工外凸面状态下的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]本发明中蛤壳式薄壁零件的加工方法的实施例:蛤壳式薄壁零件由上、下蛤壳对扣而成，本实施例中上、下蛤壳采用同样的工艺成形，其成形过程包含以下步骤:
1)、根据蛤壳式薄壁异型零件的结构特点，选取合适的毛坯材料作为基材，并制定工艺流程；
2)、对基材铣削四方基准；
3)、虎钳装夹，铣削出基材的四方后，对基材进行第一次数控铣，第一次数控铣为粗加工，通过固定轴及可变轴编程方法铣削出零件的内凹面和外凸面，并在工艺柄上留下1mm余量，同时铣削出装夹定位工艺柄、应力释放缺口，即在基材上加工出带有零件毛坯的工艺柄，并在工艺柄上开设应力释放缺口，所述零件毛坯具有从应力释放缺口上跨过的桥段；
4)、第一次数控铣后，对带有零件毛坯的工艺柄进行时效处理，去除残余应力；
5)、制作加工工装，工装设计要点为:能与工艺柄精密定位，有可靠的螺钉及销钉定位空间，同时预留出用于填充辅助刚性增强材料的避让槽，以便加工零件的内凹面时，用辅助刚性增强材料充满避让槽，固定零件外凸面； 6)、进行第二次数控铣，利用工装，以第一次数控铣铣削出的工艺柄定位，对零件的内凹面和外凸面进行半精加工，并在工艺柄上留下0.5mm余量；
7)、第二次数控铣之后，对第6)步加工得到的工艺柄及其上带的半成品进行高低温时效处理，稳定尺寸，去除残余应力；
8)、之后进行第三次数控铣削，使用工装定位，辅助刚性增强材料对加工强度进行增强的办法，对半成品的外凸面、内凹面以及有形位公差要求的部位进行精铣；
9)、最后去工艺柄，通过控制铣削加工的切削参数为:走道量S=4000?6000r/m，切削速度F=100?300mm/min，切深H=0.05?0.15mm，直至将工艺柄的连接零件成品的余量部位的厚度加工为0.1mm，最后去工艺柄，完成零件加工。
[0016]去除工艺柄的技巧为:零件每个安装凸台表面留0.1mm余量，这样使得最后一个安装凸台加工完成后，安装凸台仍与零件相连，通过外力分离零件成品与工艺柄，并修锉零件成品的周边上的工艺柄残留。
[0017]上述步骤3)中，在对基材进行粗加工中，根据零件结构特点设计的装夹工艺柄要满足如下要求:①第一次数控铣削中，需要考虑装夹工艺柄的设置，装夹工艺柄与零件毛坯的相连，在半精加工与精加工中做定位基准使用，直到精加工后才会去除装夹工艺柄应厚度、宽度、间距适当，均匀分布在零件四周；③装夹工艺柄的设置和布局应方便操作、具有可靠性、精度满足加工要求，易于实现、具有经济性，利于编程和加工，不易造成干涉和碰撞。
[0018]上述步骤3)中，在基材的粗加工中加工出的应力释放缺口，要满足如下要求