[发明专利]一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种填充支撑方法，特别是一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法，属于成型工装加工设计技术领域。

背景技术

现代航空、航天、兵器等国防工业领域的许多重要零件为铝合金薄壁结构，并且具有结构复杂、零件精度要求高的特点，例如航天领域中铝合金整体框、梁及大型整体壁板。虽然，目前先进的数控加工设备可以达到很高的刚度和精确的运动控制，但是，由于薄壁结构零件刚度差，在加工过程中受到残余应力、装夹力、切削力、切削热等因素作用，薄壁结构零件极易发生加工变形和切削振动，导致加工误差，从而难以保证零件的加工精度和表面质量，严重情况下造成零件报废。

实践表明，薄壁件加工过程中突出的问题有三个：

(1)加工振动

加工过程中薄壁工件与刀具之间的相对振动不仅恶化工件的加工表面质量，降低机床、刀具的使用寿命，还会产生危害操作人员的噪声，严重时甚至会使加工无法进行。

(2)局部让刀变形

在切削力的作用下，薄壁工件及刀具可能发生较大的弹性让刀变形，存在欠切现象，导致加工质量无法满足加工要求。

(3)整体加工变形

薄壁零件加工后存在材料毛坯初始残余应力及切削力、切削热相互耦合作用下产生的残余应力。当卸除装夹并充分冷却后，内部残余应力重新分布以达到新的平衡，导致薄壁零件加工后产生明显的整体弯曲、扭曲或弯扭组合变形。

综上所述，在保证加工效率的同时，如何采用有效的措施控制或减少薄壁零件的加工变形、保证加工质量是一个亟待解决的问题。目前，在实际加工生产中，往往只能通过降低工艺参数进行保守加工，这种措施不能完全解决问题，最终需要钳工进行打磨后处理，大大降低了现场的加工效率，浪费了人力、物力和财力。而采用真空夹具、石蜡填充法及低熔点合金填充法等工艺方法加强支撑，则需要增加实施装置，从而增加了加工成本，并且操作较为复杂，效率不高等缺点。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法，以油面混合物作为填充物提高弱刚性薄壁件的刚度，解决了其因刚性差与颤振而产生的影响工件表面质量的问题，保证了薄壁件的加工质量要求。

本发明的技术解决方案是：一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法，其特征在于：所述薄壁件的壁厚小于等于2mm，薄壁件外表面开有凹槽，且所述凹槽为通槽，槽内无支撑结构；所述填充支撑方法的步骤如下：

(1)计算薄壁件外表面凹槽的体积，并利用计算所得凹槽体积，按照3：10的质量比称取机油和面粉，使得机油和面粉的总体积大于凹槽体积的20％；

(2)在3：10～4.5：10范围内选取一个机油和面粉的质量比值将步骤(1)中称取的机油和面粉混合，形成油面混合物；

(3)去除薄壁件外表面上的零件毛刺后，用丙酮或酒精将零件凹槽清洗干净，清除凹槽内的油污和金属切屑；

(4)将步骤(2)中的油面混合物填充到步骤(3)中清洗过的薄壁件外表面凹槽内，在填充过程中，对油面混合物施加外部压力，并利用百分表对薄壁件的弹性变形进行监测，获得薄壁件的弹性变形值，所述薄壁件的弹性变形值小于薄壁件加工精度的25％；

(5)对步骤(4)中的薄壁件进行加工，加工完成后取出油面混合物；

(6)对步骤(5)中加工完成后的薄壁件进行加工精度测量，若满足预先设定的精度要求，则进入步骤(7)，若没有满足预定的精度要求，则返回步骤(2)，重新选择一个机油和面粉的质量比值进行机油和面粉的混合；

(7)将满足精度要求的薄壁件入库保存并记录步骤(2)中选取的机油和面粉的质量比值。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明使用油面混合进行填充支撑，材料易制成，且成本较低，对于较复杂的薄壁件凹槽易填充，在填充过程中不易产生应力变形，而且收缩率较小；

(2)本发明中采用的油面与薄壁件表面具有较好的结合强度，加工过程中油面不会受切屑液的影响且不易脱落；

(3)本发明根据不同加工精度的需要可以在3：10～4.5：10范围内选取不同质量比的机油和面粉，可以对不同精度要求的薄壁件进行相应的加工，精度选择更加灵活，且节省了加工成本；

(4)本发明使用的油面易去除，不需要特殊工具，而且不会引起零件变形。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为仪器板圆梁三维结构图。

具体实施方式