[发明专利]一种大型环形构件激光刻型制造方法

说明书

本发明提出了一种大型环形构件激光刻型制造方法，用于对航空航天直径不小于1.2m的构件进行加工，主要包括：对构件进行表面清洁，将清洁后的构件浸入刻蚀漆，浸没一小时后，取出所述构件；将构件放置匀拌烘干机，一小时后取出所述构件；对构件进行第一次装夹，对构件端面取四个定位点，进行第一次激光刻型，激光器机械臂按照预先设置的刻型图样对构件表面的刻蚀漆进行刻蚀，在构件表面的刻蚀漆上形成加工图案；将刻蚀后的构件浸入腐蚀池中，通过腐蚀池中的腐蚀溶液对构件加工，经过激光刻蚀掉的刻蚀漆位置处构件表面暴露于腐蚀溶液中，受到腐蚀溶液腐蚀后变薄，未经过激光刻蚀的刻蚀漆仍覆盖在构件表面处防止腐蚀溶液腐蚀。

技术领域：

本发明属于先进激光制造领域，涉及一种大型环形构件激光刻型制造方法。用于对大型航空航天构件表面加工，航空航天构件直径不小于1.2m。

背景技术：

航空发动机轻量化设计是提高推重比的关键技术，大型环形构件(加力筒体、外涵前后机匣、转接机匣、扩散器外壁等主要承力部件)均需进行减重处理，目前普遍采用刻型化铣的方式实现大型环形构件减重。所以，航空发动机机匣类大型薄壁化铣件的激光刻型技术是新型飞机发动机制造的核心工序，关系发动机的动力性能。目前飞机减重是按照克进行计算的，良好的激光刻型技术对大型航空航天构件减重具有重要的意义。

国外PRIMA(北美)公司开发的LASERDYNE高精度多轴激光加工系统，已经用于解决薄壁零件表面激光刻型等加工难题。M.Torres公司的TORRESLASER激光刻型机与TORRESTOOL通用柔性夹具系统首次集成，成为空客德国工厂首台刻型机。截止目前，国外激光刻型装备主要集中在化铣件的一次刻型^[1]，能够实现三维蒙皮类零件的激光刻型。意大利PRIMA公司向我国黎明公司出售的CO₂激光刻型机床，只能完成第一次刻型，价格超过1000万，但刻型减重能力不足。

参考文献：

[1]滕志强，李明，王辉.一种大尺寸环形薄壁零件激光刻型新方法，机械设计与制造，2016.12.

发明内容：

根据航空航天大型构件领域的需求，本发明提出一种大型环形构件激光刻型制造方法，该方法克服了现有技术中仅能刻型一次的限制，在不减小航空航天器材强度的前提下，最大程度的降低加工构件的重量，满足航空航天领域对构件重要严苛的要求。

一种大型环形构件激光刻型制造方法，用于对航空航天直径不小于1.2m的构件进行加工，主要包括：

对构件进行表面清洁，将清洁后的构件浸入刻蚀漆，浸没一小时后，取出所述构件；将构件放置匀拌烘干机，一小时后取出所述构件；对构件进行第一次装夹，对构件端面取四个定位点，进行第一次激光刻型，激光器机械臂按照预先设置的刻型图样对构件表面的刻蚀漆进行刻蚀，在构件表面的刻蚀漆上形成加工图案；将刻蚀后的构件浸入腐蚀池中，通过腐蚀池中的腐蚀溶液对构件加工，经过激光刻蚀掉的刻蚀漆位置处构件表面暴露于腐蚀溶液中，受到腐蚀溶液腐蚀后变薄，未经过激光刻蚀的刻蚀漆仍覆盖在构件表面处防止腐蚀溶液腐蚀；经过一小时腐蚀后，取出构件，对其进行第二次装夹，浸入刻蚀漆，通过装夹模具的引导，使得腐蚀后的构件表面的凹陷处形成楔形的刻蚀漆覆盖，浸没一小时后，取出；以构件端面所述的四个定位点为基准，进行第二次激光刻型，激光器机械臂按照预先设置的刻型图样对构件表面的刻蚀漆进行刻蚀，在构件表面的刻蚀漆上形成加工图案，其中，经过第一次激光刻型的位置形成楔形结构。其中浸入刻蚀漆的构件其表面形成的刻蚀漆覆盖厚度为0.3-0.4mm，刻蚀漆通过震动沉淀的方式促使构件表面均匀涂覆，涂覆误差不大于0.1mm，通过刻蚀漆对探测激光的折射检测刻蚀漆已经涂覆的厚度。浸入刻蚀漆、装夹、激光刻型等加工步骤应不小于两次。激光刻型通过相对模式计算加工路径，刻型的基本单元为三角形或方形，刻型后在构件表面形成加强肋，刻型后的构件不改变构件整体强度。

具体实施方式：