[发明专利]一种双面加工变形控制方法及装备

说明书

本发明公开了一种双面加工变形控制方法及装备，其特征是它根据零件在毛坯中位置的可调整范围，将毛坯分为可调整区域和不可调整区域，并在可调整区域根据监测变形数据调整零件在毛坯中的位置；在精加工阶段同时考虑零件双面所有特征，优化双面精加工顺序，最终加工完成后零件变形小。为实现此加工方法，发明了一种双面加工变形控制装备，该装备能够在保证夹紧力和加工稳定性的前提下，通过一次装夹即可对零件双面进行加工，同时通过位移传感器监测零件变形数据。本发明保证了零件最终变形小，同时实现了装夹自动化与智能化。

技术领域

本发明涉及一种精密加工机械加工技术，尤其是一种腹板类零件的防变形加工技术，具体地说是一种双面加工变形控制方法及装备。

背景技术

大型航空零件外形复杂，材料去除率高，在加工完成后，由于内部残余应力重新分布，工件往往发生严重变形甚至报废，如何控制飞机结构件加工变形至关重要。在零件双面都进行加工可以平衡因去除材料产生的加工变形，现在普遍采用的双面加工方法为双面修出基准后,进行A面粗加工—人工翻面—B面粗加工—人工翻面—A面半精加工—人工翻面—B面半精加工—人工翻面—A面精加工—人工翻面—B面精加工。此种加工方法加工周期过长,劳动强度大，但是即便如此，依旧无法有效控制零件变形，难以满足当前飞机制造业的质量要求。

现有的双面加工方法在双面去除同样的材料能够平衡部分零件变形，但是由于毛坯内部应力分布不是完全对称的，导致零件两面去除同样的材料也不能使内部应力保持平衡，所以现有的双面加工方法加工出的零件依旧会有一定的变形，随着制造业的发展，以及航空制造业精度要求的提高，现有的双面加工方法难以满足越来越高的制造精度要求。

经过对现有的技术文献检索发现，中国专利文献号CN102581359A公开（公告）日2012.07.18，公开了一种双面多筋结构零件加工中的变形控制方法。该方法通过对双面零件中正面加工到位后，自然状态下切除正面的筋顶变形，再加工反面，减少了翻面次数和重新定位的次数，通过内部应力抵消的方法控制零件的变形。但该方法首先无法实现一次装夹下的自动翻面，仅仅减少人工翻面次数；最重要的是依旧无法保证零件内部应力抵消，也就无法精确控制零件变形。为了减小零件变形，文献《飞机弱刚性铝合金结构件的残余应力和加工变形控制技术研究》中通过分析残余应力的分布从而事前预测零件在毛坯中的位置，由于残余应力分布难以准确获得且在加工过程中影响变形的因素复杂，因此通过事前确定零件在毛坯中的位置的方法难以准确获得零件在毛坯中的最佳位置，使得该方法的变形控制效果难以达到理想状态。此外，现有立式装夹装置难以实现一次装夹下完成所有加工过程，无法监测加工过程中的零件变形，同时难以保证加工中的稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的双面加工方法难以有效控制零件加工变形，同时又消耗大量人力成本的问题，发明一种在一次装夹下可以实现自动翻面，在加工中进行辅助支撑保证加工稳定性，并且在加工中通过监测数据在线调整零件在毛坯中位置，调整双面精加工顺序，减小零件变形的双面加工变形控制方法，同时设计一种相应的双面加工变形控制装备。

本发明的技术方案之一是：

一种双面加工变形控制方法，其特征是通过装夹装备使零件双面均处于可加工状态，同时根据零件在毛坯中的可调整范围将毛坯划分为可调整区域和不可调整区域，在不可调整区域通过调整层间加工顺序、在可调整区域通过调整零件在毛坯中的位置控制零件变形，在精加工阶段考虑零件双面所有特征，优化双面精加工顺序。

所述的可调整区域和不可调整区域是指以零件处于毛坯上极限位置的腹板上表面为划分面，在厚度方向将零件腹板上表面和毛坯上表面之间的区域定义为上不可调整区域（Ⅲ）；以零件处于毛坯下极限位置的腹板下表面为划分面，在厚度方向将零件腹板下表面和毛坯下表面之间的区域定义为下不可调整区域（Ⅳ）；在两个不可调整区域之间的区域是零件腹板能够在毛坯中动态调整的区域，将其定义为可调整区域（Ⅴ）。