[发明专利]钛合金半球形组焊件的高精度机加工工装及其加工方法

说明书

本发明公开一种钛合金半球形组焊件的高精度机加工工装及其加工方法，包括底座和若干支撑座，所述支撑座设置在底座上，并围绕底座中心分布设置，所述支撑座靠底座中心的一侧形成有弧形缺口，所有支撑座的弧形缺口组成用于放置半球形组焊件的容纳空间，在弧形缺口处的弧形面分布有多组支撑调节螺栓，支撑调节螺栓沿弧形面的长度方向布置，所述支撑调节螺栓的外端和半球形组焊件相接触，以对半球形组焊件的空间位姿状态进行调整至加工坐标系的位置。本方案针对大规格钛合金半球形组焊件加工设计，合理编排了加工顺序，专门设计了加工工装，解决了大规格高精度钛合金半球形组焊件的加工难题。

技术领域

本发明属于金属结构件机加工技术领域，具体涉及一种钛合金半球形组焊件的高精度机加工工装及其加工方法。

背景技术

为了能够承受巨大的海水压力，深海载人舱通常选用轻质、高强的钛合金作为其主要材料，且一般采用球形结构，通常采用两个半球组件焊接的方式制作成为一个整球结构。由于载人舱尺寸较大，直径可达到2m，整体毛坯重量达到3.5t，对整体真球度、控制系统接口以及水密舱口处尺寸精度要求极为严格，且钛合金本身的粘刀性以及千兆帕级的强度，对其机加工造成很大的难度，一方面必须保证在加工内球面的时候可以稳定的固定在机床台上，另一方面需要保证其每个尺寸的精度。由于本项目中半球上焊接用孔座及接插件等结构，整体只能采用铣削的方式进行加工，相对于车削的方式，其精度控制及加工参数更为复杂，且部分位置加工余量仅有2mm，调平找正基准难度非常大。

现有技术公开了一种钛合金球壳的高精度机加工方法，但其加工对象为纯球形，无任何焊接组件，可用车削加工的方式，不适用于本项目中焊接半球组件。除此之外，在文献和专利技术搜索中，前人针对钛合金半球形组焊件的加工方法和工装也未曾发现相关研究报道。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术上存在的问题，提供一种钛合金半球形组焊件的高精度机加工工装及其加工方法，本方案针对大规格钛合金半球形组焊件加工设计，合理编排了加工顺序，专门设计了加工工装，解决了大规格高精度钛合金半球形组焊件的加工难题。

本发明的目的之一是提供钛合金半球形组焊件的高精度机加工工装，包括底座和若干支撑座，所述支撑座设置在底座上，并围绕底座中心分布设置，所述支撑座靠底座中心的一侧形成有弧形缺口，所有支撑座的弧形缺口组成用于放置半球形组焊件的容纳空间，在弧形缺口处的弧形面分布有多组支撑调节螺栓，支撑调节螺栓沿弧形面的长度方向布置，所述支撑调节螺栓的外端和半球形组焊件相接触，以对半球形组焊件的空间位姿状态进行调整至加工坐标系的位置。

作为优选方案，所述底座包括环形座和中心座，所述环形座用于安装支撑座，所述中心座设置在环形座中心处，并用于支撑半球形组焊件的底部。

作为优选方案，所述中心座的上端面形成有球面槽。

作为优选方案，所述支撑座包括一支撑板、两底座板和两加强板，所述支撑板垂直于环形座的上端面，底座板设置在支撑板的下缘两侧并与其垂直，在底座板上开设有螺孔，用于和环形座通过螺栓固定连接，加强板竖直设置，并对称设置于支撑板的两侧。

作为优选方案，所述支撑调节螺栓包括调节螺杆和锁紧螺母，所述弧形面上设置有螺纹孔，所述调节螺杆的丝杆拧入弧形面上的螺纹孔中，锁紧螺母穿设在调节螺杆上，以实现调节螺杆的锁紧或松开调节。

作为优选方案，相邻支撑座之间的环形座上设置有用于吊装加工工装的吊环。

作为优选方案，所述吊环的内侧设置有条形孔，所述条形孔的长度方向沿环形座径向方向设置。

本发明的另一目的是提供一种钛合金半球形组焊件的高精度机加工方法，半球形组焊件先通过对其内球面进行粗加工，再对其外球面依次进行粗加工和精加工，然后通过三坐标对外球面尺寸进行检测，并根据检测结果对坐标系进行微调，最后再对其内球面进行精加工所得到。

优选地，半球形组焊件的高精度机加工方法具体如下：