CN104259883B - 一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法 - Google Patents
一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104259883B CN104259883B CN201410469590.2A CN201410469590A CN104259883B CN 104259883 B CN104259883 B CN 104259883B CN 201410469590 A CN201410469590 A CN 201410469590A CN 104259883 B CN104259883 B CN 104259883B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- thin
- walled part
- groove
- flour
- machine oil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
- B23Q3/06—Work-clamping means
- B23Q3/062—Work-clamping means adapted for holding workpieces having a special form or being made from a special material
- B23Q3/065—Work-clamping means adapted for holding workpieces having a special form or being made from a special material for holding workpieces being specially deformable, e.g. made from thin-walled or elastic material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Noodles (AREA)
Abstract
一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法，将机油和面粉按照特定的比例混合，填充到薄壁零件的腔体中，提高薄壁件的整体刚度，改变零件的固有振动频率，减轻颤振，减少薄壁零件的切削加工变形，从而解决其因刚性差与颤振而产生的影响工件表面质量的问题，保证薄壁件的加工精度和表面质量。该填充支撑方法的研制成功，不仅在技术上解决了型号研制过程中薄壁件加工的难题，其加工方案以及机油和面粉的混合比例参数，对航空、航天、兵器等国防工业领域中的许多精度要求高、结构复杂尤其是不易装夹的薄壁异型件高效精密加工，也具有较强的参考价值和一定的指导意义，可用于指导实际生产。
Description
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
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行进一步的详细描述。
本发明中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；如图2所示为一种薄壁件-仪器板圆梁三维结构图，图中的1为凹槽。
如图1所示为本发明流程图，由图1可知，本发明提出的一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法，具体步骤如下：
(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％；所述薄壁件的壁厚小于等于2mm，所述凹槽为通槽，槽内无支撑结构；
(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。
实施例：
(1)按照仪器板圆梁的尺寸，制作三种不同质量比例的油面混合物，即称取600g机油、2000g面粉待制作油面混合物Ⅰ，称取800g机油、2000g面粉待制作油面混合物Ⅱ，称取900g机油、2000g面粉待制作油面混合物Ⅲ；
(2)将面粉放入量器中，往面粉上逐步撒机油，同时用手不停地揉搓面粉，使得机油与面粉充分接触，直至无剩余干面粉，将制成的油面混合物存放于密封环境；
(3)用刮刀去除零件毛刺，并用无纺布沾湿酒精擦拭零件凹槽表面，去除油污和金属切屑；
(4)根据零件凹槽的大小，将步骤(2)形成的油面混合物制成与凹槽体积大小适宜的油面混合物填充到凹槽中，使油面混合物与凹槽表面充分接触，填充过程注意用力大小，并利用百分表对零件的弹性变形进行监测，获得零件的弹性变形值，此弹性变形值应小于0.075mm，根据凹槽的相对位置关系，应对称的完成各凹槽的填充油面混合物工作；
(5)将完成步骤(4)的零件放于加工机床的台面上，用压板压实零件，压实过程中应掌握好夹紧力，用数个百分表监测零件在装夹过程中变形量，控制装夹过程变形量在0.02mm以内；
(6)加工完成后，根据凹槽的相对位置关系，应对称的完成将油面混合物从零件凹槽中匀速取出的工作。
(7)对加工后的仪器板圆梁进行了平面度与平行度检测，表1、表2为测量结果。从表1、表2中可以看出，采用油面填充支撑方法比未采用油面填充支撑方法零件加工精度高，说明油面填充支撑方法可以有效提高弱刚性薄壁零件加工过程中的稳定性，改善加工质量。
采用机油和面粉不同质量比制成的油面混合物因油面混合物中机油与面粉比例不同，导致油面混合物的硬度不一样，对加工过程中零件稳定性的保护是不一样的。表1所示为仪器板圆梁平面度检测结果，表2所示为仪器板圆梁平行度检测结果，从表1、表2中可知，采用油面混合物Ⅰ(比例3:10)加工效果最好，说明油面混合物Ⅰ的硬度与零件凹槽本身刚性较吻合，很好的起到了提高零件加工过程中的稳定性作用，而采用油面混合物Ⅲ(比例4.5:10)加工效果较差，加工精度已经超出图纸要求，说明油面混合物Ⅲ因面粉所占比例较大导致油面混合物硬度过低，导致与零件凹槽贴合不实，加工过程中油面混合物未能起到支撑凹槽表面的效果，需调整油面混合物Ⅲ中机油和面粉质量比，以满足加工精度要求。
表1
表2
(8)将采用油面混合物Ⅰ、油面混合物Ⅱ加工的零件入库保存，并将油面混合物Ⅰ、油面混合物Ⅱ的机油和面粉质量比值记录。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。
Claims (1)
1.一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特征在于步骤如下：
(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，用丙酮或酒精将薄壁件外表面凹槽清洗干净，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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410469590.2A CN104259883B (zh) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | 一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410469590.2A CN104259883B (zh) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | 一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104259883A CN104259883A (zh) | 2015-01-07 |
| CN104259883B true CN104259883B (zh) | 2016-06-01 |
Family
ID=52151527
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410469590.2A Active CN104259883B (zh) | 2014-09-15 | 2014-09-15 | 一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104259883B (zh) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104690572B (zh) * | 2015-03-17 | 2017-02-01 | 四川明日宇航工业有限责任公司 | 弱刚性航空结构件小应力填充吸震装夹加工法 |
| CN108296723A (zh) * | 2018-02-12 | 2018-07-20 | 东南大学-南京生物材料与医疗器械研究所 | 薄壁零件加工方法 |
| CN109434304A (zh) * | 2018-12-26 | 2019-03-08 | 常州英诺激光科技有限公司 | 一种柔性支架的加工方法 |
| CN112008446B (zh) * | 2020-08-29 | 2021-08-06 | 中国航发南方工业有限公司 | 一种加工薄壁通孔轴外圆面型面的内支撑方法 |
| CN113443118B (zh) * | 2021-09-01 | 2022-01-25 | 成都飞机工业（集团）有限责任公司 | 一种飞机部件、飞机部件工艺增刚的填充结构及安装方法 |
| CN114798567A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-29 | 中国电子科技集团公司第二十研究所 | 一种薄壁零件精密数控加工清洗方法及填充料 |
| CN115121845B (zh) * | 2022-08-29 | 2022-12-02 | 成都航飞航空机械设备制造有限公司 | 一种航空零件双面加工装置 |
| CN117840789B (zh) * | 2024-03-07 | 2024-06-07 | 宁波永灵航空科技有限公司 | 航空发动机环形薄壁件加工工装及使用方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1940105A (zh) * | 2005-09-29 | 2007-04-04 | 西安航空发动机（集团）有限公司 | 一种用于导管加工的低熔点合金及其制备和使用方法 |
| CN201565811U (zh) * | 2009-10-26 | 2010-09-01 | 陶晓明 | 塑性内涨铸铁衬套式车夹具 |
| CN202527938U (zh) * | 2012-03-19 | 2012-11-14 | 沈阳西子航空产业有限公司 | 一种适用于加工薄壁零件的真空平台 |
| CN103846445A (zh) * | 2012-12-03 | 2014-06-11 | 长沙聚众冶金科技有限公司 | 一种高长径比、高精度薄壁零件的制备方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7454825B2 (en) * | 2005-04-29 | 2008-11-25 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Method of manufacturing thin-walled structures |
| DE102010050127A1 (de) * | 2010-11-03 | 2012-05-03 | Mubea Systems, S.A. | Vorrichtung zum Bearbeiten eines großformatigen, dünnwandigen Werkstücks |
| JP5766485B2 (ja) * | 2011-03-31 | 2015-08-19 | 三菱重工業株式会社 | 真空吸着式サポート治具、これを用いた板状ワークの加工方法および加工体 |
-
2014
- 2014-09-15 CN CN201410469590.2A patent/CN104259883B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1940105A (zh) * | 2005-09-29 | 2007-04-04 | 西安航空发动机（集团）有限公司 | 一种用于导管加工的低熔点合金及其制备和使用方法 |
| CN201565811U (zh) * | 2009-10-26 | 2010-09-01 | 陶晓明 | 塑性内涨铸铁衬套式车夹具 |
| CN202527938U (zh) * | 2012-03-19 | 2012-11-14 | 沈阳西子航空产业有限公司 | 一种适用于加工薄壁零件的真空平台 |
| CN103846445A (zh) * | 2012-12-03 | 2014-06-11 | 长沙聚众冶金科技有限公司 | 一种高长径比、高精度薄壁零件的制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104259883A (zh) | 2015-01-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104259883B (zh) | 一种增强薄壁件加工刚性的填充支撑方法 | |
| CN104772648A (zh) | 一种飞机薄壁工件的铣削加工方法 | |
| CN110427668A (zh) | Cfrp三维细观切削仿真质量缩放系数的快速选取方法 | |
| CN101905340A (zh) | 一种高速铣削稳定性快速判定方法 | |
| CN104289978B (zh) | 一种机床主轴或刀具中心与工件基准面的找正方法 | |
| CN112036057A (zh) | 一种飞机结构件制孔孔位控制方法 | |
| CN104588790A (zh) | 一种锯齿形螺纹的加工方法 | |
| CN106096146A (zh) | 切削过程中薄壁件动力学参数的预测方法 | |
| CN104536383A (zh) | 整体锻造整体数控加工方法 | |
| CN107967384B (zh) | 一种基于二维仿真分析的铣削残余应力精确获取方法 | |
| CN102922232B (zh) | 一种夹具非标准件的加工工艺 | |
| CN102430899B (zh) | 一种支座类零件的数控加工方法 | |
| CN105312645B (zh) | 薄腹板钛合金缘条的加工方法 | |
| CN201519894U (zh) | 简易对刀装置 | |
| CN204018829U (zh) | 组合式切槽刀具 | |
| CN203664761U (zh) | 一种开放式通用定位装置 | |
| CN106624174B (zh) | 一种十字翼支承细长轴的精密加工方法 | |
| KR101418010B1 (ko) | 소재 성형품의 절삭 가공성 평가시스템 및 평가방법 | |
| CN202825264U (zh) | 一种铣床加工斜面的工具 | |
| CN201979148U (zh) | 冲击试样专用夹具 | |
| CN212217885U (zh) | 一种基于通用机床加工用固定装置 | |
| CN110539182B (zh) | 一种空腔尖劈状pmi泡沫结构件定位工装的使用方法 | |
| Yan et al. | Research on the tools' strength in the condition of uncommonly dynamic heavy-duty loads | |
| CN214868751U (zh) | 一种用于斜面打孔的辅助工装 | |
| CN105563184A (zh) | 一种数控加工中装夹细长形且型面复杂模具的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 100190 Zhichun Road, Haidian District, Beijing, No. 63 Patentee after: BEIJING SATELLITE MANUFACTURING FACTORY Co.,Ltd. Address before: 100190 Zhichun Road, Haidian District, Beijing, No. 63 Patentee before: BEIJING SATELLITE MANUFACTURING FACTORY |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |