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复杂曲面的大型钛合金零件在加工过程中变形怎么办?

亚搏(中国) - 手机版APP下载苹果 2022-07-18

通过对钛合金车架的结构 、材料和加工难点的分析,制定了合理的工艺方案。在此基础上 ,结合宝鸡霍峰模具科技有限公司现有设备和工艺习惯,采用夹具和焊接夹具解决了钛合金车架的加工问题,满足了批量加工要求 。 钛合金框架形状复杂 ,壁厚不均,加工过程中容易变形。 如果没有五轴加工中心,就要创新工艺 ,设计合理的夹具和焊接夹具,保证零件的加工要求。 1 。零件加工难点分析 车架零件采用TC4钛合金,其结构和尺寸如图2所示。是374。长3mm ,宽296mm ,厚51.16mm,是我公司最大的钛合金零件 。 墙体最薄处3mm,形状为R1 443mm大弧面 ,复杂。 钛合金本身是难加工材料,整体加工容易变形,而且成本很高 ,加工周期长,影响产品交付周期。 原有加工工艺的难点在于零件变形的控制,以及加工周期长、材料利用率低、加工成本高等问题 。 R1 443mm零件大圆弧面有垂直的螺纹孔 ,加工难度很大 。但是我们公司没有五轴加工中心,需要创新工艺,找出可行的加工方案。 2。加工方案设计 仔细检查分析零件的结构 ,并结合钛合金良好的焊接特性,将此零件分为第一部分和第二部分,然后焊接成型 。 但由于part 1是曲面薄壁框体零件 ,焊接容易变形 ,控制变形会是个大问题。 因此,我们试图通过设计焊接夹具来解决这一问题。 该方案实施后,材料将节省2/3以上 ,加工中心铣削工时将减少100小时以上 。 然后在大圆弧内部支撑一个接近大圆弧面法线方向的圆弧夹具,这样可以使钻出的孔与大圆弧的法线方向大致一致,但孔距偏差较大 ,需要试一试。 但零件最大孔距290mm,公差0.15mm,无法装配。因此 ,普通方法不能满足设计图纸的要求,必须采用可靠 、经济、可行的处理方案 。 3。零件的加工工艺 零件1的加工工艺为:备料→热处理→铣削→电切割→钻孔攻丝→组装焊接→铣削(磨掉前后焊接部位多余金属,并与相邻面连接)。 2零件的加工工艺是:备料→热处理→铣削 。 4。钻孔夹具设计 在为拆卸件1的R1443mm大圆弧面上分布的螺纹底孔设计钻孔夹具时 ,由于这些螺纹孔的轴线都在大圆弧的法线方向上,因此夹具结构设计必须保证夹具上与螺纹孔对应的孔能够在公司现有设备上加工,并且能够经济可靠地保证钻孔夹具的精度。 1—上下弧形夹紧块(10个)2—圆形钻套3和9—矩形钻套 4—左矩形钻套压力(限位)板5—左矩形钻套压力(限位)板螺钉 6—零件1夹紧螺钉7—钻孔模板8—右矩形钻套压力板10 2)左右端面R1443mm圆弧上分布孔的加工 首先在钻孔模板上加工出R1443mm大圆弧径向分布的方形凹槽 ;然后 ,将矩形钻套9和3装配在方形槽中 ,其中矩形钻套钻有与螺纹底孔尺寸相同的孔 。最后,将右矩形钻套压板和左矩形钻套(限位)压板螺钉压在矩形钻套露出模板的端面上,拧紧左、右矩形钻套压(限位)板螺钉 ,实现两端钻孔的加工 。 3)上下两侧R1443mm大圆弧上分配孔的加工 首先,在钻孔模板的上下两侧铣出平行于孔轴线的基准面和垂直于孔轴线的孔加工面;然后在坐标镗床的转盘上旋转与孔相对应的角度,从基面推坐标镗出圆形钻套的配合孔;最后 ,将圆形钻套紧紧压入孔中。 4)钻孔模板的周边 、钻孔模板上R1 443mm大圆弧的定位面、两端沿R1 443mm大圆弧呈放射状分布的方形凹槽、钻孔模板上下两侧平行于孔轴线的基准面和垂直于孔轴线的孔加工面均在我公司的加工中心设备上加工。 5 。零件1在钻模中的装夹和钻孔 (1)零件1在钻模中的定位R1 443mm圆弧加工在图4的钻模上,作为零件1在钻模中的定位基准 ;通过上下定位销进行上下定位;左右位置由左矩形钻套压(限)板定位。 (2)将零件1夹紧在钻孔夹具中。将零件1放入钻模中,使R1 443mm圆弧面靠近钻模的R1 443mm圆弧面 ,并放在上下定位销之间 。左侧靠近图4中用于左右定位的左矩形钻套压紧(限位)板螺钉。 将零件1的夹紧螺钉穿过钻孔模板的相应孔和零件1的相应矩形孔,拧入弧形夹紧块的相应螺纹孔中,并拧紧 ,以确保零件1的可靠夹紧。 注意夹紧块的弧面应紧贴零件1的弧面,不应高于零件1的R1 443mm弧面 。 (3)钻孔过程中,将图4中的R1433mm弧形垫放在钻床的工作台上 ,不仅使弧形的中心与钻床的转轴对齐 ,而且使R1433mm弧形垫放在钻床工作台上时中心轴线与钻床横梁平行。 将带有零件1的钻模放在R1433mm弧形垫上,并确保零件1的弧形表面紧密贴在垫的R1433mm弧形表面上。平行地上下左右移动钻模,使其中一个孔对准钻床的旋转轴 。 钻其他孔时使用相同的方法。 6。焊接夹具的设计 1—左定位销2—M10螺钉(压紧大压板)3—大压板(压紧零件1) 4—M8螺钉(压紧小压板)5—小压板(压紧零件1) 6—M4螺钉(压紧零件2零件在焊接夹具中的夹紧和焊接 (1)零件1和零件2在焊接夹具中的定位图5:在焊接底板上设计一个R1 433mm的大圆弧作为零件1的定位基准 , 并且上下定位由上下定位销决定,而左右定位销用于定位 。 在焊接基板上设计一个凸台,作为零件2的定位基准 。 下沉平台被设计成确定零件2在焊接夹具中的上部和下部位置。 零件2的左端面抵靠零件1的右端面 ,以在焊接夹具中定位零件2的左右位置。 (2)将零件1和零件2夹紧在焊接夹具中 。将零件1放在上下定位销和焊接夹具的左定位销之间,左端面靠近左定位销,零件1形状的R1 433mm大圆弧靠近焊接底板的R1 433mm大圆弧。按压部件1右侧的小压板 ,拧入M8螺钉并拧紧,按压部件1右侧中间平台;将零件2的圆弧凸台放在焊接基板右侧的定位平台上,将零件2的左端面压在零件1的右端面上 ,并贴在焊接基板右侧的定位平台上,然后拧入M4螺钉并拧紧,压紧零件2。 在上 、下定位销的引导下 ,将大压板(其底面设计有R1 433mm的大凸弧)盖在零件1背面的18个凸台上 ,并使两个弧靠拢 。将M10螺钉拧入大压板并拧紧,然后压紧零件1。 (3)焊接过程中,将零件1和零件2放入焊接夹具中定位夹紧 ,然后放在氩弧焊的操作平台上。先把两部分的连接部位焊牢,然后翻过来 。由于在焊接底板上设计了与零件1和零件2的连接部位相对应的焊接窗口,因此可以在相对的一侧将两个零件的连接部位重新焊通 ,从而保证了零件1和零件2的连接强度,满足了设计要求。 8。小批量试产 我公司的钛合金镜架已经生产了两个小批量 。工艺流程顺畅,周期短 ,产品质量和生产周期满足设计和生产要求。 本发明结构新颖,加工方案可行,可操作性强。 最重要的是钻焊精度稳定可靠 ,可用于批量生产 。

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