耐壓薄壁組件數控加工工藝探討論文
摘要：通過(guò)對現有數控工藝進(jìn)行分析，針對粗基準導致數控加工后壁厚超差的問(wèn)題，改進(jìn)校平工藝，校平后進(jìn)行數控工藝調整，預留銑削余量，壁厚測量后進(jìn)行補償找正的數控銑削方法，通過(guò)數控加工實(shí)驗和小批量加工，該工藝方法數控加工的耐壓薄壁組件壁厚滿(mǎn)足設計指標。同時(shí)針對機床對超聲波測量壁厚的影響，0.5mm銑削余量對表面質(zhì)量的影響進(jìn)行了檢測方式、數控加工余量的調整，調整后數控加工工藝完全滿(mǎn)足設計指標需要。
關(guān)鍵詞：耐壓薄壁組件;數控加工;余量;超聲波測量
0引言
耐壓薄壁組件作為某型機載計算機的關(guān)鍵結構件，具有重量輕、耐壓強度高、散熱效果好的特點(diǎn)，其結構如圖1所示。耐壓薄壁組件在使用過(guò)程中，腔體內部受壓，常規使用壓力為1MPa，個(gè)別耐壓薄壁組件在正常使用的情況下，出現鼓包現象，局部產(chǎn)生塑性變形，個(gè)別甚至局部破裂，通過(guò)分析發(fā)現部分壁厚不滿(mǎn)足設計要求。耐壓薄壁組件通過(guò)真空釬焊焊接形成，通過(guò)數控加工保證通道壁厚滿(mǎn)足設計指標數控加工工藝是使壁厚滿(mǎn)足設計指標，使耐壓薄壁組件安全可靠不破裂的關(guān)鍵。
1組件數控工藝現狀分析
耐壓薄壁組件框體零件上預留了基準面，焊接校平后在精銑時(shí)作為找正基準，確定的加工路線(xiàn)為：找平基準面銑削側面→找正型腔面基準盤(pán)銑表面→盤(pán)銑背面，保證耐壓通道壁厚0.8mm→加工型腔面。通過(guò)對采用該工藝進(jìn)行加工的5件耐壓薄壁組件壁厚測量數據來(lái)看，型腔面的壁厚普遍較大，平均壁厚為0.95mm，蓋板面的壁厚普遍偏小，平均壁厚為0.63mm。對同一組件測量數據進(jìn)行分析，發(fā)現不同測量點(diǎn)壁厚相差約0.1～0.2mm，而且部分組件表面與通道傾斜了0.15mm，按照耐壓通道壁厚0.7～0.83mm的要求，5個(gè)組件只有兩個(gè)合格。對零件和加工過(guò)程進(jìn)行分析，認為主要原因包括：1）耐壓薄壁組件焊接后變形量為0.5～0.7mm，鉗工校正后的變形量也有0.2～0.3mm。數控加工時(shí)以框體外表面定位，不能完全真實(shí)地反映內部耐壓通道的位置情況。造成耐壓通道壁厚誤差較大。后續應改進(jìn)校平方法，將加工前的組件平面度控制在0.1mm以下。2）測量數據顯示，蓋板面壁厚普遍比型腔面壁厚小。分析主要是在焊接時(shí)，焊料會(huì )流淌到作為定位找平的4個(gè)基準面上，使基準尺寸增加，若以原設計基準尺寸加工，會(huì )導致型腔面耐壓通道壁厚增加（見(jiàn)圖2）。后續數控加工時(shí)，可以調整基準尺寸，將蓋板面壁厚尺寸0.8mm設置為0.9mm，使得加工后兩面的壁厚保持一致。
2新數控工藝路線(xiàn)的制訂
原數控工藝路線(xiàn)，以預留基準面作為數控基準，未考慮焊接變形及焊料流淌導致的基準增厚，數銑時(shí)一次銑削到位，因此造成壁厚尺寸不合格。為了避免粗基準導致的基準偏差，考慮進(jìn)行基準修正，先將粗基準銑削至精基準，然后測量，通過(guò)測量值進(jìn)行補償找正來(lái)修正基準誤差，因此制定新的組件數控工藝路線(xiàn)為：找平側面基準銑削兩側面→找正型腔面基準，預留余量盤(pán)銑型腔表面→預留余量盤(pán)銑蓋板面→壁厚檢測→加工型腔面。同時(shí)，由于耐壓薄壁組件焊接后變形量為0.5～0.7mm，如不進(jìn)行適當校平，銑削均無(wú)法滿(mǎn)足要求，數控加工前組件平面度與后續壁厚保證存在一定的關(guān)系.
3耐壓薄壁組件加工試驗
3.1耐壓薄壁組件準備
耐壓薄壁組件焊接后總體厚度大于20mm，原校平方法是采用鉗工手工敲擊的辦法進(jìn)行平面度的校平，校平后平面度大致在0.3mm左右，超出組件最終壁厚公差0.23mm，使后續數控加工來(lái)保證壁厚難度加大。鑒于此，對耐壓薄壁組件采用熱校平設備進(jìn)行熱校平的工藝，熱校平設備工作臺面為300mm×400mm，滿(mǎn)足組件要求，可以整體校平。通過(guò)對熱校平耐壓薄壁組面度進(jìn)行測量，均能達到0.15mm。
3.2耐壓薄壁組件數控加工
在耐壓薄壁組件校平的基礎上，在北一大隈數控加工中心上采用新的組件數控加工工藝進(jìn)行數控加工試驗。采用平口鉗裝夾，找平側面基準銑削兩側面銑削零件左右外形。平口鉗裝夾，找平4個(gè)基準面，如圖3所示，預留0.5mm余量加工型腔表面。以銑削的型腔精基準作為蓋板面銑削基準，蓋板面預留0.5mm余量，銑削蓋板面。銑削完成后，用超聲波測厚儀進(jìn)行蓋板面壁厚的測量，如圖4所示，對測量結果進(jìn)行記錄。根據測量壁厚結果，對組件重新裝夾找平，將壁厚較大的部位用0.02mm墊片墊高，如圖5所示。以壁厚最薄的地方為零點(diǎn)，壁厚較大的地方高于零點(diǎn)，保證盤(pán)銑上表面后，各處厚度接近一致。按照實(shí)測值去除余量，如實(shí)測值在1.35mm，銑削0.55mm來(lái)保證壁厚0.8mm。銑削后再次對壁厚進(jìn)行測量，測量壁厚在0.76～0.85mm之間，滿(mǎn)足設計要求。蓋板面壁厚合格后，翻面以蓋板面為基準，銑削耐壓薄壁組件型腔面，如圖6所示。精銑完成后，將耐壓薄壁組件取下，對腔體面壁厚進(jìn)行測量，壁厚尺寸在0.79～0.9mm左右，在設計要求公差內。
3.3耐壓薄壁組件C型件加工
根據新工藝試驗結論，用該工藝路線(xiàn)對14件C型件進(jìn)行加工，在蓋板面和型腔面均留余量0.5mm，粗銑后用超聲波檢驗實(shí)際厚度，按照實(shí)際厚度去除余量，保證蓋板面壁厚尺寸接近0.8mm。通過(guò)對14件耐壓薄壁組件壁厚測量數據看，同一組件不同點(diǎn)之間的差值減小后，再加工型腔面后，壁厚接近0.8mm。在批量精加工盤(pán)銑蓋板面時(shí)，實(shí)際去除余量是0.3～0.4mm，盤(pán)銑后能看到耐壓通道的筋條和通道映射在表面，如圖7所示，檢測壁厚是合格的。分析是因為精銑時(shí)余量太小，通道處沒(méi)有支撐，有微量變形，形成表面波紋。后續加工時(shí)，通過(guò)試驗，將精銑余量增加大為1mm，波紋現象消失。同時(shí)在加工蓋板面在機床上直接進(jìn)行壁厚檢測時(shí)發(fā)現，加工現場(chǎng)電源和機床干擾，使得測厚儀的超聲波形很不穩定，測量困難，而且現場(chǎng)測量需要占用機床的加工時(shí)間，不利于提高效率，決定將加工后的零件取下在檢驗室測量并記錄厚度數據。數控加工完成組件用超聲波測厚儀檢驗蓋板面和型腔面的耐壓通道壁厚，每個(gè)組件的兩個(gè)面各測量9個(gè)點(diǎn)，最小壁厚0.71mm，最大壁厚0.89mm。同一組件不同點(diǎn)壁厚差最大為0.15mm。從數據可以看出，型腔面和蓋板面的壁厚接近一致，波動(dòng)減小，對14件組件的蓋板面和型腔面進(jìn)行平面度檢驗，全部合格。4結語(yǔ)通過(guò)對真空釬焊耐壓薄壁組件數控加工工藝進(jìn)行研究，針對耐壓腔體類(lèi)零件采用間接基準來(lái)保證壁厚的方法，得出需要通過(guò)測量后進(jìn)行修正補償加工才能滿(mǎn)足設計指標，同時(shí)對測量方式，加工余量預留參數等方面積累了經(jīng)驗。通過(guò)工藝研究得出耐壓薄壁組件優(yōu)化工藝，該工藝方法對耐壓型腔類(lèi)零件加工具有一定的借鑒意義。
［參考文獻］
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