耐壓薄壁組件數控加工工藝探討論文

　　摘要：通過對現有數控工藝進行分析，針對粗基準導致數控加工后壁厚超差的問題，改進校平工藝，校平后進行數控工藝調整，預留銑削余量，壁厚測量后進行補償找正的數控銑削方法，通過數控加工實驗和小批量加工，該工藝方法數控加工的耐壓薄壁組件壁厚滿足設計指標。同時針對機床對超聲波測量壁厚的影響，0.5mm銑削余量對表面質量的影響進行了檢測方式、數控加工余量的調整，調整后數控加工工藝完全滿足設計指標需要。

　　關鍵詞：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鍵結構件，具有重量輕、耐壓強度高、散熱效果好的特點，其結構如圖1所示。耐壓薄壁組件在使用過程中，腔體內部受壓，常規使用壓力為1MPa，個別耐壓薄壁組件在正常使用的情況下，出現鼓包現象，局部產生塑性變形，個別甚至局部破裂，通過分析發現部分壁厚不滿足設計要求。耐壓薄壁組件通過真空釬焊焊接形成，通過數控加工保證通道壁厚滿足設計指標數控加工工藝是使壁厚滿足設計指標，使耐壓薄壁組件安全可靠不破裂的關鍵。

　　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作為找正基準，確定的加工路線為：找平基準面銑削側面→找正型腔面基準盤銑表面→盤銑背面，保證耐壓通道壁厚0.8mm→加工型腔面。通過對采用該工藝進行加工的5件耐壓薄壁組件壁厚測量數據來看，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行分析，發現不同測量點壁厚相差約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個組件只有兩個合格。對零件和加工過程進行分析，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。數控加工時以框體外表面定位，不能完全真實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，焊料會流淌到作為定位找平的4個基準面上，使基準尺寸增加，若以原設計基準尺寸加工，會導致型腔面耐壓通道壁厚增加（見圖2）。后續數控加工時，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新數控工藝路線的制訂

　　原數控工藝路線，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，考慮進行基準修正，先將粗基準銑削至精基準，然后測量，通過測量值進行補償找正來修正基準誤差，因此制定新的組件數控工藝路線為：找平側面基準銑削兩側面→找正型腔面基準，預留余量盤銑型腔表面→預留余量盤銑蓋板面→壁厚檢測→加工型腔面。同時，由于耐壓薄壁組件焊接后變形量為0.5～0.7mm，如不進行適當校平，銑削均無法滿足要求，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行熱校平的工藝，熱校平設備工作臺面為300mm×400mm，滿足組件要求，可以整體校平。通過對熱校平耐壓薄壁組面度進行測量，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，用超聲波測厚儀進行蓋板面壁厚的測量，如圖4所示，對測量結果進行記錄。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，壁厚較大的地方高于零點，保證盤銑上表面后，各處厚度接近一致。按照實測值去除余量，如實測值在1.35mm，銑削0.55mm來保證壁厚0.8mm。銑削后再次對壁厚進行測量，測量壁厚在0.76～0.85mm之間，滿足設計要求。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，用該工藝路線對14件C型件進行加工，在蓋板面和型腔面均留余量0.5mm，粗銑后用超聲波檢驗實際厚度，按照實際厚度去除余量，保證蓋板面壁厚尺寸接近0.8mm。通過對14件耐壓薄壁組件壁厚測量數據看，同一組件不同點之間的差值減小后，再加工型腔面后，壁厚接近0.8mm。在批量精加工盤銑蓋板面時，實際去除余量是0.3～0.4mm，盤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。分析是因為精銑時余量太小，通道處沒有支撐，有微量變形，形成表面波紋。后續加工時，通過試驗，將精銑余量增加大為1mm，波紋現象消失。同時在加工蓋板面在機床上直接進行壁厚檢測時發現，加工現場電源和機床干擾，使得測厚儀的超聲波形很不穩定，測量困難，而且現場測量需要占用機床的加工時間，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，每個組件的兩個面各測量9個點，最小壁厚0.71mm，最大壁厚0.89mm。同一組件不同點壁厚差最大為0.15mm。從數據可以看出，型腔面和蓋板面的壁厚接近一致，波動減小，對14件組件的蓋板面和型腔面進行平面度檢驗，全部合格。4結語通過對真空釬焊耐壓薄壁組件數控加工工藝進行研究，針對耐壓腔體類零件采用間接基準來保證壁厚的方法，得出需要通過測量后進行修正補償加工才能滿足設計指標，同時對測量方式，加工余量預留參數等方面積累了經驗。通過工藝研究得出耐壓薄壁組件優化工藝，該工藝方法對耐壓型腔類零件加工具有一定的借鑒意義。

　　［參考文獻］

　�。�1］王麗潔.典型儀表殼體類零件的數控加工工藝研究[J].機床與液壓，2008(7):63-64,68.

　�。�2］黨喜龍.數控加工工藝研究[J].機電元件，2007(3):41-43.

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