一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法，在多框板材件粗加工后進行殘余應(yīng)力的消除與均勻化：板材件粗加工淬火后在材料硬化孕育期1.5小時內(nèi)完成冷鍛，采用液壓機在板材的厚度方向進行板材的冷鍛，板材厚度變形量控制在1％～3％以內(nèi)，冷鍛后再進行人工時效處理，人工時效處理時板材件平整放置。本發(fā)明提出加工過程中控制變形的方式，通過選用合理的工藝方案、粗加工后殘余應(yīng)力的去除和均化方法，解決了主要依靠實踐經(jīng)驗進行工藝決策，針對具體工件采用無進給反復(fù)光銑、變形校正等工藝手段實現(xiàn)產(chǎn)品加工的問題，使多框板材件的合格率從0提高到了90％以上。
【專利說明】一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機械加工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]參照圖1，在多框板材件上具有多個單框。由于多框板材件具有功能集中、重量輕，在剛度、抗疲勞強度和各種失穩(wěn)臨界值等方面比鉚接結(jié)構(gòu)優(yōu)良的特點，在航空航天上得到廣泛的應(yīng)用。硬鋁合金2A12-T4(材料特性為:彈性模量為66GPa，泊松比為0.33，抗拉強度為440MPa);多框板材件具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、壁薄、變厚度、協(xié)調(diào)要求較高等特點，在加工過程中，由于切削力、切削熱和零件剛度差等多種原因，易發(fā)生變形，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)進度和制造質(zhì)量。
[0003]目前，鋁合金多框板材件的生產(chǎn)加工主要依靠實踐經(jīng)驗進行工藝決策，針對具體工件采用無進給反復(fù)光銑、多次“翻燒餅”式對稱加工、石膏填充、變形校正等工藝手段來達(dá)到減少變形的目的，校形后存在內(nèi)應(yīng)力甚至裂紋等缺點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法，解決現(xiàn)有鋁合金多框板材件銑削加工的變形問題，提高了制品的加工精度和質(zhì)量。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了板材件粗加工后進行淬火，淬火后在材料硬化孕育期1.5小時內(nèi)完成冷鍛，采用液壓機在板材的厚度方向進行板材的冷鍛，板材厚度變形量控制在I %?3 %以內(nèi)，冷鍛后再進行人工時效處理，人工時效處理時板材件平整放置，人工時效處理后再在加工中心上進行后續(xù)的機械加工。
[0006]優(yōu)選地，人工時效處理時的加熱溫度110±5°C，保溫時間2?3小時。
[0007]優(yōu)選地，冷鍛時多框板材件四周設(shè)置擋板，并且擋板厚度比多框板材件厚度小
I?L 5mm。
[0008]優(yōu)選地，還包括多框板材件的裝夾方案的優(yōu)化:板材件在進行機械加工的裝夾時，在多框板材件表面設(shè)置兩排壓板，兩排壓板對稱設(shè)置，每排壓板中相鄰兩個壓板的間隔均勻。
[0009]優(yōu)選地，還包括加工時走刀路徑策略選擇:多框板材件上的單框的銑削加工順序按照對角的方式進行加工，每個單框加工的走刀路徑按從外到內(nèi)的走刀路線加工，下刀方式采用螺旋或斜線下刀。
[0010]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:本發(fā)明提出加工過程中控制變形的方式，通過選用合理的工藝方案、粗加工后殘余應(yīng)力的去除和均化方法，解決了主要依靠實踐經(jīng)驗進行工藝決策，針對具體工件采用無進給反復(fù)光銑、變形校正等工藝手段實現(xiàn)產(chǎn)品加工的問題，使多框板材件的合格率從O提高到了 90%以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為多框板材件多點裝夾的示意圖；
[0012]圖2為多框板材件銑削走刀順序示意圖；
[0013]圖3為單框內(nèi)部走刀路線示意圖。

【具體實施方式】
[0014]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0015]如圖1?圖3所示，一種鋁合金多框板材件機加變形控制工藝方法，包括工藝方案制定原則、粗加工后殘余應(yīng)力的消除與均勻化方法、裝夾方案的優(yōu)化、走刀路徑策略及多框板材件加工，變形控制內(nèi)容為粗加工后殘余應(yīng)力的消除與均勻化方法、裝夾方案和銑削加工走刀路徑策略。
[0016](I)粗加工后殘余應(yīng)力的消除與均勻化方法
[0017]多框板材件粗加工后進行淬火，淬火后必須在材料硬化孕育期1.5小時內(nèi)完成冷鍛，采用液壓機在厚度方向進行冷鍛，多框板材件厚度變形量控制在I %?3 %內(nèi)。冷鍛時多框板材件四周設(shè)置擋板，防止多框板材件冷鍛受壓竄動造成安全事故，并且擋板厚度比多框板材件厚度小I?1.5mm。再進行人工時效，并且多框板材件必須平整放置，人工時效處理后再在加工中心上進行后續(xù)的機械加工。。人工時效熱處理參數(shù)按照加熱溫度110 ±5°C，保溫時間2?3小時進行控制。
[0018]所述板材件粗加工后殘余應(yīng)力的消除與均勻化方法內(nèi)容中，粗加工淬火后必須在1.5小時內(nèi)完成冷鍛，控制熱處理后的硬化現(xiàn)象，冷鍛可在液壓機或水壓機上完成。
[0019](2)裝夾方案的優(yōu)化:
[0020]根據(jù)多框板材件結(jié)構(gòu)特點，在多框板材件表面均勻設(shè)置壓板，壓板為對稱設(shè)置的兩排，壓板總數(shù)量為偶數(shù)個，且壓緊力適當(dāng)。如圖1所示，在多框板材件表面均勻設(shè)置8處壓板并夾緊；圖中多框板材件上的壓板Yl?Y8。
[0021](3)銑削加工走刀路徑策略:
[0022]多框板材件單框的銑削加工順序按照對角的方式加工，參照圖2，六個單框時，多框板材件單框的銑削加工順序按照A-F-D-C-B-E加工。
[0023]各單框加工的走刀路徑按從外到內(nèi)的走刀路線加工，參照圖3。
[0024]下刀方式采用螺旋或斜線下刀。精加工時側(cè)壁加工余量盡量小,框底加工余量適當(dāng)增大。各單框加工的走刀路徑按從外到內(nèi)的走刀路線加工。
[0025](4)后處理步驟:加工完成后，去除多框板材件上分布的壓板。
[0026]本發(fā)明的要點主要有以下幾點:
[0027](I)工藝方案制定原則:
[0028](1.1)普通加工和數(shù)控加工采用粗精加工交替進行的加工方式；
[0029](1.2)粗加工和半精加工工序間穿插人工時效去應(yīng)力；
[0030](1.3)框側(cè)面和底面加工面余量分別均勻一致，側(cè)面余量略小于底面余量。精加工時側(cè)壁加工余量盡量小，框底加工余量適當(dāng)增大。
[0031](2)裝夾方案的優(yōu)化:
[0032]多框板材件采用不同的裝夾方案、裝夾位置對殘余應(yīng)力應(yīng)變有較大的影響，合適的裝夾能使殘余應(yīng)力的分布有利于減小工件的加工變形。
[0033](2.1)采用多點裝夾方式；
[0034](2.2)壓板對稱均勻分布的方式。
[0035](3)走刀路徑策略:
[0036]多框板材件的銑削加工順序和下刀方式對多框板材件的變形有較大的影響，在加工過程中應(yīng)采用合理的加工策略。
[0037](3.1)采用沿對角線方向進行隔框銑削的加工順序；
[0038](3.2)每個單框底面和側(cè)壁的銑削加工采用從外向內(nèi)的走刀路徑；
[0039](3.3)采用螺旋或斜線下切的下刀方式。
[0040](4)多框板材件加工
[0041]按照確定后的工藝方案和方法進行加工，完成多框板材件的加工。
[0042]本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法，其特征在于:板材件粗加工后進行淬火，淬火后在材料硬化孕育期1.5小時內(nèi)完成冷鍛，采用液壓機在板材的厚度方向進行板材的冷鍛，板材厚度變形量控制在1%?3%以內(nèi)，冷鍛后再進行人工時效處理，人工時效處理時板材件平整放置，人工時效處理后再在加工中心上進行后續(xù)的機械加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法，其特征在于:人工時效處理時的加熱溫度110±5°C，保溫時間2?3小時。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法，其特征在于:冷鍛時多框板材件四周設(shè)置擋板，并且擋板厚度比多框板材件厚度小I?1.5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法，其特征在于:還包括多框板材件的裝夾方案的優(yōu)化:板材件在進行機械加工的裝夾時，在多框板材件表面設(shè)置兩排壓板，兩排壓板對稱設(shè)置，每排壓板中相鄰兩個壓板的間隔均勻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁合金多框板材件機加變形工藝控制方法，其特征在于:還包括加工時走刀路徑策略選擇:多框板材件上的單框的銑削加工順序按照對角的方式進行加工，每個單框加工的走刀路徑按從外到內(nèi)的走刀路線加工，下刀方式采用螺旋或斜線下刀。
【文檔編號】C22F1/04GK104388851SQ201410682107
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年11月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月24日
【發(fā)明者】謝萍, 王德躍, 謝慧娟, 陳海洋 申請人:湖北三江航天紅陽機電有限公司