耐壓薄壁組件數(shù)控加工工藝探討論文

　　摘要：通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)控工藝進(jìn)行分析，針對(duì)粗基準(zhǔn)導(dǎo)致數(shù)控加工后壁厚超差的問題，改進(jìn)校平工藝，校平后進(jìn)行數(shù)控工藝調(diào)整，預(yù)留銑削余量，壁厚測(cè)量后進(jìn)行補(bǔ)償找正的數(shù)控銑削方法，通過數(shù)控加工實(shí)驗(yàn)和小批量加工，該工藝方法數(shù)控加工的耐壓薄壁組件壁厚滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)。同時(shí)針對(duì)機(jī)床對(duì)超聲波測(cè)量壁厚的影響，0.5mm銑削余量對(duì)表面質(zhì)量的影響進(jìn)行了檢測(cè)方式、數(shù)控加工余量的調(diào)整，調(diào)整后數(shù)控加工工藝完全滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)需要。

　　關(guān)鍵詞：耐壓薄壁組件;數(shù)控加工;余量;超聲波測(cè)量

　　0引言

　　耐壓薄壁組件作為某型機(jī)載計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，具有重量輕、耐壓強(qiáng)度高、散熱效果好的特點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。耐壓薄壁組件在使用過程中，腔體內(nèi)部受壓，常規(guī)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(xiàn)鼓包現(xiàn)象，局部產(chǎn)生塑性變形，個(gè)別甚至局部破裂，通過分析發(fā)現(xiàn)部分壁厚不滿足設(shè)計(jì)要求。耐壓薄壁組件通過真空釬焊焊接形成，通過數(shù)控加工保證通道壁厚滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)數(shù)控加工工藝是使壁厚滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，使耐壓薄壁組件安全可靠不破裂的關(guān)鍵。

　　1組件數(shù)控工藝現(xiàn)狀分析

　　耐壓薄壁組件框體零件上預(yù)留了基準(zhǔn)面，焊接校平后在精銑時(shí)作為找正基準(zhǔn)，確定的加工路線為：找平基準(zhǔn)面銑削側(cè)面→找正型腔面基準(zhǔn)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(duì)采用該工藝進(jìn)行加工的5件耐壓薄壁組件壁厚測(cè)量數(shù)據(jù)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(duì)同一組件測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)不同測(cè)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(duì)零件和加工過程進(jìn)行分析，認(rèn)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(shù)控加工時(shí)以框體外表面定位，不能完全真實(shí)地反映內(nèi)部耐壓通道的位置情況。造成耐壓通道壁厚誤差較大。后續(xù)應(yīng)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(cè)量數(shù)據(jù)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(zhǔn)面上，使基準(zhǔn)尺寸增加，若以原設(shè)計(jì)基準(zhǔn)尺寸加工，會(huì)導(dǎo)致型腔面耐壓通道壁厚增加（見圖2）。后續(xù)數(shù)控加工時(shí)，可以調(diào)整基準(zhǔn)尺寸，將蓋板面壁厚尺寸0.8mm設(shè)置為0.9mm，使得加工后兩面的壁厚保持一致。

　　2新數(shù)控工藝路線的制訂

　　原數(shù)控工藝路線，以預(yù)留基準(zhǔn)面作為數(shù)控基準(zhǔn)，未考慮焊接變形及焊料流淌導(dǎo)致的基準(zhǔn)增厚，數(shù)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(zhǔn)導(dǎo)致的基準(zhǔn)偏差，考慮進(jìn)行基準(zhǔn)修正，先將粗基準(zhǔn)銑削至精基準(zhǔn)，然后測(cè)量，通過測(cè)量值進(jìn)行補(bǔ)償找正來修正基準(zhǔn)誤差，因此制定新的組件數(shù)控工藝路線為：找平側(cè)面基準(zhǔn)銑削兩側(cè)面→找正型腔面基準(zhǔn)，預(yù)留余量盤銑型腔表面→預(yù)留余量盤銑蓋板面→壁厚檢測(cè)→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(dāng)校平，銑削均無法滿足要求，數(shù)控加工前組件平面度與后續(xù)壁厚保證存在一定的關(guān)系.

　　3耐壓薄壁組件加工試驗(yàn)

　　3.1耐壓薄壁組件準(zhǔn)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(xù)數(shù)控加工來保證壁厚難度加大。鑒于此，對(duì)耐壓薄壁組件采用熱校平設(shè)備進(jìn)行熱校平的工藝，熱校平設(shè)備工作臺(tái)面為300mm×400mm，滿足組件要求，可以整體校平。通過對(duì)熱校平耐壓薄壁組面度進(jìn)行測(cè)量，均能達(dá)到0.15mm。

　　3.2耐壓薄壁組件數(shù)控加工

　　在耐壓薄壁組件校平的基礎(chǔ)上，在北一大隈數(shù)控加工中心上采用新的組件數(shù)控加工工藝進(jìn)行數(shù)控加工試驗(yàn)。采用平口鉗裝夾，找平側(cè)面基準(zhǔn)銑削兩側(cè)面銑削零件左右外形。平口鉗裝夾，找平4個(gè)基準(zhǔn)面，如圖3所示，預(yù)留0.5mm余量加工型腔表面。以銑削的型腔精基準(zhǔn)作為蓋板面銑削基準(zhǔn)，蓋板面預(yù)留0.5mm余量，銑削蓋板面。銑削完成后，用超聲波測(cè)厚儀進(jìn)行蓋板面壁厚的測(cè)量，如圖4所示，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行記錄。根據(jù)測(cè)量壁厚結(jié)果，對(duì)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)，保證盤銑上表面后，各處厚度接近一致。按照實(shí)測(cè)值去除余量，如實(shí)測(cè)值在1.35mm，銑削0.55mm來保證壁厚0.8mm。銑削后再次對(duì)壁厚進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量壁厚在0.76～0.85mm之間，滿足設(shè)計(jì)要求。蓋板面壁厚合格后，翻面以蓋板面為基準(zhǔn)，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(duì)腔體面壁厚進(jìn)行測(cè)量，壁厚尺寸在0.79～0.9mm左右，在設(shè)計(jì)要求公差內(nèi)。

　　3.3耐壓薄壁組件C型件加工

　　根據(jù)新工藝試驗(yàn)結(jié)論，用該工藝路線對(duì)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(yàn)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。通過對(duì)14件耐壓薄壁組件壁厚測(cè)量數(shù)據(jù)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。在批量精加工盤銑蓋板面時(shí)，實(shí)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(cè)壁厚是合格的。分析是因?yàn)榫�銑時(shí)余量太小，通道處沒有支撐，有微量變形，形成表面波紋。后續(xù)加工時(shí)，通過試驗(yàn)，將精銑余量增加大為1mm，波紋現(xiàn)象消失。同時(shí)在加工蓋板面在機(jī)床上直接進(jìn)行壁厚檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，加工現(xiàn)場(chǎng)電源和機(jī)床干擾，使得測(cè)厚儀的超聲波形很不穩(wěn)定，測(cè)量困難，而且現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量需要占用機(jī)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(yàn)室測(cè)量并記錄厚度數(shù)據(jù)。數(shù)控加工完成組件用超聲波測(cè)厚儀檢驗(yàn)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(cè)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(shù)據(jù)可以看出，型腔面和蓋板面的壁厚接近一致，波動(dòng)減小，對(duì)14件組件的蓋板面和型腔面進(jìn)行平面度檢驗(yàn)，全部合格。4結(jié)語通過對(duì)真空釬焊耐壓薄壁組件數(shù)控加工工藝進(jìn)行研究，針對(duì)耐壓腔體類零件采用間接基準(zhǔn)來保證壁厚的方法，得出需要通過測(cè)量后進(jìn)行修正補(bǔ)償加工才能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)，同時(shí)對(duì)測(cè)量方式，加工余量預(yù)留參數(shù)等方面積累了經(jīng)驗(yàn)。通過工藝研究得出耐壓薄壁組件優(yōu)化工藝，該工藝方法對(duì)耐壓型腔類零件加工具有一定的借鑒意義。

　　［參考文獻(xiàn)］

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