一種曲面零件的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于不規則零件加工技術領域，具體涉及一種曲面零件的加工方法。
【背景技術】
[0002]復雜曲面(不規則曲面)一般是由多曲率的曲面組合而成，達到某些數學特征的高精度、追求功能與美學效果的外觀形態，包括非球面、自由曲面和異型面等。復雜曲面已經成為航空航天、天文、航海、汽車零部件、模具和生物醫用植入等領域眾多工業產品既零件的重要工作面。例如:非球面光學零件能夠跟好地矯正多種像差，提高儀器鑒別能力；復雜曲面反射鏡可有效減少反射次數和功率損失，提高精度及穩定性；復雜曲面發動機缸可提高工作效能；同時，一些模具型腔、汽車零部件越來越多的應用復雜曲面外形，達到功能需求和美觀性。隨著復雜曲面類零件需求量的增加和性能要求的不斷提高，傳統加工方法以難以滿足實際應用需求，迫切需要進一步提高復雜曲面零件的加工水平，以期達到高效精密加工。
[0003]在加工曲面零件時，由于結構原因，只有很少可供裝夾的基準面，現有技術通過預留工藝凸臺的方式實現曲面零件的裝夾、定位。如CN101670462B公開了一種雙曲面薄壁壁板加工工藝，流程如下:1)粗加工:在毛坯兩側用壓板槽裝夾，進行凹型面加工，留余量15mm，同時加工出兩側的工藝補塊；翻面進行凸型面加工；加工前先將凸型面兩側的工藝補塊的平面銑至雙曲面薄壁壁板毛坯高度的1/4，加工后凸型面留工藝余量15_;加工毛坯的前后端面，在毛坯凸型面最高端的中心線處加工出二個帶孔的定位耳片，定位耳片分別與毛坯前后端連為一體；2)熱處理；3)半精加工:凹型面朝上，用標準墊塊墊高并夾緊兩側的工藝補塊，加工凹型面，預留5min工藝余量；凸型面朝上，定定位耳片進行定位，加工凸型面，預留3mm工藝余量；4)時效；5)精加工:凹型面朝上，用標準墊塊墊高并夾緊兩側的工藝補塊，對定位耳片進行定位，精加工凹型面后進行計量；凸型面朝上，將雙曲面薄壁壁板裝夾于預制型面的真空平臺上，使型面與真空平臺的預制型面對應吸附貼合平整，用定位耳片進行定位，進行凸型面精加工，使雙曲面薄壁壁板厚度達到1.5mm ;6)切斷工藝補塊和定位耳片。該方法減少了零件的變形量，解決的了零件裝夾、定位的難題。但是，復雜(不規則)曲面零件因其結構多為不規則曲面，沒有可供裝夾的基準面，制作工藝凸臺對零件進行加工，工藝凸臺與零件的連接面積大，工藝凸臺的去除很容易在零件表面留下加工缺陷，后期難以彌補，這成為一道困擾加工操作人員的難題。不規則曲面零件復雜多樣，形狀千奇百怪，急需針對這種不規則曲面零件，找出其共性，提出其工藝凸臺制作及去除的可行性方法，以實現復雜(不規則)曲面零件的快捷、精密加工。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種曲面零件的加工方法，實現復雜(不規則)曲面零件的快捷、精密加工。
[0005]為了實現以上目的，本發明所采用的技術方案是:
[0006]一種曲面零件的加工方法，包括下列步驟:
[0007]1)粗加工:對零件坯料進行粗加工，零件的邊緣預留兩個以上用于裝夾的工藝凸臺；
[0008]2)裝夾:利用工藝凸臺將零件裝夾在加工工裝上；
[0009]3)加工輔助體:在工藝凸臺上加工出輔助體，所述輔助體的一端與零件的本體相連，另一端與剩余的工藝凸臺相連；
[0010]4)銑削:將輔助體作為零件的一部分參與銑削；
[0011]5)精加工:從零件的一面加工零件到設計尺寸，保留輔助體；
[0012]6)支撐:利用剩余的工藝凸臺將零件翻面后裝夾在加工工裝上，已加工好的一面用輔助支撐體進行支撐；
[0013]7)精加工:加工零件另一面的本體到設計尺寸；
[0014]8)后加工:以輔助體為毛坯體，銑削未加工的零件曲面，輔助體留余量與剩余的工藝凸臺相連；
[0015]9)修整:去除輔助支撐體，斷開輔助體與剩余的工藝凸臺的連接，修掉零件上殘余的輔助體，完成零件加工。
[0016]步驟1)中，根據待加工的曲面零件(尤其是復雜曲面零件或不規則曲面零件)的結構特點，在粗加工的毛還上預留兩個以上工藝凸臺(工藝凸臺與零件本體相連)。步驟1)中，預留的工藝凸臺在零件的左右兩側對稱設置。工藝凸臺上設有用于裝夾的安裝孔和定位孔。安裝孔和定位孔應設置在工藝凸臺上遠離零件本體的一側，留出工藝凸臺上輔助體的位置(即讓出后期輔助體的加工空間)。
[0017]所述工藝凸臺的長寬方向與零件曲面UV方向一致。工藝凸臺的形狀結構與尺寸大小需能提供有效可靠的裝夾。
[0018]根據待加工的曲面零件(尤其是復雜曲面零件或不規則曲面零件)及預留的工藝凸臺的結構特點，設計制作加工工裝。加工工裝的裝夾部與零件預留的工藝凸臺裝夾配合，實現對零件的有效、可靠裝夾。
[0019]步驟3)中，所得輔助體的厚度在零件曲面UV方向上與零件壁厚相等。所述輔助體的寬度不干涉工藝凸臺的裝夾位置，同時有足夠空間讓開曲面銑削刀具半徑。所述輔助體的長度與對應工藝凸臺的長度相等。
[0020]輔助體的設計標準是事先整體包絡在工藝凸臺之內；加工輔助體時，對工藝凸臺上下前后周面上進行加工，使形成的輔助體左右兩端分別與零件本體和剩余的工藝凸臺連接。
[0021]步驟4)中，將輔助體作為零件的一部分參與銑削需滿足:零件曲面銑削中刀具有足夠加工空間，同時保證剩余的工藝凸臺通過輔助體與零件的本體相連。此處銑削所用的刀具為球頭刀。步驟4)為數控粗銑，分兩面對零件進行粗銑加工，數控編程及加工時，都把輔助體作為零件的一部分參與銑削，保證剩余的工藝凸臺通過輔助體與零件本體相連。
[0022]參與銑削的輔助體保證刀具能完全銑削到零件，又不對剩余的工藝凸臺產生過切。
[0023]步驟6)中，輔助支撐體的作用是增加零件剛性。輔助支撐體的支撐面與零件已加工好的一面緊密貼合適應。
[0024]步驟7)中，加工零件另一面的本體到設計尺寸是指除輔助體與剩余的工藝凸臺夕卜，完全加工零件到設計尺寸。從步驟4)到步驟7)，保證剩余的工藝凸臺通過輔助體與零件本體可靠連接。
[0025]步驟8)中，所述余量為0.1mm。步驟8)中，數控編程要以輔助體為毛坯體，以未加工零件面為加工體，加工參數留0.1mm余量，以供最后修整到設計尺寸。
[0026]步驟9)中，修掉零件上殘余的輔助體是指采用銼刀修挫殘余的輔助體至零件設計尺寸。
[0027]本發明的曲面零件的加工方法，根據曲面零件的特點，設計制作能就鵝考裝夾的工藝凸臺，并在工藝凸臺上加工輔助體，使其一端與加工零件的本體相連，一般與剩余的工藝凸臺相連，在零件本體加工至設計尺寸之后，再加工輔助體，后斷開輔助體與剩余的工藝凸臺，修正殘余的輔助體以完成加工；該方法以輔助體為過渡，方便數控編程及去除工藝凸臺，去除工藝凸臺后，零件表面無加工缺陷，加工精度高；提供了一種通用的曲面零件的工藝凸臺制作及去除指導，尤其實現了無可供裝夾基準面的復雜曲面或不規則曲面零件的加工，加快了工藝編制速度，提高了數控編程與加工效率。
[0028]本發明的曲面零件的加工方法，對無安裝基準、不規則曲面零件的加工有較強的指導意義，可極大的方便此類零件的工藝編制與裝夾、加工，提高數控編程與加工效率，極大地增加零件加工成品率，縮短產品的生產周期，減低生產成本，具有較廣泛的推廣應用價值。
【附圖說明】
[0029]圖1為實施例1中不規則曲面零件裝夾在加工工裝上的結構示意圖；