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，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、粗加工后殘余應力的去除和均化方法，解決了主要依靠實踐經驗進行工藝決策，針對具體工件采用無進給反復光銑、變形校正等工藝手段實現產品加工的問題，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
【技術領域】
[0001]本發明屬于機械加工領域，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】
[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臨界值等方面比鉚接結構優良的特點，在航空航天上得到廣泛的應用。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);多框板材件具有結構復雜、壁薄、變厚度、協調要求較高等特點，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，易發生變形，嚴重制約了生產進度和制造質量。
[0003]目前，鋁合金多框板材件的生產加工主要依靠實踐經驗進行工藝決策，針對具體工件采用無進給反復光銑、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到減少變形的目的，校形后存在內應力甚至裂紋等缺點。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發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量。
[0005]為實現上述目的，按照本發明的一個方面，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，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的機械加工。
[0006]優選地，人工時效處理時的加熱溫度110±5°C，保溫時間2?3小時。
[0007]優選地，冷鍛時多框板材件四周設置擋板，并且擋板厚度比多框板材件厚度小
I?L 5mm。
[0008]優選地，還包括多框板材件的裝夾方案的優化:板材件在進行機械加工的裝夾時，在多框板材件表面設置兩排壓板，兩排壓板對稱設置，每排壓板中相鄰兩個壓板的間隔均勻。
[0009]優選地，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，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果:本發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、粗加工后殘余應力的去除和均化方法，解決了主要依靠實踐經驗進行工藝決策，針對具體工件采用無進給反復光銑、變形校正等工藝手段實現產品加工的問題，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為單框內部走刀路線示意圖。
【具體實施方式】
[0014]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構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、粗加工后殘余應力的消除與均勻化方法、裝夾方案的優化、走刀路徑策略及多框板材件加工，變形控制內容為粗加工后殘余應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。冷鍛時多框板材件四周設置擋板，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的機械加工。。人工時效熱處理參數按照加熱溫度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力的消除與均勻化方法內容中，粗加工淬火后必須在1.5小時內完成冷鍛，控制熱處理后的硬化現象，冷鍛可在液壓機或水壓機上完成。
[0019](2)裝夾方案的優化:
[0020]根據多框板材件結構特點，在多框板材件表面均勻設置壓板，壓板為對稱設置的兩排，壓板總數量為偶數個，且壓緊力適當。如圖1所示，在多框板材件表面均勻設置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。精加工時側壁加工余量盡量小,框底加工余量適當增大。各單框加工的走刀路徑按從外到內的走刀路線加工。
[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力；
[0030](1.3)框側面和底面加工面余量分別均勻一致，側面余量略小于底面余量。精加工時側壁加工余量盡量小，框底加工余量適當增大。
[0031](2)裝夾方案的優化:
[0032]多框板材件采用不同的裝夾方案、裝夾位置對殘余應力應變有較大的影響，合適的裝夾能使殘余應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)每個單框底面和側壁的銑削加工采用從外向內的走刀路徑；
[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]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
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，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的機械加工。
2.根據權利要求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.根據權利要求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置擋板，并且擋板厚度比多框板材件厚度小I?1.5mm。
4.根據權利要求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化:板材件在進行機械加工的裝夾時，在多框板材件表面設置兩排壓板，兩排壓板對稱設置，每排壓板中相鄰兩個壓板的間隔均勻。
5.根據權利要求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 優先權日:2014年11月24日
【發明者】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