[发明专利]一种复杂薄壁变厚度大口盖的精确加工方法

说明书

本发明公开了一种复杂薄壁变厚度大口盖的精确加工方法，其包括：根据大口盖几何参数，模拟展平，并计算出最小毛坯；根据大口盖的具体结构及尺寸，设计并制作热压成型所需的工装凹凸模具；采用合模热压成型的方法将大口盖热压成型；采用化学铣切的方法腐蚀加工大口盖内型面上的减重腔；根据大口盖的具体结构及尺寸，设计并制作大口盖机械加工所需的随形工装；采用随形工装装夹固定大口盖，并用固体石蜡填入大口盖与工装之间的间隙，使其粘合为一体；采用五轴数控加工中心将大口盖精加工成型。本发明有效控制并减小了大尺寸薄壁件机械加工过程中的振动与变形，明显提高了大口盖的型面和尺寸精度。

技术领域

本发明属于机械与钣金加工技术领域，具体涉及一种复杂薄壁变厚度大口盖的精确加工方法。

背景技术

目前，在航空航天领域，随着各类飞行器、弹体对机动性、负载能力的要求越来越高，其结构也对轻量化、高强度提出了更高的要求，大型复杂变厚度薄壁件越来越多的应用于航空航天领域，例如飞机机翼、机身壁板、变厚度蒙皮等。然而由于该类零件集合了大尺寸、薄壁、变厚度等诸多难点，加工过程中零件振动明显、变形较大，尺寸和型面精度均不易保证，一直困扰着其在航空航天领域的大规模推广应用。

现阶段该类零件在加工制造过程中，一部分采用先在平板状态下加工减重腔等特征，再利用传统的折弯或圈圆等冷成形手段加工而成，该方法由于零件尺寸较大且壁厚较薄，加工过程中零件由于应力释放变形较大，壁厚均匀性无法保证，且成型型面精度低，合格率较低；一部分采用先将零件弯曲成型，再用五轴数控加工中心加工减重腔等相关特征，数控加工难度大，并且薄壁零件由于变形无法和工装紧密贴合，加工过程中振动明显，变形较大，尺寸精度不易保证，严重影响了型号产品的进度。

发明内容

本发明是针对现有的复杂薄壁变厚度大口盖，由于其尺寸较大且壁厚较薄，在零件的加工过程中振动明显且变形较大的问题，提供了一种该类复杂薄壁变厚度大口盖的精确加工方法，可有效解决薄壁大口盖在加工过程中振动明显、变形较大的问题，进一步提高大口盖的尺寸和型面精度。

本发明的复杂薄壁变厚度大口盖的精确加工方法包括：步骤一，根据所需大口盖的具体结构，采集原始的几何参数，然后利用三维建模软件构建该大口盖的三维模型，并对其进行模拟展平，根据展平后的参数计算出能够包络该大口盖的最小毛坯尺寸；步骤二、根据大口盖的具体结构及尺寸，设计并制作热压成型所需的工装凹凸模具；步骤三、采用合模热压成型的方法制作大口盖粗胚；步骤四、采用化学铣切的方法腐蚀加工大口盖粗胚内型面上的减重腔；步骤五、根据大口盖的具体结构及尺寸，设计并制作大口盖机械加工所需的随形工装；步骤六、采用随形工装装夹固定大口盖，并用固体石蜡填入大口盖与工装之间的间隙，使其粘合为一体；步骤七、采用五轴数控加工中心将大口盖精加工成型。

优选所述步骤三中，根据零件的材料和厚度，合模热压时将温度控制在300～350℃之间，热压时上下模合模时间控制在30min。

优选所述步骤四中，首先将大口盖零件清洗除油，并在其内外表面涂覆能够抵抗腐蚀溶液作用的可剥性保护涂料，经室温固化后进行刻形，根据大口盖内型面上减重腔的位置和尺寸，将涂覆于减重腔部位的保护涂料刻形剥去，然后把大口盖零件浸入腐蚀溶液中，对裸露的减重腔表面进行腐蚀加工。

优选所述步骤六中，在大口盖与随形工装装夹之后，先通过电烤枪辅助加热的方式将固体石蜡软化，然后将软化的石蜡填入大口盖与工装之间预留的间隙，填满周圈一圈，待室温下石蜡固化之后将大口盖与随形工装粘合为一体。

优选所述步骤七中，利用UG8.0三维数控加工模块，对大口盖外形特征进行精加工编程，采用五轴数控加工中心精加工大口盖，保证相对应的尺寸精度。

优选所述大口盖的材质为5A06铝合金板材。

优选所述大口盖展平状态的长宽厚尺寸分别为1600×750×3mm。