一种薄壁罩体加工方法及加工辅助工装与流程

1.本发明属于薄壁罩体加工制造领域，具体涉及一种tc4钛合金薄壁罩体加工方法及加工辅助工装。
2.本发明属于战略性新型产业目录之3 新材料产业中的3.2 先进结构材料产业重点方向下3.2.1 高品质特种钢铁材料钛及钛合金薄扳。


背景技术：

3.本发明所述薄壁罩体的整体结构为罩体形状，材料为tc4，外径和高度约400mm，内壁最薄处只有3mm。其内腔有环形凸台需要加工，且精度要求较高。由于tc4钛合金的一些物理力学性能给切削加工带来了较大的难度，加工时在径向力的作用下容易产生弯曲变形，引起振动，加大刀具磨损并影响零件的精度。


技术实现要素：

4.为了解决现有的技术问题，本发明提供一种tc4钛合金薄壁罩体加工方法及加工辅助工装，零件加工时需要粗精分开，结合多次真空去应力，以减少加工变形对精度的影响，并辅助使用工装增强刚性完成加工。
5.本发明的目的是以下述方式实现的：一种薄壁罩体加工辅助工装，包括上固定环、工装本体、下固定环和底板，工装本体和底板通过螺栓组螺接固定，进行底部限位固定，工件置于工装本体内，工装本体底部与工件之间设下固定环，工装本体上部与工件之间预留间隙，间隙内填充石蜡，工装本体顶部使用上固定环固定口部。
6.上固定环、工装本体、下固定环及底板均采用q345b进行焊接、机械加工而成。
7.所述石蜡熔点为84-87℃的石蜡。
8.所述螺栓组包括螺栓、平垫圈、弹簧垫圈、螺母，螺栓依次穿过底板、下固定环、平垫圈、弹簧垫圈，与螺母螺纹连接。
9.工装本体上部与工件之间的预留间隙为10mm。
10.一种薄壁罩体加工方法，包括以下步骤，工序1：毛坯成型，粗加工并真空退火，退火温度200-250℃，保温时间8-10h，空冷；工序2：半精加工去除余量；工序3：真空退火，退火温度200-250℃，保温时间8-10h，空冷；工序4：精车外型到位；工序5：钳工装配辅助工装，所述辅助工装上述辅助工装；工序6：精车内腔尺寸成；工序1、工序2、工序4及工序6使用硬质合金刀片切削加工，切削参数：线速度80m/min，吃刀量0.05-0.1mm/转。
11.相对于现有技术，本发明针对tc4钛合金特殊的加工特性，选择合适的硬质合金刀
具及切削参数以完成工件的粗精加工；针对零件加工过程中产生应力造成的工件变形，在加工过程中实施两次真空热处理退火；针对精加工过程中由于壁薄造成加工振刀等问题，通过设计专用的辅助增强工装，在辅助工装与工件之间使用石蜡增强工件的刚性，解决了精加工过程中各种振刀、变形问题。
12.本发明设计的工艺路线合理，有效，加工结果能够满足工件技术要求；本发明采用的辅助工装，创新性地提出了一种使用石蜡增强工件刚性的加工工艺方法，结构简单，容易实施，成本较低。
附图说明
13.图1是本发明的工艺流程图。
14.图2是本发明的薄壁罩体与辅助工装的装配结构示意图。
具体实施方式
15.如图1所示，一种薄壁罩体加工方法，包括以下步骤，工序1：毛坯成型，粗加工并真空退火，退火温度200-250℃，保温时间8-10h，空冷；工序2：半精加工去除余量；工序3：真空退火，退火温度200-250℃，保温时间8-10h，空冷；工序4：精车外型到位；工序5：钳工装配辅助工装；工序6：精车内腔尺寸成；工序1、工序2、工序4及工序6使用硬质合金刀片切削加工，切削参数：线速度80m/min，吃刀量0.05-0.1mm/转。
16.工序1和工序3真空去应力退火参数如下：200-250℃，保温时间8-10h，空冷，可有效降低切削过程中产生的应力，保证产品精度要求。实施两次真空热处理退火，可以减小工件加工过程中产生的应力而造成工件变形的影响。
17.如图2所示，工序5中辅助工装包括上固定环1、工装本体3、下固定环4和底板5，工装本体3和底板5通过螺栓组6螺接固定，进行底部限位固定，工件11置于工装本体3内，工装本体3底部与工件11之间设下固定环4，工装本体3上部与工件11之间预留间隙，间隙内填充石蜡2，工装本体3顶部使用上固定环1固定口部。安装完成之后就可以进行工件11内部特征的精加工。
18.上固定环1、工装本体3、下固定环4及底板5均采用q345b进行焊接、机械加工而成。
19.所述石蜡2熔点为84-87℃，石蜡2型号为tp-85b。在精加工过程，切削以及切削液会将绝大部分的热量带走，经过实际测温，工件表面温度几乎维持在室温，不会造成石蜡的融化。
20.如图2，辅助工装也是呈罩体形状，作用就是将工件整体包裹其中，将工件装配在辅助工装内，工件与辅助工装之间留有10mm间隙，中间填充石蜡做为辅助支撑，可有效增强工件整体刚性，解决精加工刀具振动及工件变形问题。
21.螺栓组6包括螺栓7、平垫圈8、弹簧垫圈9、螺母10，螺栓7依次穿过底板5、下固定环4、平垫圈8、弹簧垫圈9，与螺母10螺纹连接。增加了螺纹防松措施，螺纹防松是指增加平垫
圈8及弹簧垫圈9后，螺栓的连接更为牢固，防止使用过程中螺栓脱落，增强了底板5与工装本体3的连接强度。
22.本发明设计的工艺路线合理、有效，加工结果能够满足工件技术要求；本发明采用的辅助增强工装，创新性地提出使用石蜡增强工件刚性的加工工艺方法，结构简单，实施容易，成本较低，可以顺利完成tc4薄壁罩体零件的生产，方法简单、可靠且稳定。
23.以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以做出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。


技术特征：
1.一种薄壁罩体加工辅助工装，其特征在于：包括上固定环（1）、工装本体（3）、下固定环（4）和底板（5），工装本体（3）和底板（5）通过螺栓组（6）螺接固定，进行底部限位固定，工件（11）置于工装本体（3）内，工装本体（3）底部与工件（11）之间设下固定环（4），工装本体（3）上部与工件（11）之间预留间隙，间隙内填充石蜡（2），工装本体（3）顶部使用上固定环（1）固定口部。2.根据权利要求1所述一种薄壁罩体加工辅助工装，其特征在于：上固定环（1）、工装本体（3）、下固定环（4）及底板（5）均采用q345b进行焊接、机械加工而成。3.根据权利要求1所述一种薄壁罩体加工辅助工装，其特征在于：所述石蜡（2）熔点为84-87℃的石蜡。4.根据权利要求1所述一种薄壁罩体加工辅助工装，其特征在于：所述螺栓组（6）包括螺栓（7）、平垫圈（8）、弹簧垫圈（9）、螺母（10），螺栓（7）依次穿过底板（5）、下固定环（4）、平垫圈（8）、弹簧垫圈（9），与螺母（10）螺纹连接。5.根据权利要求1所述一种薄壁罩体加工辅助工装，其特征在于：工装本体（3）上部与工件（11）之间的预留间隙为10mm。6.一种薄壁罩体加工方法，其特征在于：包括以下步骤，工序1：毛坯成型，粗加工并真空退火，退火温度200-250℃，保温时间8-10h，空冷；工序2：半精加工去除余量；工序3：真空退火，退火温度200-250℃，保温时间8-10h，空冷；工序4：精车外型到位；工序5：钳工装配辅助工装，所述辅助工装采用权利要求1-5任一所述辅助工装；工序6：精车内腔尺寸成；工序1、工序2、工序4及工序6使用硬质合金刀片切削加工，切削参数：线速度80m/min，吃刀量0.05-0.1mm/转。

技术总结
本发明公开一种薄壁罩体加工方法及加工辅助工装，针对TC4钛合金特殊的加工特性，选择合适的硬质合金刀具及切削参数以完成工件的粗精加工；针对零件加工过程中产生应力造成的工件变形，在加工过程中实施两次真空热处理退火；针对精加工过程中由于壁薄造成加工振刀等问题，通过设计专用的辅助增强工装，在辅助工装与工件之间使用石蜡增强工件的刚性，解决了精加工过程中各种振刀、变形问题。加工辅助工装包括上下固定环、工装本体和底板，工装本体和底板通过螺栓组螺接固定，进行底部限位固定，工件置于工装本体内，工装本体底部与工件之间设下固定环，工装本体上部与工件之间预留间隙，间隙内填充石蜡，工装本体顶部使用上固定环固定口部。定环固定口部。定环固定口部。


技术研发人员：屈贺威 王廷军 梁卫和 李世广 蒲科锦 杨鹏辉
受保护的技术使用者：中国船舶集团有限公司第七一三研究所
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/3