本發(fā)明涉及焊接技術(shù)及機械加工領(lǐng)域，特別是薄壁板材焊接件表面的加工變形控制方法和壁厚及肋板厚度尺寸控制的加工方法。

背景技術(shù)：

如圖1所示是某型航空發(fā)動機混合器機匣重要零件——殼體壁前段，該零件為回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，零件材料為TC2，在零件的外圓有180條薄壁肋板，零件兩端內(nèi)圓直徑為Φ845.5H11(+0.56 0)、Φ805H11(+0.56 0)，大端壁厚1.8+0.2-0.1，小端壁厚1.6+0.2-0.1，180條肋厚1.6+0.15-0.10，控制兩肋間槽壁厚0.9+0.25-0.10，長度165mm，內(nèi)圓及180條肋上表面粗糙度為非加工表面，Ⅲ級焊縫，允許沿母線用兩條焊縫對接焊成。

該殼體壁前段屬典型的薄壁零件，剛性差，易變形，在裝夾中受壓緊易變形，不易保證零件的加工質(zhì)量。在工藝設(shè)計時，首先應(yīng)解決變形對精度的影響問題，這里特別強調(diào)要注意焊接變形和切削變形對精度的影響。

零件采用板材焊接后進行表面加工，現(xiàn)有的加工方法為：領(lǐng)料→激光下料→銑坡口→酸洗→氬弧焊→X射線檢驗→鉗工→滾圓→校圓→車加工→銑加工槽→打毛刺→標(biāo)印→終檢。現(xiàn)行加工方法對于大口徑薄壁板材加工焊接變形及車、銑機械加工工藝產(chǎn)生的變形量難以控制，其主要機械加工部分無法滿足設(shè)計要求。該類零件機械加工時產(chǎn)生軸向壓緊力，產(chǎn)生壓緊變形，因重復(fù)定位而引起零件表面余量分配不均容易產(chǎn)生的加工誤差,對于高精度薄壁零件,現(xiàn)行加工工藝無法滿足加工要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種薄壁多肋鈦合金零件的加工方法和裝置，零件裝卸方便、可靠，能夠很好地控制零件的焊接變形，保證零件與模具貼合間隙，直接滿足后續(xù)機加部分的要求，解決大直徑薄壁鈑金零件車加工尺寸問題，降低工人的勞動強度，提高零件的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的效率。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種薄壁多肋鈦合金零件的加工方法，包括滾圓和校圓，校圓后的板材加工包含以下工序：熱脹形→吹砂→酸洗→車大端邊→車小端邊。

進一步所述滾圓和校圓之間還包括以下工序：酸洗→氬弧焊→X射線檢驗。

更進一步，所述車小端邊后包括以下工序：精車上下端外型面→精銑槽→切邊。

一種用于薄壁多肋鈦合金零件加工方法的熱脹形夾具，包括底板，底板上方有脹瓣，脹瓣內(nèi)側(cè)為脹芯，脹瓣上端面設(shè)置有上限位環(huán)，脹芯下端面與底板之間且位于底板上有下限位環(huán)，脹芯上端面與壓板相連。

采用上述熱脹形夾具的熱脹形加工方法時，熱脹形的脹形溫度為700～730℃，主缸壓力為5～10MPa，液壓缸下行速度為60mm/min，到達脹形溫度后，保溫30min后將壓頭下壓，按每隔5min壓頭下壓20mm，下壓完成后保溫保壓1h后隨爐冷卻。

完成上述工序后，采用校形模具對熱脹形后的零件校形，要求零件與校形模具貼合間隙≤0.2mm。校正模具為一型胎，檢測并校正零件與型胎貼合間隙，型胎表面強化處理。

一種用于上述薄壁多肋鈦合金零件加工方法的車大端邊夾具，包括型芯和壓緊板。

采用上述車大端邊夾具的車大端邊加工方法：脹緊并找正夾具后，將零件套入夾具，打表找正零件，將壓緊板壓零件上端面，保證零件與夾具型面壓實后車大端邊。

一種用于上述薄壁多肋鈦合金零件加工方法的車小端邊夾具，包括帶底座型芯，帶底座型芯外側(cè)周向有壓緊套圈，帶底座型芯上端依次為壓板和蓋板。

采用上述車小端邊夾具的車小端邊加工方法：將零件放入帶底座型芯上，用壓緊套圈壓緊零件大端，找正零件，車小端，然后蓋上壓板和蓋板并壓緊。

本發(fā)明設(shè)計的熱脹型夾具中包含脹芯、脹瓣、限位零件的上限位環(huán)、下限位環(huán)、壓板及底板。將零件安裝在熱脹型夾具中，調(diào)整脹型參數(shù)。零件熱脹型完成后，將零件固定在校形模具上，檢查零件與模具貼合間隙≤0.2，再利用車加工夾具可直接滿足后續(xù)加工的要求。本發(fā)明采用上述夾具的具體實施方法可概述為：鉗工→校圓→熱脹型→吹砂→酸洗→車大端邊→車小端邊→測量→精車上下端外型面→精銑槽→切邊→鉗工。

本發(fā)明可解決大直徑薄壁鈑金零件的焊接變形，同時降低了工人的勞動強度，減少了零件的加工周期，提高零件的生產(chǎn)效率；本發(fā)明解決了薄壁鈑金零件裝夾中受壓緊易變形，有效控制了大、小端內(nèi)外圓直徑、槽處壁厚及肋板壁厚尺寸要求，保證了零件加工質(zhì)量。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的零件示意圖；

圖2為圖1中A-A截面示意圖；

圖3為本發(fā)明的熱脹型夾具示意圖；

圖4為本發(fā)明的校形模具示意圖；

圖5為本發(fā)明的車大端夾具示意圖；

圖6為本發(fā)明的車小端夾具示意圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，為待加工零件的結(jié)構(gòu)示意圖，零件為回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，零件材料為TC2，在零件的外圓有180條薄壁肋板，零件兩端內(nèi)圓直徑為Φ845.5H11(+0.56 0)、Φ805H11(+0.56 0)，大端壁厚1.8+0.2-0.1，小端壁厚1.6+0.2-0.1，180條肋厚1.6+0.15-0.10，控制兩肋間槽壁厚0.9+0.25-0.10，長度165mm，內(nèi)圓及180條肋上表面粗糙度為非加工表面，Ⅲ級焊縫。殼體壁前段加工分焊接和機加兩個階段，本發(fā)明通過分析該零件的加工工藝性、材料性能特點，制定出了滿足加工精度要求的夾具及方法，解決了該鈦合金高精度薄壁零件加工瓶頸。

首先必須控制焊接變形，保證焊接質(zhì)量，無尖頭或凹陷產(chǎn)生。對于主要表面的加工，內(nèi)圓尺寸、壁厚及肋板厚度尺寸要求，在加工過程中很容易變形，加工過程中壁厚及肋板壁厚尺寸控制，必須控制夾緊力、切削力的大小，需設(shè)計合理的工裝支持，滿足設(shè)計要求。

為達到上述目的，設(shè)計加工方法如下：

領(lǐng)料→激光下料→銑坡口→酸洗→氬弧焊→X射線檢驗→滾彎→酸洗→氬弧焊→X射線檢驗→鉗工→校圓→熱脹型→吹砂→酸洗→車大端邊→車小端邊→測量→精車上下端外型面→精銑槽→切邊→鉗工→標(biāo)印→終檢→包裝入庫。

為配合上述加工方法，設(shè)計了如圖3～6所示的專用夾具。

如圖3所示的熱脹形夾具，包括底板1，底板1上方有脹瓣3，脹瓣3內(nèi)側(cè)為脹芯5，脹瓣3上端面設(shè)置有上限位環(huán)4，脹芯5下端面與底板1之間且位于底板1上有下限位環(huán)6，脹芯5上端面與壓板7相連。調(diào)整夾具中脹芯5軸向移動，通過上限位環(huán)4和下限位環(huán)6進行限位，扇形脹瓣3脹緊零件，調(diào)整脹芯5的作用，熱校正零件焊接變形。零件熱脹形完成后，將零件固定在校形模具上，如圖4所示，檢查零件與模具貼合間隙≤0.2mm，對貼合間隙不合格處進行校正。調(diào)用車削夾具，如圖5所示，車大端時將工件套入工裝夾具后，用壓緊板壓工件上端面，車小端調(diào)用圖6所示工裝夾具，確保加工時不產(chǎn)生軸向壓緊力，避免產(chǎn)生壓緊變形。既有利于零件找正，又采用沿軸線方向壓緊。再利用校正裝夾的方法，避免定位誤差而引起零件表面余量分配不均產(chǎn)生的加工誤差，消除復(fù)映誤差。

現(xiàn)對本發(fā)明的關(guān)鍵工序說明如下：

1)熱脹形

①涂涂料，清洗毛料表面及模具；②安裝模具，正確安裝模具及固定零件，將模具放在設(shè)備底座中心并插好熱電偶；③熱脹形，脹形參數(shù)：溫度700～730℃，主缸壓力5～10MPa，液壓缸下行速度60mm/min，到達脹形溫度后，保溫30min后將壓頭下壓按每隔5min壓頭下壓20mm至設(shè)備顯示高度為指定高度，保溫保壓1h后隨爐冷卻；④檢驗，零件表面與超過板材負差之半的劃傷，壓坑等缺陷，將零件固定在校形模具上，零件與模具貼合間隙≤0.2mm，如圖3所示。

2)車大端邊

①調(diào)用車削夾具，按照圖5所示裝夾夾具與零件，夾具找正端面與外圓跳動在0.05mm內(nèi)，套入零件后再打表零件將其找正到0.1mm內(nèi)；②將零件套入夾具型芯后，用壓緊板壓零件上端面，將零件與夾具型芯型面壓實，保證圓周面不滑動，車大端內(nèi)徑Φ849.8+0.5 0尺寸到位(留余量)。

3)車小端邊

①調(diào)用夾具，按照圖6所示裝夾夾具與零件，夾具找正端面跳動與外圓跳動在0.05mm內(nèi)，套入零件后再打表零件將其找正到0.1mm內(nèi)；②將零件套入夾具后，將零件與夾具型面壓實，再用壓緊套圈9壓緊工件外表面；③切邊，保證尺寸Φ799.6+0.56 0；④裝上蓋板工裝。

4)精車上下端外型面，精銑槽

按圖6所示裝夾進行精車上下端外型面及精銑槽工序，達到最終設(shè)計尺寸。