大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装及加工方法

技术领域

本发明涉及半封闭式舱段壳体夹装工装及加工方法，属于航天机械加工件技术领域。

背景技术

随着航空航天工业的快速发展，对飞行器的性能和可靠性提出了更高的要求，且深刻影响着航空航天产品的设计理念。为了追求更高的强度，提高其可靠性，飞航导弹大型舱段类零件正逐步向整体封闭式结构转变，即舱段的舱体、底遮板和尾罩铸造合为一个整体。大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体属于复杂结构机械加工件，存在外形结构复杂、尺寸大，内腔加工深度大的特点，由于半封闭式结构特点，加工时颤动大、效率低，易在加工过程中和加工后出现变形情况，不仅生产效率低，而且加工精度一致性难以保证。

因此，亟需提出大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装及加工方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明研发解决舱体加工过程中因震动造成的效率低，易变形的问题。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。

本发明的技术方案：

大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装，包括底座、三角支架、调整螺栓、护体和安装板，所述三角支架可拆卸安装在底座的上部，三角支架侧面设置有安装板，安装板上加工有若干螺纹孔，调整螺栓的一端与护体转动连接，调整螺栓的另一端通过螺纹孔与安装板螺纹连接。

优选的：三角支架为直角三角形，三角支架的一条直角边与底座通过螺栓连接，三角支架的另一条直角边与安装板焊接。

优选的：安装板上加工有2N个阵列布置的螺纹孔，N为自然数，螺纹孔对称设置在三角支架的两侧。

优选的：四个所述大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装圆周阵列布置，大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体包括舱体、底遮板和尾罩，舱体的一端设置有底遮板，舱体的另一端设置有圆周阵列布置的四个尾罩，护体为弧形，护体与尾罩对应设置。

大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体加工方法，包括以下步骤：

步骤一：划线确定粗加工基准，对舱体内腔外形、底遮板及尾罩进行划线确定余量分布情况，初步确定粗加工基准；

步骤二：根据粗加工基准及舱体余量分布情况，针对舱体调平前后端面、底遮板，并兼顾4个象限处尾罩的厚度，确定中心基准轴线，按划线找正并加工粗加工基准；

步骤三：按粗加工后基准进行壁厚测量，兼顾舱体外形面壁厚及尾罩处壁厚，确定余量分布是否均匀，并判断是否需要进行借量调整，明确最终加工基准；

步骤四：粗加工舱体外形内腔；

步骤五：利用舱体加工基准进一步粗加工尾罩、底遮板；

步骤六：利用振动时效机进行振动时效处理；

步骤七：半精加工舱体外形内腔，对时效后舱体圆度进行测量，确保满足加工余量要求；

步骤八：半精加工尾罩、底遮板，采用加长型刀柄一次装夹找正完成加工；

步骤九：振动时效处理，并进一步监测半精加工后舱体变形情况，测量圆度、垂直度形位尺寸，去除应力过程中易变性；

步骤十：精加工舱体外形；

步骤十一：采用所述的大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装，将四个大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装与尾罩对应设置，旋转调整螺栓使护体顶紧舱体，精加工舱体内腔；

步骤十二：荧光检测并终检舱体所有尺寸，合格后入库。

优选的：步骤二中，粗加工余量3mm；

步骤四中，外形内腔均匀留量2mm，主轴转速为2500r/min，进给率为1000mm/min，切削深度1mm；

步骤五中，均匀留量2mm，主轴转速为2000r/min，进给率为800mm/min，切削深度1mm；

步骤六中，利用振动时效机进行振动时效处理1次，持续时间40min；

步骤七中，内腔、外形均留量1mm，主轴转速为2800r/min，进给率为1200mm/min，切削深度1mm；

步骤八中，主轴转速为2500r/min，进给率为1000mm/min，切削深度1mm；

步骤九中，振动时效处理1次，持续时间40min；

步骤十中，通过车削参数不断优化摸索，对外形面精车过程共进行3次翻面，每次车削量控制在0.3mm之内；

步骤十一中，主轴转速为3000r/min，进给率为1500mm/min，切削深度0.5mm。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明提高了整体式的大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体加工效率及加工稳定性；

2、本发明通过设计制造了防变形控制工装，实现辅助支撑及变形控制作用，保证产品质量，结构精巧、实用，成本低。

附图说明

图1是大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装的结构示意图；

图2是大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体的结构示意图；

图3是图2中A向的结构示意图；

图4是大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装的局部结构示意图。

图中：1-底座，2-三角支架，3-调整螺栓，4-护体，5-安装板，11-舱体，12-底遮板，13-尾罩。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

具体实施方式一：结合图1-4说明本实施方式，本实施方式的大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装，包括底座1、三角支架2、调整螺栓3、护体4和安装板5，所述三角支架2可拆卸安装在底座1的上部，三角支架2侧面设置有安装板5，安装板5上加工有若干螺纹孔，调整螺栓3的一端与护体4转动连接，调整螺栓3的另一端通过螺纹孔与安装板5螺纹连接。

三角支架2为直角三角形，三角支架2的一条直角边与底座1通过螺栓连接，三角支架2的另一条直角边与安装板5焊接。

安装板5上加工有2N个阵列布置的螺纹孔，N为自然数，螺纹孔对称设置在三角支架2的两侧。

四个所述大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装圆周阵列布置，大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体包括舱体11、底遮板12和尾罩13，舱体11的一端设置有底遮板12，舱体11的另一端设置有圆周阵列布置的四个尾罩13，护体4为与舱体11侧面对应的弧形，护体4与尾罩13对应设置；使用过程中，通过加工中心在线检测探头监测4个象限处尾罩变形量，通过调整调整螺栓3顶住随形的护体，使之与舱体、尾罩外形贴合，有效防止壳体加工过程中震颤过大，控制舱体变形量，提高加工效率。

具体实施方式二：结合图1-4说明本实施方式，本实施方式的大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体加工方法，本实例大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体是某型号弹上重要产品，外圆直径a为880mm，总高b为600mm，舱体典型壁厚为3mm，尾罩典型壁厚为5mm。

以下大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体简称舱体，包括以下步骤：

步骤一：划线确定粗加工基准，对舱体内腔外形、底遮板及尾罩进行划线确定余量分布情况，初步确定粗加工基准；

步骤二：根据粗加工基准及舱体余量分布情况，针对舱体调平前后端面、底遮板，并兼顾4个象限处尾罩的厚度，确定中心基准轴线，按划线找正并加工粗加工基准，余量3mm；

步骤三：按粗加工后基准进行壁厚测量，兼顾舱体外形面壁厚及尾罩处壁厚，确定余量分布是否均匀，并判断是否需要进行借量调整，明确最终加工基准；

步骤四：粗加工舱体外形内腔；外形内腔均匀留量2mm，主轴转速为2500r/min，进给率为1000mm/min，切削深度1mm；

步骤五：利用舱体加工基准进一步粗加工尾罩、底遮板；均匀留量2mm，主轴转速为2000r/min，进给率为800mm/min，切削深度1mm；

步骤六：利用振动时效机进行振动时效处理；利用振动时效机进行振动时效处理1次，持续时间40min；

步骤七：半精加工舱体外形内腔，对时效后舱体圆度进行测量，确保满足加工余量要求；内腔、外形均留量1mm，主轴转速为2800r/min，进给率为1200mm/min，切削深度1mm；

步骤八：半精加工尾罩、底遮板，采用加长型刀柄一次装夹找正完成加工；主轴转速为2500r/min，进给率为1000mm/min，切削深度1mm；

步骤九：振动时效处理，振动时效处理1次，持续时间40min；并进一步监测半精加工后舱体变形情况，测量圆度、垂直度等形位尺寸，去除应力过程中易变性，未经加工座准备，摸索舱体变形规律，如表一所示：

表一：振动时效去应力变形规律

振动时效时间40min时，去应力效果最为明显，时效后圆度变形量最大。

步骤十：精加工舱体外形；通过车削参数不断优化摸索，对外形面精车过程共进行3次翻面，每次车削量控制在0.3mm之内；

步骤十一：采用大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装，包括底座1、三角支架2、调整螺栓3、护体4和安装板5，所述三角支架2可拆卸安装在底座1的上部，三角支架2侧面设置有安装板5，安装板5上加工有若干螺纹孔，调整螺栓3的一端与护体4转动连接，调整螺栓3的另一端通过螺纹孔与安装板5螺纹连接。

三角支架2为直角三角形，三角支架2的一条直角边与底座1通过螺栓连接，三角支架2的另一条直角边与安装板5焊接。

安装板5上加工有2N个阵列布置的螺纹孔，N为自然数，螺纹孔对称设置在三角支架2的两侧。

四个所述大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装圆周阵列布置，大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体包括舱体11、底遮板12和尾罩13，舱体11的一端设置有底遮板12，舱体11的另一端设置有圆周阵列布置的四个尾罩13，护体4为与舱体11侧面对应的弧形，护体4与尾罩13对应设置

将四个大型铸造铝合金半封闭式舱段壳体夹装工装与尾罩对应设置，旋转调整螺栓使护体顶紧舱体，精加工舱体内腔，主轴转速为3000r/min，进给率为1500mm/min，切削深度0.5mm；提出一种防止舱体、尾罩变形控制装夹方案，辅助支撑舱体外形位置，提高舱段整体刚性，防止加工过程中尾罩向外让刀，保证外形加工过程中稳定性，余量较少，不稳定，用夹具提高刚性；

步骤十二：荧光检测并终检舱体所有尺寸，合格后入库。

需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。