一种L型薄壁异型件的加工方法

技术领域

本发明涉及薄壁异型件加工技术领域，具体涉及一种L型薄壁异型件的加工方法。

背景技术

叶片样板、叶盆样板和叶背样板用于检测压气机叶轮型面尺寸偏离程度，其长度和宽度尺寸比厚度尺寸大很多，为L型薄壁异型零件，其空间尺寸及形位公差要求较高，在机械加工过程中容易受力变形、受热变形、受残余应力变形而导致变形超差，并且在直角处易受加工残余应力或热处理应力集中而产生裂纹。此外，现有的L型薄壁异型件加工方法一般需要根据其内外形尺寸设计专用的机械加工及热处理工装，且对工装设计要求较高，同时工装无法通用，导致L型薄壁异型件的加工周期长，制造成本高。

因此，存在对L型薄壁异型件的加工方法进行改进的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有L型薄壁异型件加工方法存在的零件易变形超差且直角处容易产生裂纹、需设计专用工装、以及加工周期长、制造成本高的缺陷，而提供一种L型薄壁异型件的加工方法。

本发明的技术方案是：

一种L型薄壁异型件的加工方法，其特殊之处在于包括以下步骤：

步骤1，根据需要获得的L型薄壁异型件的外形尺寸，创建L型薄壁异型件的三维数字模型；

步骤2，根据所绘制的三维数字模型，以直角拐点为基准点，将三维数字模型的长宽高厚都延长并保留L型薄壁异型件的轮廓线，再上下镜像复制并周向旋转180°，形成回字形工艺体模型；

步骤3，根据所形成的回字形工艺体模型，加工回字形工艺体；

步骤4，根据回字形工艺体模型上的L型薄壁异型件的轮廓线生成加工路线，通过数控加工沿着加工路线在回字形工艺体的外部部分中对称地加工出多件L型薄壁异型件半成品；

步骤5，对带有多件L型薄壁异型件半成品的回字形工艺体进行热处理；

步骤6，将多件L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体分离；

步骤7，分别对分离出的多件L型薄壁异型件半成品进行精加工，以获得多件需要获得的L型薄壁异型件。

进一步地，步骤3包括：根据所设计的回字形工艺体模型，选择棒料或板料作为毛坯件来加工回字形工艺体。

进一步地，步骤3包括以下子步骤：

步骤3.1，通过车加工和铣加工将毛坯件加工为长方体。

步骤3.2，通过线切割将毛坯件加工为回字形形状，以得到回字形工艺体。

进一步地，步骤6包括：通过线切割将多件L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体切割出。

进一步地，步骤7包括以下子步骤：

步骤7.1，分别对多件L型薄壁异型件半成品的多个基准面进行磨削；

步骤7.2，分别以基准面为定位基准面对多件L型薄壁异型件半成品的其他表面进行精加工，以获得多件需要获得的L型薄壁异型件。

进一步地，该加工方法还包括以下步骤：

步骤8，对所获得的多件L型薄壁异型件进行表面处理。

本发明的有益效果是：

1、根据本发明的L型薄壁异型件的加工方法，通过对L型薄壁异型件创建三维数字模型并设计回字形工艺体，对带有L型薄壁异型件的回字型工艺体进行零件机械加工和热处理，而不直接对L型薄壁异型件进行机械加工和热处理，由于回字形工艺体整体钢性高，机械加工时受力相对均匀，减小应力集中，降低变形量，热处理时应力分布均匀，可以有效解决L型薄壁异型件的变形超差以及直角处裂纹的产生。

2、本发明的L型薄壁异型件的加工方法，无需设计专用工装，直接根据L型薄壁异型件的尺寸设计回字形工艺体来加工得到所需的零件，方法简单通用，且加工工艺简单、制造成本低，另外，一件毛坯能加工出多个所需零件，并且根据回字形工艺体模型上的L型薄壁异型件的轮廓线生成加工路线，使得可以仅经一次装夹和对刀就能在回字型工艺体的一半结构上加工出其上的所有L型薄壁异型件半成品，节约了装夹和对刀时间，缩短了加工周期，提高了生产效率，也节省了人力。

附图说明

通过以下参照附图的描述，本发明的特征和优点将变得更加容易理解，附图并非按比例绘制，并且一些特征被放大或缩小以显示特定部件的细节，在附图中：

图1是根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法的流程图；

图2是根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中所创建的三维数字模型的示意图；

图3是根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中带有根据加工路线加工的L型薄壁异型件半成品的回字型工艺体的示意图；

图4是根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中的加工路线的示意图，其中，回字型工艺体的带直角拐点的一半被展开成平面；

图5是示出了根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中包括的将L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体分离的线切割路径的示意图；

图6是示出了根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中的L型薄壁异型件的基准面的示意图。

附图标记：

L-L型薄壁异型件的长度，W-L型薄壁异型件的宽度，H-L型薄壁异型件的高度，T-L型薄壁异型件的厚度；

L1-回字形工艺体的长度，W1-回字形工艺体的宽度，H1-回字形工艺体的高度，T1-回字形工艺体的厚度；

P-线切割路径，h-切割深度；

A、B、C、D、E-基准面。

具体实施方式

下面将参照附图借助于本发明的示例性实施例对本发明进行详细描述。应指出的是，以下对本发明的详细描述仅是出于说明的目的，而不是对本发明进行限制。此外，在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件。

现在参照图1至图6对本发明所提供的L型薄壁异型件的加工方法进行描述。

图1是根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法的流程图。如图1所示，作为本发明的示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法可以包括步骤S1：根据需要获得的L型薄壁异型件的外形尺寸，具体是L型薄壁异型件的长度L、宽度W、高度H和厚度T，创建L型薄壁异型件的三维数字模型。

L型薄壁异型件的三维数字模型可以参见图2，图2是根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中所创建的三维数字模型的示意图。如图2所示，L型薄壁异型件包括两个臂部。

本发明的L型薄壁异型件的加工方法还可以包括步骤S2：根据所绘制的三维数字模型，以直角拐点为基准点，将三维数字模型的长宽高厚都延长并保留L型薄壁异型件的轮廓线，再上下镜像复制并周向旋转180°，形成回字形工艺体模型。L型薄壁异型件的回字形工艺体模型的结构可以参见图3，图3是根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中带有根据加工路线加工的L型薄壁异型件半成品的回字型工艺体(见后面的步骤)的示意图，该图也示出了步骤S2中所形成的回字形工艺体模型。如图3所示，所设计的回字形工艺体模型的长度L1、宽度W1、高度H1和厚度T1都分别比需要获得的L型薄壁异型件的长度L、宽度W、高度H和厚度T大，并且H1根据L型薄壁异型件的实际生产数量进行排料确定，H1比H的几倍更大，以预留加工余量。例如，要获得两个L型薄壁异型件，则H1比H的一倍更大，要获得四个L型薄壁异型件，则H1比H的两倍更大，要获得八个L型薄壁异型件，则H1比H的四倍更大。长度L1、宽度W1和厚度T1比一件需要获得的L型薄壁异型件的长、宽、厚略大，够加工余量即可。

本领域技术人员将理解的是，该步骤中的镜像指的是以初始绘制的L型薄壁异型件的三维数字模型的最靠上的表面或最靠下的表面为对称表面进行镜像；周向旋转是以回字体在水平面上的投影的中心所在竖向线为轴线进行周向旋转。

本发明的L型薄壁异型件的加工方法还可以包括步骤S3：根据所形成的回字形工艺体模型，加工回字形工艺体。

在本发明的可选实施例中，可以选择棒料或板料作为毛坯件来加工回字形工艺体。应理解的是，所选择的棒料或板料的相应尺寸应大于所设计的回字形工艺体的各个尺寸，以确保棒料或板料能够经过加工而得到尺寸满足设计要求的回字形工艺体。

在本发明的一些优选实施例中，步骤S3可以包括：

步骤S3.1：通过车加工和铣加工将毛坯件加工为长方体。具体而言，首先可以通过车加工对毛坯件的与L型薄壁异型件的长度方向对应的端面进行加工；然后可以以毛坯件的经车加工得到的两个端面为定位基准，依次通过铣加工对毛坯件的与L型薄壁异型件的宽度方向和高度方向对应的端面进行加工，以得到形状为长方体且长宽高与所设计的回字形工艺体相同的毛坯件。

步骤S3.2，通过线切割将毛坯件加工为回字形形状，以得到回字形工艺体。具体而言，可以以毛坯件的长度和宽度构成的平面为定位面，通过线切割将长方体的内部材料去除，以得到形状为回字形、即具有四个壁且每个壁的厚度与所设计的回字形工艺体模型相同的回字形工艺体。

本发明的L型薄壁异型件的加工方法还可以包括步骤S4：根据回字形工艺体模型上的L型薄壁异型件的轮廓线生成加工路线，通过数控加工沿着加工路线在回字形工艺体的外部部分中对称地加工出多件L型薄壁异型件半成品。加工路线是沿着轮廓线的，其可以参见图4中的箭头，图4是根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中的加工路线的示意图，其中，回字型工艺体的带直角拐点的一半被展开成平面。图4中的加工路线的起点仅是示例，可以选取加工路线上的任一点作为加工起点。由图4可知，在加工时，仅需一次装夹和对刀就能沿着箭头所示的路线加工出多个L型薄壁异型件半成品。因此，本发明的加工路线使得可以仅经一次装夹和对刀就能在回字型工艺体的带直角拐点的一半结构上加工出其上的所有L型薄壁异型件半成品，节约了装夹和对刀时间，缩短了加工周期，提高了生产效率，也节省了人力。回字型工艺体的另一半结构，与此对称地加工即可。

应领会的是，在该步骤中，如图3所示，每个L型薄壁异型件半成品的两个臂部分别位于回字形工艺体的长度和高度构成的壁的外部部分中和回字形工艺体的宽度和高度构成的壁的外部部分中，另外，每个L型薄壁异型件半成品的长度、宽度、厚度和高度以及臂部中的孔都比需要获得的L型薄壁异型件的长度L、宽度W、高度H和厚度T稍大，以预留加工余量。应说明的是，该步骤中采用的加工方式可以是通过在回字形工艺体的壁的外部部分中加工沟槽以得到L型薄壁异型件的外形尺寸的任何方法。

本发明的L型薄壁异型件的加工方法还可以包括步骤S5：对带有多件L型薄壁异型件半成品的回字形工艺体进行热处理。本领域技术人员将理解，此处的热处理可以选用任何所需要的热处理方式，本文不作进一步描述。

本发明的L型薄壁异型件的加工方法还可以包括步骤S6：将多件L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体分离。应说明的是，在分离时，可以将整个厚度的L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体的壁分离，也可以将一部分厚度的L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体的壁分离，但是要确保所分离的L型薄壁异型件半成品的厚度大于需要获得的L型薄壁异型件的厚度T。

特别地，步骤S6可以包括：通过线切割将多件L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体切割出。这可以参照图5，图5是示出了根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中包括的将L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体分离的线切割路径的示意图。如图5所示，在线切割L型薄壁异型件半成品时，可以沿着线切割路径P分别切出多件L型薄壁异型件半成品，所切出的L型薄壁异型件半成品的厚度、即切割深度h大于需要获得的L型薄壁异型件的厚度T。

本发明的L型薄壁异型件的加工方法还可以包括步骤S7：分别对分离出的多件L型薄壁异型件半成品进行精加工，以获得多件需要获得的L型薄壁异型件。

在本发明的优选实施例中，步骤S7可以包括：

步骤S7.1，分别对多件L型薄壁异型件半成品的多个基准面进行磨削，这可以参见图6，图6是示出了根据本发明示例性实施例的L型薄壁异型件的加工方法中的L型薄壁异型件的基准面的示意图，如图6所示，可以对L型薄壁异型件半成品的基准面A、B、C、D和E进行磨削；

步骤S7.2，分别以基准面A、B、C、D和E为定位基准面对多件L型薄壁异型件半成品的其他表面进行精加工、特别是数控加工但这不在于进行限制，以实现L型薄壁异型件的各个尺寸，即长度L、宽度W、高度H和厚度T以及臂部上的各个孔的大小，从而获得多件需要获得的L型薄壁异型件。

应说明的是，本发明的L型薄壁异型件的加工方法所包括的步骤S7并不限于上述实现方式，可以采用任何能够实现该步骤的加工方法。例如，在步骤S7.1中，在磨削时可以预留厚度，并且在数控加工之后可以对相应表面进行再次磨削而得到所需厚度。

在一些实施例中，本发明的L型薄壁异型件的加工方法还可以包括步骤S8：对所获得的多件L型薄壁异型件进行表面处理。本领域技术人员将理解，此处的表面处理可以选用任何所需要的表面处理方式，本文不作进一步描述。

接下来将以需要获得的L型薄壁异型件的外形尺寸为长105mm、宽70mm、高60mm、厚4mm且要获得四件L型薄壁异型件为例，对本发明的L型薄壁异型件的加工方法进行具体描述：

第一步，在三维软件中创建需要获得的L型薄壁异型件的三维数字模型。

第二步，根据所绘制的三维数字模型，设计回字形工艺体模型，特别是选取基准面A、B、C为工艺设计基准面来设计回字形工艺体模型，所设计的回字形工艺体模型长120mm、宽80mm、高130mm、厚10mm。

第三步，根据所设计的回字形工艺体模型，特别地选择易采购且尺寸合适的Ф150mm棒料作为毛坯件来加工回字形工艺体，具体地，首先车削加工：确定毛坯件两端面，定总长度为120mm的棒料，然后铣削加工：以长度120mm两端面为定位基准，加工Ф150mm外形至80×130mm，以将棒料毛坯件加工为长宽高分别为120×80×130mm的长方体，接着线切割：以120×80mm面为定位面，去除长方体内部多余材料，确保零件为壁厚10mm的回字体。

第四步，磨削各平面后以120×80mm面为定位面，分别在120×130mm和80×130mm两个相邻竖向壁的外部部分中通过数控加工沿着加工路线各加工出两件、共四件L型薄壁异型件半成品，加工深度比需要获得的L型薄壁异型件的厚度大3mm，内外形预留2mm余量。

第五步，对回字形工艺体进行热处理。

第六步，将四件L型薄壁异型件半成品从回字形工艺体分离，特别是进行线切割：以120×80mm面为定位面，沿着线切割路径切割，切割深度为5mm。

第七步，分别对分离出的四件L型薄壁异型件半成品进行精加工，以获得四件需要获得的L型薄壁异型件，特别地，首先进行磨削加工：磨削基准面A、B、C相互垂直度≯0.02，磨削基准面D、E相互垂直度≯0.02，可预留厚度0.1mm，然后进行数控加工：以基准面D为定位基准面加工基准面A内外形至所需尺寸，并以基准面E为定位基准面加工基准面B内外形至所需尺寸，接着找正基准面C，磨削基准面D、E，以得到所需厚度4mm，确保垂直度≯0.02mm。

如上面描述的，通过对L型薄壁异型件创建三维数字模型并设计回字形工艺体，对带有L型薄壁异型件的回字型工艺体进行零件机械加工和热处理，而不直接对L型薄壁异型件进行机械加工和热处理，由于回字形工艺体整体钢性高，机械加工时受力相对均匀，减小应力集中，降低变形量，热处理时应力分布均匀，可以有效解决L型薄壁异型件的变形超差以及直角处裂纹的产生。此外，本发明的L型薄壁异型件的加工方法，无需设计专用工装，直接根据L型薄壁异型件的尺寸设计回字形工艺体来加工得到所需的零件，方法简单通用，且加工工艺简单、制造成本低。

在以上对本发明的示例性实施例的描述中所提及和/或示出的特征可以以相同或类似的方式结合到一个或更多个其他实施例中，与其他实施例中的特征相组合或替代其他实施方式中的相应特征。这些经组合或替代所获得的技术方案也应当被视为包括在本发明的保护范围内。