一种提高用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工精度的方法与流程

本发明涉及一种加工方法，特别是一种提高用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工精度的方法。属于机械加工领域。

背景技术：

利用铝合金的外观好，重量轻，韧性、塑性较好，能进行淬火，时效处理时可使合金强化具有高强度、高耐磨性的等特性广泛应用于导引头产品领域的陀螺框架的铝合金薄壁零件。

这种用于陀螺框架的铝合金薄壁零件要求加工精度高，但由于这种零件刚性差，加工时很难控制精度。主要表现零件薄壁变形大，零件的上部与下部仅用三个筋支撑刚性差，与轴承配合的尺寸0.001mm～0.003mm加工精度要求高。刚性差造成加工转动不均匀，尺寸加工不稳定，加工极易变形，在加工零件轴承配合尺寸时，易出现零件颤动，造成尺寸加工出现椭圆形，轴承配合尺寸与扭矩电机孔的同轴度超差报废。零件的成形重量与毛坯重量之比为1/25，加工余量较大，只靠单一的切削加工，效率太低，刀具磨损大，并且加工应力的释放易使零件出现扭曲变形。与轴承配合的孔、扭矩电机孔及端面在表面精饰氧化过程中，由于氧化液的温度升高造成变形，使尺寸超差报废。由于变形，零件与夹具配合时，不是过松就是过紧甚至装不进去，无法保证零件加工精度要求。零件在加工时，铝合金材料切削区温度迅速上升，积于切削刃附近不易散发，使刀具磨损过快易崩刃，破坏表面质量；常规工艺零件加工后进行表面精饰氧化，单一的切削加工方式，增加时效工序等措施，但对用于陀螺框架的铝合金薄壁零件上述措施不适用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种提高用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工精度的方法，该方法能有效解决铝合金薄壁由于要求精度高、刚性差、加工时不好加工，容易变形，无法保证加工精度的问题。该方法保证了用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工质量，避免了由于加工不合格而造成的浪费，大大节约成本。

本发明的技术方案是：一种提高用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工精度的方法，其特征是：该方法的具体步骤如下：

步骤1）对零件本体进行粗加工；

步骤2）对零件本体进行第一次热处理；第一次热处理采用固溶时效的热处理；

步骤3）对零件本体进行半精加工；

步骤4）对零件本体进行第二次热处理；第二次热处理采用冷热两个循环的中间热处理；

步骤5）将工艺加强筋连接在零件本体的压紧面上；

步骤6）表面精饰前的精加工；

步骤7）对零件本体进行第三次热处理，第三次热处理采用固溶时效的热处理；

步骤8）表面精饰后的最终完工尺寸的精加工；

步骤9）拆除工艺加强筋。

所述步骤1）的粗加工：1)对零件本体的上部、下部、定位外圆、定位端面进行车削；2）加工中心铣削，完成轴承配合孔、轴承定位面、连接孔、扭矩电机孔、扭矩电机定位面尺寸的粗加工，去除大的加工余量。

所述步骤2）和步骤7）的固溶时效的热处理：先将零件本体表面进行清理，使表面无切屑，再将零件本体在恒温箱加热到温度90℃、保温3h后，然后空冷到室温。

所述步骤3）的半精加工采用复合加工方法进行半精加工：1）对零件本体的上部、下部、定位外圆、定位端面进行数控车半精加工；2）镗铣加工中心，完成轴承配合孔、轴承定位面、连接孔、扭矩电机孔、扭矩电机定位面尺寸的半精加工；3）采用线切割、电脉冲与机械加工相结合对零件本体的筋、连接螺钉的螺纹孔、上支撑面、下支撑面进行成形尺寸加工；

所述步骤4）的冷热两个循环的中间热处理；先将温度降至-50～-60℃后，保持1.5±0.2小时，再将温度升至90±10℃后，保持3±0.2小时，然后反复上述过程两次。

所述步骤5）的工艺加强筋是由矩形压板和定位台组成，定位台设置在矩形压板下方，与矩形压板为一体结构，矩形压板的两端设置有安装孔，定位台位于零件本体的上支撑面与下支撑面之间，并紧密贴合。

所述步骤6）的表面精饰前的精加工：由数控车加工定位外圆、定位端面的完工尺寸。

所述步骤8）的表面精饰后的最终完工尺寸的精加工：以零件本体的定位外圆定心、定位端面定位，通过数控加工中心机床“b”轴工作台转位，一次完成精加工轴承配合孔、轴承定位面、连接孔、扭矩电机孔、扭矩电机定位面的完工尺寸，达到了零件的加工精度及形位公差技术要求。

本发明的优点是：切削加工粗加工去除大的加工余量，第一次固溶时效的均化加工应力的热处理，改善材料的切削性能，增加材料的组织强度；半精加工采用机械+线切割+电脉冲复合加工方法，减小切削加工变形，提高零件的加工精度，第二次的冷热两个循环的中间热处理，进一步均化和加工应力，采用工艺加强筋增加零件的刚性，使零件在加工中转动达到平衡，切削均匀，控制零件在加工中的颤动；表面精饰前的精加工，提高零件的加工基准的尺寸的稳定性，第三次稳定加工尺寸的最终热处理，消除表面精饰温度的应力，获得好的工艺加工性，为后续最终的精加工打下良好的基础；表面精饰后的最终完工尺寸的精加工，保证零件加工精度、形位公差要求。通过该方法的应用，年节约原材料成本百万以上。

附图说明

下面结合实施例附图对本发明加工方法作进一步说明，但不作为对本法的限定：

图1是本发明用于陀螺框架的铝合金薄壁零件的结构示意图；

图2是图1的工艺加强筋的结构示意图；

图3是图2的工艺加强筋的俯视图。

图中：1、零件本体；2、轴承配合孔；3、轴承定位面；4、连接孔；5、上部；6、b轴；7、筋；8、工艺加强筋；9、螺钉；10、定位端面；11、下部；12、定位外圆；13、扭矩电机孔；14、扭矩电机定位面；15、上支撑面；16、a轴；17、压紧面；18、下支撑面；8-1、矩形压板；8-2、定位台；8-3、安装孔。

具体实施方式

实施例1

一种提高用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工精度的方法，具体步骤如下：

步骤1）对零件本体进行粗加工；

步骤2）对零件本体进行第一次热处理；第一次热处理采用固溶时效的热处理；

步骤3）对零件本体进行半精加工；

步骤4）对零件本体进行第二次热处理；第二次热处理采用冷热两个循环的中间热处理；

步骤5）将工艺加强筋连接在零件本体的压紧面上；

步骤6）表面精饰前的精加工；

步骤7）对零件本体进行第三次热处理，第三次热处理采用固溶时效的热处理；

步骤8）表面精饰后的最终完工尺寸的精加工；

步骤9）拆除工艺加强筋。

实施例2

一种提高用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工精度的方法，具体步骤如下：

步骤1）对零件本体进行粗加工；1)对零件本体1的上部、下部、定位外圆、定位端面进行车削；2）加工中心铣削，完成轴承配合孔、轴承定位面、连接孔、扭矩电机孔、扭矩电机定位面尺寸的粗加工，去除大的加工余量。

步骤2）对零件本体进行第一次热处理；第一次热处理采用固溶时效的热处理；先将零件本体表面进行清理，使表面无切屑，再将零件本体在恒温箱加热到温度90℃、保温3h后，然后空冷到室温。

步骤3）对零件本体进行半精加工；该半精加工采用复合加工方法进行半精加工：1）对零件本体的上部、下部、定位外圆、定位端面进行数控车半精加工；2）镗铣加工中心，完成轴承配合孔、轴承定位面、连接孔、扭矩电机孔、扭矩电机定位面尺寸的半精加工；3）采用线切割、电脉冲与机械加工相结合对零件本体的筋、连接螺钉的螺纹孔、上支撑面、下支撑面进行成形尺寸加工；

步骤4）对零件本体进行第二次热处理；第二次热处理采用冷热两个循环的中间热处理；先将温度降至-50～-60℃后，保持1.5±0.2小时，再将温度升至90±10℃后，保持3±0.2小时，然后反复上述过程两次。

步骤5）将工艺加强筋连接在零件本体的压紧面上；如图2和3所示，所述的工艺加强筋8是由矩形压板8-1和定位台8-2组成，定位台设置在矩形压板下方，与矩形压板为一体结构，矩形压板的两端设置有安装孔8-3，定位台位于零件本体1的上支撑面与下支撑面之间，并紧密贴合。

步骤6）表面精饰前的精加工；由数控车加工定位外圆、定位端面的完工尺寸。

步骤7）对零件本体进行第三次热处理，第三次热处理采用固溶时效的热处理；先将零件本体表面进行清理，使表面无切屑，再将零件本体在恒温箱加热到温度90℃、保温3h后，然后空冷到室温。

步骤8）表面精饰后的最终完工尺寸的精加工；以零件本体的定位外圆定心、定位端面定位，通过数控加工中心机床“b”轴工作台转位，一次完成精加工轴承配合孔、轴承定位面、连接孔、扭矩电机孔、扭矩电机定位面的完工尺寸，达到了零件的加工精度及形位公差技术要求。

步骤9）拆除工艺加强筋。

实施例3

如图1所示，用于陀螺框架的铝合金薄壁零件为现有技术，它包括零件本体1，所述的零件本体至少包括：轴承配合孔2、扭矩电机孔13、螺钉9、定位外圆12、定位端面10，轴承配合孔2小于扭矩电机孔13，并在零件本体1的上部5分布，与a轴16同轴，与b轴6对称，定位外圆12、定位端面10在加工本体1的下部11，零件本体1的上部5和零件本体1的下部11由筋7及通过螺钉9连接。

本发明的提高用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工精度的方法具体步骤如下：步骤1）对零件本体进行粗加工；1)对零件本体1的上部5、下部11、定位外圆12、定位端面10进行车削；2）加工中心铣削，完成轴承配合孔2、轴承定位面3、连接孔4、扭矩电机孔13、扭矩电机定位面14尺寸的粗加工，去除大的加工余量。

步骤2）对零件本体1进行第一次热处理；第一次热处理采用固溶时效的热处理；先将零件本体表面进行清理，使表面无切屑，再将零件本体在恒温箱加热到温度90℃、保温3h后，然后空冷到室温。第一次热处理均化和减小零件的加工应力，改善材料组织强度；

步骤3）对零件本体进行半精加工；该半精加工采用复合加工方法进行半精加工：1）对零件本体的上部、下部、定位外圆12、定位端面10进行数控车半精加工；2）镗铣加工中心，完成轴承配合孔2、轴承定位面3、连接孔4、扭矩电机孔13、扭矩电机定位面14尺寸的半精加工；3）采用线切割、电脉冲与机械加工相结合对零件本体的筋7、连接螺钉9的螺纹孔、上支撑面15、下支撑面18进行成形尺寸加工；

步骤4）对零件本体进行第二次热处理；第二次热处理采用冷热两个循环的中间热处理；先将温度降至-50～-60℃后，保持1.5±0.2小时，再将温度升至90±10℃后，保持3±0.2小时，然后反复上述过程两次。进一步控制和均化加工应力；

步骤5）将工艺加强筋8通过螺钉9连接在零件本体1的压紧面17上；增加零件的加工刚性，消除零件加工时的颤动提高表面加工质量；如图2和3所示，所述的工艺加强筋8是由矩形压板8-1和定位台8-2组成，定位台设置在矩形压板下方，与矩形压板为一体结构，矩形压板的两端设置有安装孔8-3，定位台位于零件本体1的上支撑面15与下支撑面18之间，并紧密贴合。安装孔8-3与螺钉9的螺纹孔对应。

步骤6）表面精饰前的精加工；由数控车加工定位外圆12、定位端面10的完工尺寸。为后续表面精饰加工轴承配合孔2、轴承定位面3、扭矩电机孔13、扭矩电机定位面14完工尺寸打下良好的基础，

步骤7）对零件本体进行第三次热处理，第三次热处理采用固溶时效的热处理；先将零件本体表面进行清理，使表面无切屑，再将零件本体在恒温箱加热到温度90℃、保温3h后，然后空冷到室温。最终的热处理消除零件加工应力，稳定零件加工尺寸，获得好的工艺性。

步骤8）表面精饰后的最终完工尺寸的精加工；以零件本体的定位外圆12定心、定位端面10定位，通过数控加工中心机床“b”轴工作台转位，将轴承配合孔2、轴承定位面3、扭矩电机孔13、扭矩电机定位面14尺寸加工到完工尺寸，保证了零件轴承配合孔2、扭矩电机孔13的同轴度，满足了a轴16与b轴6的正角度精度要求，达到了零件的加工精度及形位公差技术要求。

步骤9）拆除工艺加强筋，完成加工。

本发明的方法保证了用于陀螺框架的铝合金薄壁零件加工质量，避免了由于加工不合格而造成的浪费，大大节约成本。

本实施例没有详细叙述的部件和结构及工艺方法属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。