[发明专利]面向一体式结构薄壁阵列的在位冰冻加工方法

权利要求书

1.一种面向一体式结构薄壁阵列的在位冰冻加工方法，其特征在于，该方法基于一种在位冰冻夹具系统实现，所述的在位冰冻夹具系统由冰冻装置、辅助装置和制冷系统组成；

所述冰冻装置包括冰冻夹具壳体(11)和保温盖(6)；冰冻夹具壳体(11)具有保温作用，且内部设置有制冷管，通过制冷管内的液氮流动实现制冷；保温盖(6)用于冰冻过程的保温；

所述辅助装置包括压板(14)、模板(7)和定位器(13)；其中，模板(7)设于冰冻夹具壳体(11)中，定位器(13)和模板(7)用于毛坯(15)的定位，压板(14)用于夹紧毛坯(15)边缘；

所述制冷系统包括液氮罐(8)、喷管(5)和制冷装置(12)；其中，制冷装置(12)与冰冻夹具壳体(11)内的制冷管相连，控制冰冻夹具壳体的液氮流入，来实现制冷功率调控；喷管(5)连接液氮罐(8)，实现对加工局部喷射液氮；

所述的在位冰冻加工方法，包括以下步骤：

第一步，杯阵列侧在位冰冻加工

将冰冻夹具壳体(11)固定于机床工作台(9)上，模板(7)、压板(14)和定位器(13)固连于冰冻夹具壳体(11)中，将毛坯(15)吊装到模板(7)上，其中，模板(7)上设有与杯阵列(1)相匹配的杯槽(21)，模板(7)表面涂有水层(16)；利用定位器(13)对毛坯(15)的侧面进行定位，利用压板(14)对毛坯(15)的边缘进行压紧；利用刀具(4)开展杯阵列(1)加工：

首先，切除杯阵列(1)的杯间区域，留有杯阵列边缘余料(18)，形成杯阵列凹槽(17)；其次，进行杯外壁的粗加工与精加工；最后，进行杯内壁的粗加工；清理切屑，将杯阵列凹槽(17)及杯阵列(1)内充满水(19)，在冰冻夹具壳体(11)上盖上保温盖(6)，启动制冷装置(12)，控制冰冻夹具壳体(11)对水(19)进行制冷冰冻；待结冰完成后，移除保温盖(6)，利用刀具(4)开展杯阵列(1)侧杯内壁在位冰冻加工，加工过程中，始终保持制冷装置(12)和冰冻夹具壳体(11)的制冷作用，防止环境热干扰导致的冰(20)融化；在位冰冻加工完成后，融化冰(20)，排出废水；在切除杯阵列边缘余料(18)过程中，为避免压板(14)对基板(3)表面产生压痕，移除压板(14)和定位器(13)，水层(16)在制冷装置(12) 和冰冻夹具壳体(11)的制冷条件下冻结成冰层(24)，利用冰层(24)的冻粘性夹紧工件，完成杯阵列边缘余料的切除；

第二步，腔阵列侧在位冰冻加工

吊装翻面，将杯阵列(1)插入模板(7)的杯槽(21)内，其中，模板(7)表面涂有水层(16)；利用定位器(13)对工件定位，利用压板(14)对工件压紧；利用刀具(4)开展腔阵列(2)的加工：

首先，切除腔阵列(2)的腔间区域，留有腔阵列边缘余料(23)，形成腔阵列凹槽(22)；其次，进行腔外壁的粗加工与精加工；最后，进行腔内壁的粗加工；清理切屑，将腔阵列凹槽(22)及腔阵列(2)内充满水(19)，在冰冻夹具壳体(11)上盖上保温盖(6)，启动制冷装置(12)，控制冰冻夹具壳体(11)对水(19)进行制冷冰冻；待结冰完成后，移除保温盖(6)，利用刀具(4)开展腔阵列(2)的腔内壁在位冰冻加工，加工过程中，始终保持制冷装置(12)和冰冻夹具壳体(11)的制冷作用，防止环境热干扰导致的冰(20)融化；在位冰冻加工完成后，融化冰(20)，排出废水；在切除腔阵列边缘余料(23)过程中，移除压板(14)和定位器(13)，在制冷装置(12)和冰冻夹具壳体(11)的制冷条件下，水层(16)结成冰层(24)，利用冰层(24)的冻粘性夹紧工件，完成腔阵列边缘余料的切除；

至此，一体式结构薄壁阵列加工完成。

2.根据权利要求1所述的在位冰冻加工方法，其特征在于，在冰冻加工杯阵列(1)的杯内壁和腔阵列(2)的腔内壁过程中，喷管(5)连接液氮罐(8)，并跟随加工轨迹，对加工局部喷射液氮，避免切削热导致的冰融化。