[发明专利]一种超大径厚比整体箱底等壁厚精密加工方法

说明书

本申请公开了一种超大径厚比整体箱底等壁厚精密加工方法，涉及贮箱加工领域，包括：装夹箱底，以箱底毛坯的水平基准线为基准，按照箱底的内型面理论加工量车削箱底的内型面，得到加工后内型面；装夹箱底，以加工后内型面为基准，粗车削箱底的外型面，达到车削余量后停止外型面的粗车削；对粗车削后的箱底进行热时效；采用五轴镜像铣削对热时效后的箱底的外型面进行箱底薄区和厚区的铣削。通过车削、热时效、五轴镜像铣削的特定顺序的配合，实现了对箱底的高精度加工，实现了最小壁厚1mm，加工精度±0.1mm。

技术领域

本申请涉及贮箱箱底加工的技术领域，特别是一种超大径厚比整体箱底等壁厚精密加工方法。

背景技术

现役火箭贮箱箱底制造普遍采用先单瓜瓣成型及化学铣削减薄，后组合拼焊成箱底圆环工艺。化铣成型精度不高，易产生表面橘皮、水波纹等质量问题，型面一致性差，现役运载火箭箱底瓜瓣型面超差交付达30％。如图1所示，瓜瓣拼焊成型箱底，焊缝数量多，受焊接固有缺陷、焊接接头强度等影响，箱底整体制造质量及可靠性不高。

整体成型箱底具有制造周期短、可靠性高的特点，是未来箱底加工的发展方向。箱底型面多为椭球或球面结构，其最大直径达到Φ3350mm，型面具有薄厚区特征，薄区厚度可达1mm，壁厚精度最小可达±0.1mm。按照设计减重需求和精度要求，整体成型工艺后需进行内外型面特征的大面积减薄，以保证等壁厚要求。数控切削是整体箱底成型后且保证箱底理论厚度的绿色、可行方案，但受箱底超大径厚比、超高精度要求等因素制约，一直缺乏成熟可靠的工艺方案。

目前，箱底在整体成型工艺后常采用以下两种方式进行特征的减薄：

(1)传统工艺-化铣化学铣切为利用溶液的腐蚀作用去除表面金属的工艺方法，能够解决箱底复杂薄厚区特征的等壁厚减薄问题，但存在两大问题：①、腐蚀作用过程不稳定导致的箱底表面质量较差、壁厚精度超差等问题，达不到设计使用要求；②化学污染大、耗电量大、消耗铝材无法回收等问题，不满足绿色可持续制造需求。

(2)数控铣削近年来，数控铣削逐步应用中整体成型箱底的加工中，其多为利用多点真空吸附装夹或者整体式的模胎结构配以数控机床实现薄厚区的加工，依据箱底产品型面特点，多以数控车削加工和数控五轴铣削加工为主。但由于整体箱底的超大径厚比、超高壁厚要求等因素，数控铣削往往存在三大问日：①真空吸附装夹为离散化的局部装夹、整体式模胎装夹的贴胎率较低，两者均无法实现产品的恒刚度装夹；②箱底超大径厚比带来的产品变形问题，车加工无法实现变形的测量及补充，而铣加工虽可实现型面的测量并依据结果补偿，但该过程需多次反复，效率较低且补偿精度不高；③数控加工受其机理限制，加工过程中不可避免产生颤振，切削深度和表面质量无法控制，尤其在薄壁箱底加工中最为显著。因此，现有数控铣削的减薄方式仍无法完全替代化铣。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了超大径厚比整体箱底等壁厚精密加工方法，解决整体成型箱底传统化铣和数铣的污染大、精度差等问题。

进一步的，能够对直径Φ3350mm、最薄厚度1mm、壁厚精度±0.1mm的超大径厚比整体箱底进行等壁厚精密加工。

本发明的技术解决方案是：

一种超大径厚比整体箱底等壁厚精密加工方法，包括

装夹箱底，以箱底毛坯的水平基准线为基准，按照箱底的内型面理论加工量车削箱底的内型面，得到加工后内型面；

装夹箱底，以加工后内型面为基准，粗车削箱底的外型面，达到车削余量后停止外型面的粗车削；

对粗车削后的箱底进行热时效；

采用五轴镜像铣削对热时效后的箱底的外型面进行箱底薄区和厚区的铣削。

所述装夹箱底采用多个柔性装夹工装，且多个柔性装夹工装均布于箱底的周向，柔性装夹工装包括方箱、胎块、压板组合，压板组合用于将胎块可拆卸的连接于方箱上；