【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械加工与3d打印，具体涉及一种大尺寸复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法。
技术介绍
1、目前，在航空航天领域，随着各类飞行器、推进器以及燃料舱对机动性、负载能力、最大容量的要求越来越高，其结构也对轻量化、高强度提出了更高的要求，多数结构均要求内腔全部加工，以达到最大程度的减重效果。同时，针对一些大型端框、舱体，传统的制造手段(例如铸造、锻造等)，由于前期需要投入模具等，研制周期长、制造成本高昂。因此，该类大尺寸复杂薄壁对接端框的快速、低成本、高精度制造一直困扰着其在航空航天领域的大规模推广应用。
技术实现思路
1、本专利技术针对该类大尺寸复杂薄壁对接端框的快速、低成本、高精度制造需求，本专利技术的技术方案提供了一种该类大尺寸复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，该方法可有效避免该类大型复杂对接端框以往采用拼焊制造手段所引起的变形、收缩等质量难题，同时节省了铸造毛坯所需的模具等周期和成本，能较容易实现产品内腔的全加工，有效解决了该类大尺寸复杂薄壁对接端框的快速、低成本、高精度制造。
2、本专利技术的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，包括：
3、步骤一、根据薄壁对接端框的结构特征及分布，将对接端框在高度上划分为若干个结构区间；
4、步骤二、根据对接端框划分的若干个结构区间及区间内结构特征分布，设计电弧增材和数控减材复合交替加工的次数；
5、步骤三、根据对接端框各结构区间内结构特征及分布，设计电弧增材
6、步骤四、根据电弧增材后形成的结构特征，结合增减材设备的有效行程，设计数控减材的路径规划和刀具选型；
7、步骤五、根据每结构区间电弧增减材后形成的具体结构和尺寸，设计适配各结构区间的模块化的内撑维形工装；
8、步骤六、按照设计的电弧增材路径、数控减材路径、增减材复合交替加工的次数，通过多次增减材复合交替，完成复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工；
9、步骤七、采用增减材自动化复合加工设备，完成复杂薄壁对接端框的外形精加工，并切断去除基板，得到完整的最终对接端框。
10、所述步骤一中，所述根据薄壁对接端框的结构特征及分布，将对接端框在高度上划分为若干个结构区间，包含：根据薄壁对接端框上凸起结构和悬空隔板的位置分布及连续性，将对接端在高度上划分为若干个结构区间。
11、所述步骤二中，所述根据对接端框划分的若干个结构区间，设计电弧增材和数控减材复合交替加工的次数，包括：结构区间的数目对应电弧增材和数控减材复合交替加工的次数。
12、所述步骤三中，所述根据对接端框各结构区间内结构特征及分布，规划电弧增材的路径规划，包括：采取圆周运动与短直线往复运动复合的路径规划方式，具体是指电弧增材主轴头做短直线往复运动，旋转工作台同步做圆周运动，两个运动相复合形成电弧增材的最终路径。
13、所述步骤四中，所述根据电弧增材后形成的结构特征，结合增减材设备的有效行程，设计数控减材的路径规划和刀具选型，包括：采取顺、逆时针交替半圆进行整圆周的路径切削，采用大缩颈多面刃轮铣刀(结构见图6)完成切削；大缩颈多面刃轮铣刀的刀盘直径与刀杆直径的比值大于5:1；刀盘的圆周侧向、上表面、下表面均刃磨有切削刀刃，该刀具可同时具备圆周侧向、上表面、下表面三个方向的切削能力。
14、所述步骤五中，所述根据每结构区间电弧增减材后形成的具体结构和尺寸，设计适配各结构区间的模块化的内撑维形工装，包括：
15、所述内撑维形工装为可拆卸的多层结构，内撑维形工装的每层结构适配对应的结构区间；
16、在一结构区间完成电弧增材和数控减材后，内部安装该结构区间对应的内撑维形工装，直至依次内撑安装完每个结构区间对应的内撑维形工装。
17、所述步骤七中，去除基板之前还包括：对对接端框进行热处理。
18、所述复杂薄壁对接端框的材质为铝合金、钛合金等均可。
19、所述复杂薄壁对接端框的大端外径尺寸可达2000～2500mm。
20、所述复杂薄壁对接端框的主体壁厚范围仅为2～3mm。
21、本专利技术的有益成果：
22、面对该类大尺寸复杂薄壁对接端框的快速、低成本、高精度制造需求，本专利技术的技术方案提供了一种该类大尺寸复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，该方法可有效避免该类大型复杂对接端框以往采用拼焊制造手段所引起的变形、收缩等质量难题，同时节省了铸造毛坯所需的模具等周期和成本，能较容易实现产品内腔的全加工，有效解决了该类大尺寸复杂薄壁对接端框的快速、低成本、高精度制造需求。
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1.一种大尺寸复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述根据薄壁对接端框的结构特征及分布，将对接端框在高度上划分为若干个结构区间，包含：根据薄壁对接端框上凸起结构和悬空隔板的位置分布及连续性，将对接端在高度上划分为若干个结构区间。
3.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述根据对接端框划分的若干个结构区间，设计电弧增材和数控减材复合交替加工的次数，包括：结构区间的数目对应电弧增材和数控减材复合交替加工的次数。
4.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述根据对接端框各结构区间内结构特征及分布，规划电弧增材的路径，包括：采取圆周运动与短直线往复运动复合的路径规划方式，具体是指电弧增材主轴头做短直线往复运动，旋转工作台同步做圆周运动，两个运动相复合形成电弧增材的最终路径。
5.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述根据每结构区间电弧增减材后形成的具体结构和尺寸，设计适配各结构区间的模块化的内撑维形工装，包括：
7.根据权利要求6所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述内撑维形工装包括多层内撑维形单元，各层内撑维形单元包括定位底座、多组内撑片爪和多组伸缩定位件，所述多组伸缩定位件周向对称安装在定位底座上，伸缩定位件伸缩端连接内撑片爪，内撑片爪远端弧形面贴在对接端框完成切削的内壁上，内撑和定形对接端框的结构。
8.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述去除基板之前还包括：对对接端框进行热处理。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述复杂薄壁对接端框的外径尺寸达2000～2500mm。
10.根据权利要求1-8中任一项所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述复杂薄壁对接端框的主体壁厚范围为2～3mm。
...【技术特征摘要】
1.一种大尺寸复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述根据薄壁对接端框的结构特征及分布，将对接端框在高度上划分为若干个结构区间，包含：根据薄壁对接端框上凸起结构和悬空隔板的位置分布及连续性，将对接端在高度上划分为若干个结构区间。
3.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述根据对接端框划分的若干个结构区间，设计电弧增材和数控减材复合交替加工的次数，包括：结构区间的数目对应电弧增材和数控减材复合交替加工的次数。
4.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述根据对接端框各结构区间内结构特征及分布，规划电弧增材的路径，包括：采取圆周运动与短直线往复运动复合的路径规划方式，具体是指电弧增材主轴头做短直线往复运动，旋转工作台同步做圆周运动，两个运动相复合形成电弧增材的最终路径。
5.根据权利要求1所述的复杂薄壁对接端框的增减材自动化复合加工方法，其特征在于：所述根据电弧增材后形成的结构特征，结合增减材设备的有效行程，设计数控减材的路径规划和刀具选型，包括：采取顺、逆时针交替半圆进行整圆周的路径切削...
【专利技术属性】
技术研发人员：何艳涛，苏江舟，王志敏，张珊珊，郭恩澍，
申请(专利权)人：北京航星机器制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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