板料五點校正方法在數控銑床臺面上的應用

赫建利

（中航工業第一飛機設計研究院飛豹公司，陜西 西安 710089）

板料五點校正方法在數控銑床臺面上的應用

赫建利

（中航工業第一飛機設計研究院飛豹公司，陜西 西安 710089）

通過機械加工過程中鋁合金板料的變形，對被加工板料的平面度誤差的校正，以傳統方法和創新方法進行了對比闡述。根據工件的裝夾與校正，壓板在數控機床臺面上對加工板料，薄壁工件的五點校正進行了研究。使工件在安全校正，單面校正，精確校正后的效果，具有較強的推廣普及和實用參考價值。

平面度；五點校正；單面校正；精確校正

0 引言

鋁合金板料的加工由于受變形因素的影響，對零件的平面彎曲變形，在數控銑床臺面進行五點校正。利用工件在機床臺面的長度范圍，采用螺栓，壓板，墊塊，工件在數控機床上裝夾，螺母施加壓力的校正方法，進行單面精確校正，獲得工件的最終制造精度。避免了因壓力機的工作臺面短，工件長，需要分段校正，兩大面反復校正，工件的平面度難以達到公差標準，校正工序周轉時間長等缺點。

1 傳統校正

在數控銑床上加工如（3000×300×30）mm的長條鋁板加工中，硬質合金鑲齒端銑刀銑完上下兩大面后，被加工鋁板出現約5mm的一維彎曲變形，按照傳統的校正方法，在壓力機上校正，由于零件比較長，比較薄，壓力機工作臺面比較短，因此需要采用分段，兩大面反復校正的方法，實現工件的校正。零件的上下表面容易出現波浪彎，平面度難以達到零件需要的公差。在工件的變形校正中，時常發生因校正載荷過大產生校正裂紋而導致工件報廢或出現結構破壞而失穩的現象，產品質量難以保證，因此有必要研究航空材料變形校正過程中的安全校正問題［2］。避免因壓力機操作不熟練或工件裝夾不當，引起的校正量過大，局部變形。如圖1所示。

圖1　傳統校正效果圖

2 創新校正的步驟

2.1零件的裝夾

首先在臺面上裝夾鋁板，在壓點式變形校正中，工件的正確裝夾是變形校正精確的首要解決的關鍵技術之一，校正時支點位置以及支點間距的大小等，直接影響變形校正參數值的大小和校正質量［3］。因此上表面3塊墊塊與工件的接觸直角必須倒圓R10，墊塊4，墊塊5內側直角倒圓R2，防止墊塊的棱角對工件壓出痕跡，破壞型面的表面光潔度。并在彎曲變形校正過程中，支撐位置應盡可能選擇工件特征曲線的拐點，如圖2所示，墊塊4，墊塊5的位置，墊塊尺寸為（300×150×100）mm。同時1號部位的墊塊選擇在工件初始變形量的最高點，作用是加載時形成工件校正時的主壓力。2號，3號部位的墊塊主要是輔助1號部位施加壓力，針對2號，3號部位高點的校形。其次是確保工件在施壓的過程中，保護工件的滑落，起安全校正的作用。墊塊尺寸為（300×100×50）mm。限位千斤頂的高度值選擇，是加載量過大時對變形量數值的實際限制，是對精確校正，安全校正的保護措施。如圖2所示。

圖2　工件裝夾示意圖

2.2墊塊壓力點的分布

由于墊塊壓力點的分布位置不同，工件上表面3塊墊塊的寬窄對工件校形平面度起著至關重要的作用。在開始施加壓力的時候，工件的下表面位于墊塊4，墊塊5的平面之上，1號部位墊塊是中間部分施加壓力，2號，3號墊塊是內側圓弧部分施加壓力。在壓力的作用下，工件的平面度處于公差范圍內時，工件上表面3塊墊塊底部全部接觸到零件，同時施加壓力。當零件的下表面低于墊塊4，墊塊5的平面度時，1號部位墊塊是兩側圓弧部分施加壓力，2號，3號墊塊是外側圓弧部分施加壓力。所以墊塊的寬度取決于工件的長短。

2.3零件的校正

（1）初始變形量校正。調節限位千斤頂，使千斤頂的高度值為墊塊4的高度減去工件的初始變形量，用扳手旋轉中間的1號部位螺母，施加壓力，兩邊的2號，3號壓板，僅限于稍微的帶勁，起輔助的作用，緩解1號部位的載荷。2號、3號壓板主要是校正各自兩點的平面度，防止在校正載荷作用下，工件內1號部位的應力集中過大，超過工件材料的強度極限，會引起破裂而報廢，起到安全校正的作用。就是要確定不使工件產生無限變形及超過工作強度極限的最大校正載荷。隨著壓力的增大，零件的下表面中部與限位千斤頂貼合，螺栓卸載后，零件放在床面上查看變形量值。只有當初始變形量等于校正載荷卸去后的彈復變形量時，卸載后變形零件才會變直［3］（P1.4.2.1）。達到校正目的。

（2）彈復變形量校正。由于工件內部殘余應力的作用，工件的變形校正一次不會恢復平面度，需要多次校正。限位千斤頂的高度值隨著校正次數要逐級減小，防止加載過量。用扳手旋轉中間的1號部位螺母，增加壓力，2號，3號壓板的壓力也隨著加大，當零件接觸到限位千斤頂時，停止施加壓力，用高度尺測量零件上表面中間1號部位的高度值，記錄測量數值，給下次校正作參考依據。待壓板卸載后，把零件平放在床面上，測量1號部位的變形量，根據前面的校正順序，依次校正。

（3）矯枉過正。在矯正的過程中，在零件凸起處施加壓力，使材料內應力超過屈服極限，產生塑性變形，從而糾正原有變形。應當適當采用矯枉過正的方法，因為即使在矯正時，材料由塑性變形而獲得平正，但在卸載后還是有些部分彈性恢復［1］。零件的平面度達到要求時，用高度尺測量零件上表面中間1號部位的高度值，壓力逐點增大，確保校正量不易過多。卸載后工件兩端與臺面有0.1mm的間隙，達到部分彈性恢復，零件平面度達到公差要求。

2.4校正的優點

（1）單面整體施加壓力校正，說明反彎校正的單一性。

（2）不用兩面反復校正，分段校正，型面不會出現波浪彎，破壞型面。

（3）加工件平面度可控制在0.1mm以內。

（4）加載時不會出現機械校正的壓力值不穩定性，不安全性，可控性強。

3 結束語

本文通過五點彎曲校正法，有效的解決了零件在機械加工過程中的變形，填補了國內機械校正與手工校正之間的空白，而且能保證零件的尺寸精度，使零件在機械加工中，省時，省力，靈活多變。確保了零件在一臺數控銑床上的加工與校正的完美結合。有效降低了工序周轉時間，提高了效率。可以在同類產品實際制造過程中應用及推廣，以解決更多零件制造中的變形，校正問題。

［1］陳宏鈞.鉗工實用技術［M］.北京：機械工業出版社，2008.

［2］姜亦濤.航空整體結構件加工變形安全校正關鍵技術研究［D］.山東大學，2009，5.

［3］孫杰.航空整體結構件數控加工變形校正理論和方法研究［D］.浙江大學，2013，12.

TG54

A

10.3969/j.issn.1002-6673.2015.02.046

1002-6673（2015）02-123-02

2015-03-02

赫建利（1972-），男，陜西富平縣人，技師。研究方向：精密裝配。