一种大型骨架焊接结构组合方箱精密加工方法与流程

1.本发明涉及焊接结构、组合式方箱制造技术领域，特别涉及一种大型骨架焊接结构组合方箱精密加工方法。


背景技术：

2.基于骨架焊接结构的组合方箱是型号产品的重要零件，主要提供光学仪器、单机的安装结构，工作时的功能和精度稳定，与其他平台的定位安装及承受各种载荷等作用。由于方箱外形尺寸大、内部结构复杂，一般采用焊接、机械加工以及装配的组合成型方式。该类产品形位公差、装配精度要求高，由于产品焊接变形、加工方案设计、各零件余量设计、焊接后基准协调、设备选择等因素，产品的形位公差不易控制，且两个箱体的装配存在不协调的问题。


技术实现要素：

3.本发明提供一种大型骨架焊接结构组合方箱精密加工方法，解决现有技术中零件协调难度大、尺寸精度难以保证，导致产品不能满足装配、使用要求的技术问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种大型骨架焊接结构组合方箱精密加工方法，所述大型骨架焊接结构组合方箱由两个子箱体组合拼接而成，所述子箱体由前板、后板、顶板、底板以及两侧板拼接组合成箱体结构，且在箱体结构内设置立板；
5.所述精密加工方法包括：
6.零件材料状态控制，所述底板、所述顶板和所述两侧板的毛坯厚度余量大于等于5mm，所述立板的毛坯厚度余量大于等于3mm，且所述底板、所述顶板和所述两侧板的毛坯状态为退火状态或在粗加工之后进行退火处理，其中，所述底板、所述顶板和所述两侧板的毛坯四周采用水切割下料，余量大于等于15mm；
7.所述子箱体焊接前零件尺寸余量控制：
8.所述底板的四周安装面、底面、对接面均留2mm余量，所述两侧板的外侧凸台安装面留2mm余量，所述顶板的凸台安装面留2mm余量，所述前板和所述后板的外侧表面留2mm余量；
9.所述立板的凸台安装面留2mm余量，所述立板上开设的大于等于φ20mm的安装孔的单边留2mm余量，小于φ20mm的安装孔不加工；
10.所述箱体结构内设置的立板安装凹槽定位尺寸按
±
0.1mm控制，所述立板安装凹槽与所述立板的配合间隙按( 0.05， 0.15)控制；
11.所述立板、所述前板以及所述后板上同轴设置的4组工艺孔的定位尺寸按
±
0.02mm控制，孔径公差带按0.05mm控制，孔位公差按
±
0.02mm控制，其中两组对角位置的工艺孔用作激光焊接定位；
12.协调所述子箱体焊接后的加工基准：
13.按配合间隙0.05mm～0.15mm，通过一芯轴插入一组工艺孔中，所述芯轴两端留大
于等于100mm长度用于找正；
14.采用大型立卧转换加工中心或五轴加工中心加工；
15.所述子箱体的顶面定位，用对称四点支撑，找正所述立板、所述前板或所述后板上水平两个工艺孔中心，调整底部支撑，保证四个工艺孔中心处于一个水平面上；
16.找正芯轴两端外圆侧面，通过旋转工作台保证所述子箱体长度方向上水平；
17.找正所述立板、所述前板或所述后板上四个工艺孔中心位置，确定x轴坐标零点和z轴坐标零点，于立板表面确定y轴坐标零点；
18.基于所述x轴坐标零点、所述y轴坐标零点和所述z轴坐标零点建立坐标系，用雕刻刀沿箱体外轮廓加工0.2mm深确定各面实际加工余量；
19.加工所述子箱体：
20.粗加工底面、两侧面、前后两端面，控制所留余量小于等于0.5mm；
21.翻面，粗加工顶面，控制所留余量小于等于0.5mm；
22.翻面，顶面定位，精加工子箱体两侧面、非对接端面及其表面的安装孔，控制两侧面平行度小于等于0.05mm；
23.精加工子箱体底面、箱体对接面，保证底面平面度小于等于0.03mm，对接面平面度小于等于0.02mm，对接面与底面的垂直度小于等于0.04mm；
24.精加工子箱体底面安装孔，精加工对接面上密封槽、定位销孔及连接孔；
25.重新装夹，以子箱体底面定位，精加工顶面，加工各盖板安装孔，保证平面度小于等于0.03mm，顶面与底面的平行度小于等于0.05mm；
26.加工所述立板的凸台安装面及孔；
27.装配两个子箱体装配：
28.清理子箱体毛刺、去除多余物；
29.将两个子箱体立式对接，在对接面安装定位销，连接对接面四个对角处螺栓；
30.将两个子箱体水平起吊，放置在平台上，重新紧固四个对角处螺栓，再对称紧固其他各处连接螺栓；
31.安装顶板上各盖板。
32.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
33.本技术实施例中提供的大型骨架焊接结构组合方箱精密加工方法，通过焊接前零件状态及余量控制、合理设计焊后工艺流程和工艺余量、加工基准协调方法、工序精度控制等，减小了产品协调难度和变形量，保证了产品的加工质量。本发明效果显著，工艺方法合理、可靠，解决了骨架焊接结构组合箱体类产品精密机械加工的技术难题。
附图说明
34.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1为本发明实施例提供的大型骨架焊接结构组合方箱的结构示意图；
36.图2为图1的大型骨架焊接结构组合方箱的左视图。
具体实施方式
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
39.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
40.下面结合附图并参考具体实施例描述本技术。
41.本技术实施例通过提供一种大型骨架焊接结构组合方箱精密加工方法，解决现有技术中零件协调难度大、尺寸精度难以保证，导致产品不能满足装配、使用要求的技术问题。
42.为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
43.参见图1和图2，一种大型骨架焊接结构组合方箱精密加工方法，所述大型骨架焊接结构组合方箱由两个子箱体组合拼接而成，即第一子箱体10和第二子箱体20组合拼接。下面将以第一子箱体10为例进行说明，所述第一子箱体10由前板1、后板2、顶板3、底板4以及两侧板6拼接组合成箱体结构，且在箱体结构内设置立板5，并且具体通过激光焊接实现各板之间的固定。
44.大型骨架焊接结构组合方箱精密加工中，产品尺寸大、形位公差要求高，精度难以控制；产品由多个零件焊接而成，且焊后余量少，焊后加工基准难度大；舱段焊接后有变形及收缩，尺寸协调难度大；两个子箱体分别加工到位，装配后不再进行精加工。对单个箱体的尺寸控制与协调，及两个子箱体配合尺寸控制要求高。
45.为此，本实施例提供一种所述精密加工方法，具体包括：零件材料状态控制、所述子箱体焊接前零件尺寸余量控制、协调所述子箱体焊接后的加工基准、加工所述子箱体以及装配两个子箱体装配。
46.下面将具体说明。
47.零件材料状态控制，所述底板、所述顶板和所述两侧板的毛坯厚度余量大于等于5mm，可设置为5mm；所述立板的毛坯厚度余量大于等于3mm，可设置为3mm；且所述底板、所述顶板和所述两侧板的毛坯状态为退火状态或在粗加工之后进行退火处理，其中，所述底板、所述顶板和所述两侧板的毛坯四周采用水切割下料，余量大于等于15mm，一般可按照15mm
控制。
48.所述子箱体焊接前零件尺寸余量控制：
49.所述底板的四周安装面、底面、对接面均留2mm余量，所述两侧板的外侧凸台安装面留2mm余量，所述顶板的凸台安装面留2mm余量，所述前板和所述后板的外侧表面留2mm余量。
50.所述立板的凸台安装面留2mm余量，所述立板上开设的大于等于φ20mm的安装孔的单边留2mm余量，小于φ20mm的安装孔不加工；
51.所述箱体结构内设置的立板安装凹槽定位尺寸按
±
0.1mm控制，所述立板安装凹槽与所述立板的配合间隙按( 0.05， 0.15)控制。
52.所述立板、所述前板以及所述后板上同轴设置的4组工艺孔的定位尺寸按
±
0.02mm控制，孔径公差带按0.05mm控制，孔位公差按
±
0.02mm控制，其中两组对角位置的工艺孔用作激光焊接定位。
53.协调所述子箱体焊接后的加工基准：
54.按配合间隙0.05mm～0.15mm，通过一芯轴插入一组工艺孔中，所述芯轴两端留大于等于100mm长度用于找正。
55.采用大型立卧转换加工中心或五轴加工中心加工。
56.所述子箱体的顶面定位，用对称四点支撑，找正所述立板、所述前板或所述后板上水平两个工艺孔中心，调整底部支撑，保证四个工艺孔中心处于一个水平面上。
57.找正芯轴两端外圆侧面，通过旋转工作台保证所述子箱体长度方向上水平。
58.找正所述立板、所述前板或所述后板上四个工艺孔中心位置，确定x轴坐标零点和z轴坐标零点，于立板表面确定y轴坐标零点。
59.基于所述x轴坐标零点、所述y轴坐标零点和所述z轴坐标零点建立坐标系，用雕刻刀沿箱体外轮廓加工0.2mm深确定各面实际加工余量。
60.加工所述子箱体：
61.粗加工底面、两侧面、前后两端面，控制所留余量小于等于0.5mm；
62.翻面，粗加工顶面，控制所留余量小于等于0.5mm。
63.翻面，顶面定位，精加工子箱体两侧面、非对接端面及其表面的安装孔，控制两侧面平行度小于等于0.05mm；采用φ50面铣刀，主轴转速s＝600rpm，进给量f＝200mm/min。
64.精加工子箱体底面、箱体对接面，保证底面平面度小于等于0.03mm，对接面平面度小于等于0.02mm，对接面与底面的垂直度小于等于0.04mm；采用φ50面铣刀，主轴转速s＝600rpm，进给量f＝200mm/min。
65.精加工子箱体底面安装孔，精加工对接面上密封槽、定位销孔及连接孔。
66.重新装夹，以子箱体底面定位，精加工顶面，加工各盖板安装孔，保证平面度小于等于0.03mm，顶面与底面的平行度小于等于0.05mm；采用φ50面铣刀，主轴转速s＝600rpm，进给量f＝200mm/min。
67.加工所述立板的凸台安装面及孔。
68.装配两个子箱体装配：
69.清理子箱体毛刺、去除多余物。
70.将两个子箱体立式对接，在对接面安装定位销，连接对接面四个对角处螺栓。
71.将两个子箱体水平起吊，放置在平台上，重新紧固四个对角处螺栓，再对称紧固其他各处连接螺栓。
72.安装顶板上各盖板。
73.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
74.本技术实施例中提供的大型骨架焊接结构组合方箱精密加工方法，通过焊接前零件状态及余量控制、合理设计焊后工艺流程和工艺余量、加工基准协调方法、工序精度控制等，减小了产品协调难度和变形量，保证了产品的加工质量。本发明效果显著，工艺方法合理、可靠，解决了骨架焊接结构组合箱体类产品精密机械加工的技术难题。
75.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
76.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
77.另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
78.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
79.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合
80.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
81.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。