具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，本发明提供一种长轴距变直径复杂薄壁结构件的精密加工方法，包括以下步骤：

S1、粗加工：包括划线标记、粗车外形、划线标记、粗铣外形；

通过在结构件表面进行划线标记，可以确定加工界线和基准；通过对结构件外形进行粗车、粗铣，可以去除大部分毛胚余量；

S2、应力检测处理：通过振动时效处理内应力，通过对比来验证时效处理对结构件的作用效果；

通过对结构件的振动时效处理，可以消除工件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能；

S3、建立刚度分析模型：对结构件进行刚度分析，并设计专用工装；根据结构件与专用工装来建立刚度分析模型；

S4、机械加工仿真：通过大量切削参数样本进行机械加工仿真，得出最优的仿真参数；

S5、精加工：包括半精车、精铣外形、精车基准、精铣打孔、钳工攻丝；

S6、结构件检测：将加工完成的结构件进行检测是否合格；

S6.1、当对结构件进行检测时，不合格，则返回步骤S1重新进行加工；

S6.2、当对结构件进行检测时，合格，则加工完成。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S2的具体步骤如下：

A1、残余应力检测：粗加工完成之后，对结构件进行残余应力检测；

A2、结构件物理参数采集：对结构件进行物理参数采集；

A3、建立力学性能模型：通过结构件的物理参数来建立力学性能模型；

A4、振动时效处理：根据力学性能模型进行振动时效处理；

A5、残余应力检测：再次对结构件进行残余应力检测；

A6、与初始样本对比：将步骤A1与步骤A5所检测的样本进行对比；当振动时效处理应力效果较差，则返回步骤A4重新调整振动参数，再重新进行振动时效处理；当振动时效处理应力效果优良，则进行下一步骤。

通过在同一位置进行两次残余应力检测，可以验证频谱谐波时效在结构件上的效果。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S3的具体步骤如下：

B1、结构件刚度分析、专用工装设计：对结构件进行刚度分析，并进行专用工装设计；

B2、建立刚度分析模型：根据结构件与专用工装来建立刚度分析模型；

B3、模型分析结果：对刚度分析模型进行分析，并且查看结果：

B3.1、当分析结果较差，可选择重新返回步骤B1进行调整工装参数；或者选择重新返回步骤B2进行调整模型参数；

B3.2、当分析结果优良，则进行下一步骤。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S4的具体步骤如下：

C1、对结构件进行大量切削试验，获取切削参数样本；

C2、通过切削参数样本来进行机械加工仿真；

C3、从步骤C2中确定最优的仿真参数。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S4通过大量切削试验来优化加工工艺流程，且获得切削结构件的最优切削参数以及结构件的最优切削刀具。

由于刀具刚性不足，刀具切入工件时的猛然撞击诱发刀具震动，震动将改变切屑厚度，切削力发生变化，反过来引起加工系统的震动加剧，该切屑厚度还会继续增加，针对该现象对切削的参数以及切削的刀具进行优化；通过切削对比验证，优选加工参数及加工刀具。

作为本发明的进一步优选方案，所述结构件的最优切削参数包括结构件大端内侧圆弧面的切削参数、结构件中间法兰面减轻槽的切削参数、结构件小端内壁的切削参数。

所述结构件大端内侧圆弧面的切削参数为：Vc＝78.5，N＝2500，F＝800，Ap＝0.25。

所述结构件中间法兰面减轻槽的切削参数为：Vc＝78.5，N＝3250，F＝1250，Ap＝0.2，且表面的加工精度由Ra6.3提高至Ra1.6。

所述结构件小端内壁的切削参数为：Vc＝78.5，N＝2500，F＝1500，Ap＝1.0。

作为本发明的进一步优选方案，所述结构件的最优切削刀具包括结构件大端内侧圆弧面的切削刀具、结构件中间法兰面减轻槽的切削刀具、结构件小端内壁的切削刀具。

所述结构件大端内侧圆弧面的切削刀具由原采取20mm整体合金铣刀，改为63mm刀柄装夹10mm铣刀组合刀具；在保证加工质量的前提下，改用后试切加工震动有明显的改善，切削时间由3h降低至1.8h，加工效率提高40％。

所述结构件中间法兰面减轻槽的切削刀具由原采取普通加长刀具，改为热装加长减震刀具；在保证加工质量的前提下，改用后的加工效率由原来50min缩短至30min，加工效率提高40％。

所述结构件小端内壁的切削刀具由原采取内铣头，改为采取直径50mmT型三面刃铣刀；在保证加工质量的前提下，改用后的加工时间由65min缩短至43min，加工效率提高33.8％。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤A4的振动时效处理为频谱谐波时效处理；利用频谱分析对工件进行全自动振动处理的方法在消除应力方面完全可以取代自然时效、热时效、亚共振时效这三种方法。

频谱谐波时效技术是通过傅里叶分析方法对金属工件进行频谱分析，找出工件的几十种谐波频率，从中优选出效果最佳的五种谐波频率进行处理，达到多维消除残余应力的目的，提高尺寸精度及稳定，防止其变形、开裂、广泛应用于机械制造业金属工件铸、锻、焊以及加工后的残余应力和均化。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤B1的专用工装为低应力装夹工装，且低应力装夹具有高精度、通用型、快速定位的特点。

高精度：工装设计的精度对应结构件销孔精度；工装中心定位孔圆度0.005以内，定位销角向精度30”以内；满足结构件角向精度1′的加工要求。

通用型：适用于两种柱形结构件加工使用，工装底板上设计有两种结构件所用的定位结构和夹紧装置。

快速定位：工装底板使用时，以底板中心为轴心，定位销孔为角向基准，实现快速高效定位，平均用时5分钟，定位效率提升约95％。

作为本发明的一个具体实施例:

参照图1-5，将结构件进行粗加工：通过在结构件表面进行划线标记，可以确定加工界线和基准，然后再对结构件外形进行粗车可以去除大部分毛胚余量；在粗车完成之后再次进行划线标记，然后对结构件进行粗车外形，当完成粗加工后，则进行下一步骤。

应力检测处理：先对结构件进行残余应力检测，进行记录；然后采集结构件的物理参数，通过结构件的物理参数来进行建立力学性能模型；在力学性能模型建立完成之后，进行频谱谐波时效处理结构件的内应力，然后再次进行残余应力检测；将两次的应力检测的数据样本进行对比，来观察频谱谐波时效处理后，结构件的内应力情况；当结构件的内应力处理效果不理想，则返回频谱谐波时效处理步骤，进行调整参数，调整完参数后再次进行重复时效处理，检测观察结构件的内应力情况，重复此步骤，得出合适的时效处理参数，直至结构件的内应力处理效果良好；当结构件的内应力处理效果优良，则进行下一步轴。

建立力学模型：对结构件进行刚度分析，并且进行设计专用工装；根据结构件与专用工装来建立刚度分析模型，并且查看模型分析结果；当分析结果较差时，则返回上一步，进行调整刚度分析模型的参数，或则返回专用工装设计步骤，进行调整专用工装的参数，再次进行模型分析，并且查看模型分析结果，直至得出优良的分析结果；当分析结果优良时，则进行下一步骤。

机械加工仿真：通过对结构件进行大量切削试验，获取切削参数样本通过切削参数样本来进行机械加工仿真，来确定最优的仿真参数；通过切削试验可以得出最优的切削参数以及最优的切削刀具，可以有效地缩短了切削加工的时间，从而提高了加工效率；在得出最优的仿真参数之后，则进行精加工；利用专用工装将结构件进行夹紧，然后进行半精车、精铣外形、精车基准、精铣打孔、钳工攻丝，完成这些步骤之后，对结构件进行检测是否合格；当对结构件进行检测时不合格，则返回前面的步骤重新进行加工；当对结构件进行检测时，合格，则加工完成。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。