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一种钛棒打孔用 铝 合金工装板制作工艺

阅读：1发布：2020-08-23

专利汇可以提供一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及机械加工技术领域，且公开了一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，包括铝合金工装板。本发明通过将铝合金原材板通过备料、数控加工、磨床加工制造出适合钛棒打孔加工装夹的特制工装板，解决现有钛棒打孔加工特制夹具空白的问题，实现对钛棒稳定装夹的目的，并利用清洗、化学抛光对工装板上的油污进行清洗，对工装板进行硬质氧化前的预处理，最终在拥有5％-10％的硫酸、95％-96％的蒸馏水组成的氧化液，20V-24V的直流电，2A/dm2-2.8A/dm2 电流密度，-5℃-+5℃的氧化温度的氧化处理槽中，经过90min-100min氧化反应后，使得工装板表面生成一层坚硬的氧化膜，提高工装板的强度、耐磨性、耐腐蚀性，进而使得工装板可以循环使用，降低加工成本。，下面是一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，包括铝合金工装板(1)，其特征在于：所述铝合金工装板(1)的顶面开设有螺纹孔(2)，所述铝合金工装板(1)的两侧开设有安装孔(3)，所述铝合金工装板(1)的顶面两端活动连接在压块(5)的底面，所述压块(5)的内部活动套接有螺丝(4)，所述螺丝(4)的一端螺纹连接在螺纹孔(2)的内部，所述铝合金工装板(1)的顶面开设有安装槽(6)；
所述一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，用于钛棒加工，并在所述铝合金工装表面形成高硬度、耐磨、耐腐蚀的保护层；
一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺包括以下操作步骤：
第一步：工装板备料
将铝合金坯料板，利用自动锯床，加工出一块长度值为600mm，宽度值为320mm，厚度值为20mm的铝合金板；
第二步：工装板外形及特征孔加工
将长度值为600mm，宽度值为320mm，厚度值为20mm的铝合金板装夹在数控机床的工作台上，数控编程，利用铣刀、钻头、丝锥等刀具，将其外形尺寸加铣为长度值为560mm，宽度值为300mm，厚度值为18mm，在其内部钻孔攻丝加工出28个深度值为16mm的公制螺纹孔，4个深度值为18mm的安装孔以及加铣出4条长度值为560mm，宽度值为8mm，厚度值为10mm的安装槽；
第三步：工装板打磨
将数控机床加工完成的工装板利用数控磨床进行磨削加工，对工装板的平面度进行修整，两面平面度公差尺寸控制在-0.05mm以内；
第四步：工装板清洗
对工装板的清洗采用先物理后化学处理顺序，先将工装板放置在热水冲洗槽中，3min后取出，将零件擦干再放入到化学清洗池中，向化学清洗池中加入碱性清洗液，碱性清洗液按照以下配方配置，磷酸三钠：50g/l-60g/l、硅酸钠：25g/l-35g/l、碳酸钠：10g/l-15g/l、肥皂：3g/l-4g/l，清洗液的温度控制在80℃-90℃之间，清洗2min-4mm取出，重新放入到热水冲洗槽中清洗，冲洗2min-5min后取出，再放入凉水冲洗槽中，冲洗2mim-4min后，取出擦干；
第五步：工装板化学抛光
将工装板放入化学抛光池中，化学抛光池内的抛光液成分比例按照以下配方配置：
45％-50％的磷酸、4％-6.5％的硝酸、3％-6.5％的硝酸、4％-6％的醋酸、31％-44％的水、硝酸铜3g/l，加工温度控制在80℃-95℃之间，放置时间为10s-20s后取出，随后依次放入热水冲洗池中冲洗40s-50s，再放入冷水冲洗池冲洗10s-20s，完成后，取出工装板并擦干；
第六步：工装板硬质阳极氧化
将工装板放入氧化处理槽中的夹具中并夹紧，加入氧化液，氧化液按照以下配方配置：
5％-10％的硫酸、95％-96％的蒸馏水，通入直流电，直流电的电压控制在20V-24V之间，电流密度控制在2A/dm2-2.8A/dm2，氧化处理槽温度维持在-5℃-+5℃之间，打开压缩空气阀，进行搅拌，氧化时间为90min-100min之间，完成后取出，放入冷水冲洗池冲洗10s-20s，然后再取出擦干；
第七步：工装板封闭处理
将氧化完成后的工装板放入90℃-100℃之间沸水中煮开20min-30min，完成后取出擦干，即可。
2.根据权利要求1所述的一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，其特征在于：所述工装板板材备料尺寸要留有充足的余量，外形尺寸需要大于工件外形标准尺寸5mm-10mm，且板材厚度尺度需要大于工件标准厚度尺寸2mm-3mm。
3.根据权利要求1所述的一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，其特征在于：所述工装板上所有的棱角需要倒成直径值在0.5mm-1.5mm之间的圆弧角，且工装板外形不能有锐角以及毛刺。
4.根据权利要求1所述的一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，其特征在于：所述工装板内部的螺纹孔氧化加工过程中用氯乙烯胶封堵保护，且安装孔用塑料或者橡皮堵塞。
5.根据权利要求1所述的一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，其特征在于：所述工装板的物理清洗不需要采用香蕉水或者火油等化学试剂，利用热水进行冲洗，即可。
6.根据权利要求1所述的一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，其特征在于：所述工装板的平面磨光修整后，两面平面度公差尺寸应达到-0.05mm以内。
7.根据权利要求1所述的一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，其特征在于：所述工装板硬质氧化出处理前，先确认工装板是否与氧化处理槽内的夹具稳定连接在一起。
8.根据权利要求1所述的一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，其特征在于：所述工装板的清洗加工和抛光加工均使用冷热水进行交替清洗，且冲洗槽应安装搅拌装置和溢流装置。
9.根据权利要求1所述的一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，其特征在于：所述工装板硬质氧化和封闭处理两者加工过程中，所采用的水溶液均为蒸馏水。

说明书全文

一种钛棒打孔用 铝 合金工装板制作工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺。

背景技术

[0002] 钛棒有优良的强度、硬度、密度小、质量轻、耐高温、耐低温，有良好的机械加工性能，耐腐蚀性能极好，无磁五毒，换热性能良好等优点，同时具有记忆性、超导性，钛棒产品用途广泛，例如航天、航海、汽车工业、生活中的手机壳生产、电脑壳和零配件生产等。

[0003] 目前，钛棒打孔加工过程中，因钛棒本身材料的高强度、高硬度以及其条状外形，只能逐一装夹打孔加工，加工效率低，劳动强度大，并且在钻头的铣削过程中，常常会因为钛棒受力不均出现活动翘起的现象，加工精度低，物料的报废率较高，因此，现有缺乏一种能够对钛棒打孔进行批量加工、并且装夹稳定、定位准确、耐磨损、高硬度、能够循环使用的特制工装。

发明内容

[0004] 本发明提供了一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，具备批量加工、硬度高、耐磨性好、加工精度高、循环使用的优点，解决了上述背景技术中所提到的问题。

[0005] 本发明提供如下技术方案：一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，包括铝合金工装板，所述铝合金工装板的顶面开设有螺纹孔，所述铝合金工装板的两侧开设有安装孔，所述铝合金工装板的顶面两端活动连接在压块的底面，所述压块的内部活动套接有螺丝，所述螺丝的一端螺纹连接在螺纹孔的内部，所述铝合金工装板的顶面开设有安装槽。

[0006] 所述一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，用于钛棒加工，并在所述铝合金工装表面形成高硬度、耐磨、耐腐蚀的保护层；

[0007] 一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺包括以下操作步骤：

[0008] 第一步；工装板备料

[0009] 将铝合金坯料板，利用自动锯床，加工出一块长度值为600mm，宽度值为320mm，厚度值为20mm的铝合金板；

[0010] 第二步：工装板外形及特征孔加工

[0011] 将长度值为600mm，宽度值为320mm，厚度值为20mm的铝合金板装夹在数控机床的工作台上，数控编程，利用铣刀、钻头、丝锥等刀具，将其外形尺寸加铣为长度值为560mm，宽度值为300mm，厚度值为18mm，在其内部钻孔攻丝加工出28个深度值为16mm的公制螺纹孔，4个深度值为18mm的安装孔以及加铣出4条长度值为560mm，宽度值为8mm，厚度值为10mm的安装槽；

[0012] 第三步：工装板打磨

[0013] 将数控机床加工完成的工装板利用数控磨床进行磨削加工，对工装板的平面度进行修整，两面平面度公差尺寸控制在-0.05mm以内；

[0014] 第四步：工装板清洗

[0015] 对工装板的清洗采用先物理后化学处理顺序，先将工装板放置在热水冲洗槽中，3min后取出，将零件擦干再放入到化学清洗池中，向化学清洗池中加入碱性清洗液，碱性清洗液按照以下配方配置，磷酸三钠：50g/l-60g/l、硅酸钠：25g/l-35g/l、碳酸钠：10g/l-
15g/l、肥皂：3g/l-4g/l，清洗液的温度控制在80℃-90℃之间，清洗2min-4mm取出，重新放入到热水冲洗槽中清洗，冲洗2min-5min后取出，再放入凉水冲洗槽中，冲洗2mim-4min后，取出擦干，

[0016] 第五步：工装板化学抛光

[0017] 将工装板放入化学抛光池中，化学抛光池内的抛光液成分比例按照以下配方配置：45％-50％的磷酸、4％-6.5％的硝酸、3％-6.5％的硝酸、4％-6％的醋酸、31％-44％的水、硝酸铜3g/l，加工温度控制在80℃-95℃之间，放置时间为10s-20s后取出，随后依次放入热水冲洗池中冲洗40s-50s，再放入冷水冲洗池冲洗10s-20s，完成后，取出工装板并擦干；

[0018] 第六步：工装板硬质阳极氧化

[0019] 将工装板放入氧化处理槽中的夹具中并夹紧，加入氧化液，氧化液按照以下配方配置：5％-10％的硫酸、95％-96％的蒸馏水，通入直流电，直流电的电压控制在20V-24V之间，电流密度控制在2A/dm2-2.8A/dm2，氧化处理槽温度维持在-5℃-+5℃之间，打开压缩空气阀，进行搅拌，氧化时间为90min-100min之间，完成后取出，放入冷水冲洗池冲洗10s-20s，然后再取出擦干；

[0020] 第七步：工装板封闭处理

[0021] 将氧化完成后的工装板放入90℃-100℃之间沸水中煮开20min-30min，完成后取出擦干，即可。

[0022] 精选的，所述工装板板材备料尺寸要留有充足的余量，外形尺寸需要大于工件外形标准尺寸5mm-10mm，且板材厚度尺度需要大于工件标准厚度尺寸2mm-3mm。

[0023] 精选的，所述工装板上所有的棱角需要倒成直径值在0.5mm-1.5mm之间的圆弧角，且工装板外形不能有锐角以及毛刺。

[0024] 精选的，所述工装板内部的螺纹孔氧化加工过程中用氯乙烯胶封堵保护，且安装孔用塑料或者橡皮堵塞。

[0025] 精选的，所述工装板的物理清洗不需要采用香蕉水或者火油等化学试剂，利用热水进行冲洗，即可。

[0026] 精选的，所述工装板的平面磨光修整后，两面平面度公差尺寸应达到-0.05mm以内。

[0027] 精选的，所述工装板硬质氧化出处理前，先确认工装板是否与氧化处理槽内的夹具稳定连接在一起。

[0028] 精选的，所述工装板的清洗加工和抛光加工均使用冷热水进行交替清洗，且冲洗槽应安装搅拌装置和溢流装置。

[0029] 精选的，所述工装板硬质氧化和封闭处理两者加工过程中，所采用的水溶液均为蒸馏水。

[0030] 本发明具备以下有益效果：

[0031] 1、本发明通过将铝合金原材板通过备料、数控加工、磨床加工制造出适合钛棒打孔加工装夹的特制工装板，解决现有钛棒打孔加工特制夹具空白的问题，实现对钛棒稳定装夹的目的，并利用清洗、化学抛光对工装板上的油污进行清洗，对工装板进行硬质氧化前的预处理，便于工装板的硬质氧化处理顺利进行，最终在拥有5％-10％的硫酸、95％-96％的蒸馏水组成的氧化液，20V-24V的直流电，2A/dm2-2.8A/dm2电流密度，-5℃-+5℃的氧化温度的氧化处理槽中，经过90min-100min氧化反应后，使得工装板表面生成一层坚硬的氧化膜，提高工装板的强度、耐磨性、耐腐蚀性，进而使得工装板可以循环使用，降低加工成本，提高企业效益。

[0032] 2、本发明通过工装板上多个经过硬质氧化的安装槽与钛棒进行卡接连接，在压块的作用，使得安装槽与钛棒刚性连接，对钛棒进行稳固定位，避免钛棒在加工过程活动翘起的问题，实现对钛棒的批量性、精确打孔加工目的，解决传统工艺夹具单一加工，效率低，劳动强度大的问题。附图说明

[0033] 图1为本发明结构俯视示意图；

[0034] 图2为本发明结构铝合金工装板俯视示意图；

[0035] 图3为本发明结构铝合金工装板左视示意图；

[0036] 图4为本发明结构压块左视示意图。

[0037] 图中：1、铝合金工装板；2、螺纹孔；3、安装孔；4、螺丝；5、压块；6、安装槽。

具体实施方式

[0038] 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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0039] 请参阅图1-4，一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，包括铝合金工装板1，铝合金工装板1的顶面开设有螺纹孔2，铝合金工装板1的两侧开设有安装孔3，铝合金工装板1的顶面两端活动连接在压块5的底面，压块5的内部活动套接有螺丝4，螺丝4的一端螺纹连接在螺纹孔2的内部，铝合金工装板1的顶面开设有安装槽6。

[0040] 一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺，用于钛棒加工，并在铝合金工装表面形成高硬度、耐磨、耐腐蚀的保护层；

[0041] 一种钛棒打孔用铝合金工装板制作工艺包括以下操作步骤：

[0042] 第一步；工装板备料

[0043] 将铝合金坯料板，利用自动锯床，加工出一块长度值为600mm，宽度值为320mm，厚度值为20mm的铝合金板；

[0044] 第二步：工装板外形及特征孔加工

[0045] 将长度值为600mm，宽度值为320mm，厚度值为20mm的铝合金板装夹在数控机床的工作台上，数控编程，利用铣刀、钻头、丝锥等刀具，将其外形尺寸加铣为长度值为560mm，宽度值为300mm，厚度值为18mm，在其内部钻孔攻丝加工出28个深度值为16mm的公制螺纹孔，4个深度值为18mm的安装孔以及加铣出4条长度值为560mm，宽度值为8mm，厚度值为10mm的安装槽；

[0046] 第三步：工装板打磨

[0047] 将数控机床加工完成的工装板利用数控磨床进行磨削加工，对工装板的平面度进行修整，两面平面度公差尺寸控制在-0.05mm以内；

[0048] 第四步：工装板清洗

[0049] 对工装板的清洗采用先物理后化学处理顺序，先将工装板放置在热水冲洗槽中，3min后取出，将零件擦干再放入到化学清洗池中，向化学清洗池中加入碱性清洗液，碱性清洗液按照以下配方配置，磷酸三钠：50g/l-60g/l、硅酸钠：25g/l-35g/l、碳酸钠：10g/l-
15g/l、肥皂：3g/l-4g/l，清洗液的温度控制在80℃-90℃之间，清洗2min-4mm取出，重新放入到热水冲洗槽中清洗，冲洗2min-5min后取出，再放入凉水冲洗槽中，冲洗2mim-4min后，取出擦干。

[0050] 第五步：工装板化学抛光

[0051] 将工装板放入化学抛光池中，化学抛光池内的抛光液成分比例按照以下配方配置：45％-50％的磷酸、4％-6.5％的硝酸、3％-6.5％的硝酸、4％-6％的醋酸、31％-44％的水、硝酸铜3g/l，加工温度控制在80℃-95℃之间，放置时间为10s-20s后取出，随后依次放入热水冲洗池中冲洗40s-50s，再放入冷水冲洗池冲洗10s-20s，完成后，取出工装板并擦干；

[0052] 第六步：工装板硬质阳极氧化

[0053] 将工装板放入氧化处理槽中的夹具中并夹紧，加入氧化液，氧化液按照以下配方配置：5％-10％的硫酸、95％-96％的蒸馏水，通入直流电，直流电的电压控制在20V-24V之间，电流密度控制在2A/dm2-2.8A/dm2，氧化处理槽温度维持在-5℃-+5℃之间，打开压缩空气阀，进行搅拌，氧化时间为90min-100min之间，完成后取出，放入冷水冲洗池冲洗10s-20s，然后再取出擦干；

[0054] 第七步：工装板封闭处理

[0055] 将氧化完成后的工装板放入90℃-100℃之间沸水中煮开20min-30min，完成后取出擦干，即可。

[0056] 其中，工装板板材备料尺寸要留有充足的余量，外形尺寸需要大于工件外形标准尺寸5mm-10mm，且板材厚度尺度需要大于工件标准厚度尺寸2mm-3mm，使得坯料板在数控机床进行外形及内部特征加工时，有足够的余量让机床切削加工，保证加工出的工装板，外形美观、特征正确。

[0057] 其中，工装板上所有的棱角需要倒成直径值在0.5mm-1.5mm之间的圆弧角，且工装板外形不能有锐角以及毛刺，工装上的锐角及毛刺用圆弧角代替，可以避免氧化处理过程中工装板局部电流集中，氧化层过热、变脆、断裂的问题，提高工装板表面氧化层的质量，进而延长工装板的使用寿命。

[0058] 其中，工装板内部的螺纹孔氧化加工过程中用氯乙烯胶封堵保护，且安装孔用塑料或者橡皮堵塞，工装板内部的螺纹孔以及安装孔是不需要氧化厚膜的部位，需要用氯乙烯胶和橡皮堵塞进行结合保护，保证螺纹孔与安装孔直径尺寸不发生变化。

[0059] 其中，工装板的物理清洗不需要采用传统的香蕉水或者火油等化学试剂，利用热水进行冲洗，即可，经数控机床加工后的工装板表面沾染的油污是水溶性的切削油，与水相溶，直接利用热水冲洗便可去除，无需利用化学试剂反应去油，有利提高工艺的环保性，降低污染。

[0060] 其中，工装板的平面磨光修整后，两面平面度公差尺寸应达到-0.05mm以内，保证工装板平面度公差达到-0.05mm以内，可以提高工装板与机床工作台的贴合度，进而控制工装板内部安装槽的装夹误差，实现工装板精密装夹加工的目的。

[0061] 其中，工装板硬质氧化出处理前，先确认工装板是否与氧化处理槽内的夹具稳定连接在一起，氧化加工过程中压缩空气阀门会打开对氧化液进行搅拌，氧化液具有一定的速度，若工装板未与氧化处理槽夹具稳定连接在一起，就会导致氧化中的工装板脱落，出现电磨损现象，因此加工前的再次确认可以提高工装板的氧化加工良率。

[0062] 其中，工装板的清洗加工和抛光加工均需要冷热水交替进行清洗，且冲洗槽应安装搅拌装置和溢流装置，冷热水交替进行清洗是为了去除工装板表面的化学溶液和污垢，避免工装板表面的化学溶液和污垢污染氧化处理溶液和影响氧化膜的质量。

[0063] 其中，工装板硬质氧化和封闭处理两者加工过程中，所采用的水溶液均要为蒸馏水，自来水中都含有氯离子，当氯离子浓度超过1％时，氧化过程中会对工装板进行侵蚀，进而出现白色斑点，影响工装板的质量，导致工装板的使用寿命降低，因此需要采用蒸馏水作为主体溶液。

[0064] 工作原理：使用时，将硬质氧化后铝合金工装板1通过安装孔3固定安装在机床的工作台上，把钛棒插入到安装槽6的内部，紧密贴合，钛棒一端与安装槽6的一端对齐，将5内部的通孔与铝合金工装板1顶面的螺纹孔2对齐，然后把螺丝4的一端穿过5内部的通孔与2螺纹连接在一起，并锁紧，将压块5的底面与钛棒的顶面紧密贴合在一起，完成装夹，即可。

[0065] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。同时在本发明的附图中，填充图案只是为了区别图层，不做其他任何限定。

[0066] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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