CN101412120A - 基于对刚性结构零件的数控加工方法和数控加工夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明目的在于提供一种刚性结构零件的数控加工方法和对刚性结构零件数控加工的夹具结构。该方法包含以下主要步骤:对零件坯料进行粗加工,粗加工时在零件外形轮廓面的周围加工出多个等高的工艺凸台,工艺凸台与零件的外形轮廓面之间加工成刚性连接桥,使工艺凸台与零件的外形轮廓面之间不间断连接。该工艺凸台根据零件结构的不同,均匀分布在零件轮廓的四周,零件结构比较薄弱的部位适当增加工艺凸台数。本发明的优点之一就是利用与零件结合的工艺凸台代替专用工装,节约制造成本。

Description

基于对刚性结构零件的数控加工方法和数控加工夹具
技术领域
本发明涉及航空器制造技术领域,特别是针对飞行器机身框类零件的 数控加工,也适用于对类似的刚性结构零件进行数控加工所用的加工方法 和数控加工夹具。 背景技术
众所周知,在数控加工中对待加工零件的装夹定位是影响零件加工质 量和加工效率的关键环节之一。飞机的框类零件是一种典型的刚性结构零 件,其传统的装夹方法大致分为两种,其一就是指直接在毛料上铣出零件, 直到零件加工完,再与毛料脱离。这种方法的优点就是节约时间。但是缺 点就是零件与毛料脱离后,零件变形很大,无法满足设计要求。其二就是 粗加工后,将零件与毛料分离,在半精加工和精加工过程中通过工装进行 支撑定位。这种方法的优点是装夹定位快,较前一种方法零件的变形情况 也有了较好的改进,但控制零件变形的效果不好。再就是研制工装有一定 的周期,且试制过程中,零件与工装还有一定的协调周期,不能满足零件 的研制周期。
因此,需要提供一种更加快速、高品质的机身框零件数控装夹定位方 法,为机身框零件的数控高效加工提供解决方案。 发明内容
本发明的目的在于錄供一种刚性结构零件的数控加工方法和对刚性结
构零件数控加:t:的夹具结构。
一种刚性结构零件的数摔加工方法h该方法晕在零件粗加工后,预留若干进行了特殊结构设计的工艺凸台,作为精加工阶段装夹定位的结构。 该方法包含以下主要步骤:对零件坯料进行粗加工,粗加工时在零件外形 轮廓面的周围加工出多个等高的工艺凸台,工艺凸台与零件的外形轮廓面 之间加工成刚性连接桥,使工艺凸台与零件的外形轮廓面之间不间断连接。 该工艺凸台根据零件结构的不同,均匀分布在零件轮廓的四周,零件结构 比较薄弱的部位适当增加工艺凸台数。其次是加工工艺凸台的上表面和下
表面,使工艺凸台的上表面和下表面分别位于相同的空间基准平面上;然
后依次在工艺凸台的外侧面加工用于压紧装夹的连接台,用来压紧零件;
利用工艺凸台外侧的连接台将零件装夹定位在数控机床的操作平台上;最
后对零件进行精加工后将工艺凸台与零件的轮廓线进行分离加工。
具有若干优于现有机身框零件加工装夹方法的优点。 一个优点就是通
过此方法加工出来的零件变形情况极小,完全能够满足零件的装配要求;
本发明的另一个优点就是大大的减少专用工装,节约制造成本、减少工装
设计、工装制造、工装管理的诸多工作;第三点就是由于降低装夹部件的
高度,从而縮短数控加工刀具的,长度,提高加工效率和质量,同时, 也减小了刀具与装夹部件碰撞的可能性,提高了安全性。
还可以极大地发挥数控机床的性能,实现数控加工的高效铣削,縮短 产品的研制周期,降低产品成本,满足批量生产的要求,获得了良好的经 济效益。
基于相同的发明思路,本发明提供一种针对刚性结构零件进行数控加 工的夹具结构,含有待加工的零件本体和分布在零件本体周边的多个工艺 凸台,其特征在于所述的工艺凸台与零件本体为一体结构,工艺凸台的内侧与零件本体之间有一刚性连接桥,使零件本体悬挂在多个工艺凸台之间, 工艺凸台的外侧有压紧装夹的连接台。
上述工艺凸台同时用作零件正反两面精加工的支撑、定位和装夹。为 了便于在加工中找正基准定位,实施中最好将分布在零件本体周边的工艺 凸台的上表面和下表面进行精加工,使工艺凸台的上表面和下表面分别位 于相同的空间基准平面上。为了便于固定装夹,实施中工艺凸台外侧的连 接台最好是一种位于工艺凸台外侧的侧向凹槽结构,以便利用压板将工艺 凸台压紧在机床表面,这样可以降低装夹部件的高度,从而縮短数控加工 刀具的悬伸长度,提高加工效率和质量。
为了在加工中保持对零件变形的监测和控制,在工艺凸台的中心设计 有贯通上下表面的定位孔。实施中一般选择相距比较远的三个工艺凸台的
定位孔进行零件的找正定位,通过采用3个定位孔定位的过定位方式,可 以检査粗加工后零件的变形量。
以下结合实施例附图和对附图的详细描述,本发明本身与它的其他目 的和随之而来的优点将得以更清楚地理解。由于本发明的上述优点,本发 明方案不局限于实施例中提供的飞机机身框类零件,对刚性结构零件本发 明具有普遍的适应性。 附图说明
图1是飞机机身框零件在机床上的装夹定位的示意图; 图2是根据本发明实施例的局部剖视图;
图中编号说明:l基准孔、2机床工作台、3 T型键槽、4零件本体、5 工艺凸台、6工艺凸台上表面、7连接件、8连接桥、9侧凹槽、IO压板、ll千斤顶、12工艺凸台下表面。 具体实施方法
参照图1、图2示出了本发明的一个实施例的定位装夹视图和局部剖视 图。现结合附图对此发明进行描述。
图中待加工的零件本体4是飞机机身类主要承力的框类零件,该零件具 有刚性高,结构复杂的特点。该类零件数控加工的工艺方案按照首先对毛 坯料进行粗加工、半精加工、精加工安排工序,适当安排辅助工序、检验 工序、特别对于变形较大的框类零件,平面度不好保证,还要适当的安排 时效工序。
在实施对零件坯料进行粗加工时,在零件本体4的周围通过粗加工预留 多个工艺凸台5,每个工艺凸台与零件本体之间不间断连接,也就是在每一 个工艺凸台与零件本体之间都有一个刚性连接桥8,该连接桥的宽度最好大 于外形刀具直径3-5rara余量,连接桥的厚度约为1 / 3零件外形高度即可, 使零件本体通过该刚性连接桥"悬挂"在周边工艺凸台之间。这样就通过
工艺凸台对零件的双面加工起定位支撑作用,加工过程中定位基准面以工 艺凸台的上表面6和工艺凸台的下表面12为加工定位基准面。
在正式装夹前,先在自由状态下铣工艺凸台上表面和下表面12,目的 在于消除因粗加工变形引起的工艺凸台上、下表面无法在自由状态贴实机 床工作平台的现象,最终使分布在零件本体周边的工艺凸台上、下表面5 和12分别位于相同的空间基准面上。
为了便于装夹,在每个工艺凸台侧面设有侧凹槽9,装夹时用压板10 支撑在工艺凸台外侧的侧凹槽9与和千斤顶11上,用螺拴螺母连接件7将压板固定在机床工作台2的T型键槽3上。通过使用连接件7、压板10和 千斤顶11使零件装夹在机床工作台2上。由于侧凹槽9开口高度低于零件 和工艺凸台表面,所以在加工中能够有效的縮短刀具悬伸长度,这一方法 可以有效地的避免因刀具悬伸过长造成的加工质量问题。
零件装夹完成后,通过调整分布在零件两端和中部的3个工艺台上的 基准孔1找正零件,确定零件数控加工的坐标系,同时利用基准孔校对零 件装夹及加工过程中的变形情况,这样能够将零件变形状况进行量化测量, 避免出现零件粗加工所留余量小于零件变形量,后续加工无法进行的情况。
设置完成坐标系后即可进行后续正常加工,通过精加工去除零件的加 工余量。零件翻面加工,方法重复以上内容即可。零件精加工后将工艺凸 台5和连接桥8与零件外形轮廓分离即可。
本发明最显著的优点就是利用与零件结合的工艺凸台代替专用工装, 节约制造成本。

Claims (5)

1、一种刚性结构零件的数控加工方法,其特征在于包含以下主要步骤:对零件坯料进行粗加工,粗加工时在零件外形轮廓面的周围加工出多个等高的工艺凸台,工艺凸台与零件的外形轮廓面之间加工成刚性连接桥,使工艺凸台与零件的外形轮廓面之间不间断连接;加工工艺凸台的上表面下表面,使工艺凸台的上表面和下表面分别位于相同的空间基准平面上;在工艺凸台的外侧面加工用于压紧装夹的连接台;利用工艺凸台将零件装夹定位在数控机床的操作平台上;对零件进行精加工后将工艺凸台与零件的轮廓线进行分离加工。
2、 一种数控加工的夹具结构,含有待加工的零件本体和分布在 零件本体周边的多个工艺凸台,其特征在于所述的工艺凸台与零件本体为一体结构,工艺凸台的内侧与零件本体之间有一刚性连接桥,使 零件本体悬挂在多个工艺凸台之间,工艺凸台的外侧有压紧装夹的连 接台。
3、 如权利要求2所述的夹具结构,其特征在于分布在零件本体 周边的工艺凸台的上表面和下表面分别位于相同的空间基准平面上。
4、 如权利要求2或3所述的夹具结构,其特征在于所述的工艺 凸台外侧的连接台是一种位于工艺凸台外侧的侧向凹槽结构。
5、 如权利要求2或3所述的夹具结构,其特征在于所述的工艺 凸台的上表面和下表面上设有定位孔。
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