CN102069395B - 一种飞机机翼梁类零件的数控加工装夹方法 - Google Patents

Abstract

大型梁类零件的数控加工装夹方法，依据零件理论外形在坯料上加工出多个定位工艺台和压紧工艺台，在铣具上对应加工定位孔和压紧孔，在铣具上设有退刀槽，将零件坯料通过定位工艺台定位在铣具上的定位孔内，通过压紧工艺台压紧固定在铣具的压紧孔内装夹。实现一次装夹下，刀具将整个外形加工到位，节约了准备时间，避免了二次找正误差，从而提高数控加工效率及质量，铣具设计制造简单。

Description

一种飞机机翼梁类零件的数控加工装夹方法

技术领域

本发明涉及航空器制造技术领域，特别是关于飞机机翼梁类零件的高效数控加工所用到的装夹方法。

背景技术

目前，随着数控加工技术、飞机设计技术的飞速发展，飞机上许多原来采用钣金铆接装配在一起的部件逐步被设计成为一体化的单个数控加工零件，这些单个零件结构越来越复杂，体积越来越大。

本发明涉及的飞机机翼梁类零件是飞机结构中的主要定位、连接受力零件，主要结构特点是零件宽度变化比较大，长度较长的三角形结构，并且零件的毛坯料采用长度尺寸超长的预拉伸板铝合金材料。

通常梁类零件的加工方法是采用真空铣具，用梁的腹板面定位，用压板压紧，正反面来回翻面加工。而随着国内航空技术的发展，飞机日益大型化，梁类零件结构越来越复杂，零件尺寸、坯料重量越来越大，动辄十多米长数吨重，在加工过程中进行装夹定位越来越困难，零件装夹定位需要的时间越来越长，通常所用到的加工方法已变得不再实用。因此，需要设计出一种新的铣具及新的工艺流程来解决这种零件的数控加工问题，保证能高效加工出合格的零件。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种梁类零件的数控加工装夹方法和一种装夹铣具。通过该装夹方法，能够使梁类零件精加工阶段实现快速可靠的装夹，使整个加工过程在一次装夹下完成。

大型梁类零件的数控加工装夹方法，含有铣具，零件理论外形和坯料，其特征在于首先依据零件理论外形在坯料上加工出多个定位工艺台和压紧工艺台，在铣具上对应加工定位孔和压紧孔，在铣具上依据零件理论外形轮廓设有退刀槽，将零件坯料通过定位工艺台定位在铣具上的定位孔内，通过压紧工艺台压紧固定在铣具的压紧孔内装夹。

本发明的优点在于，本发明的优点在于零件的主体加工在一次装夹下完成，可大大提高零件的数控加工质量及加工效率；通过工艺定位孔定位零件，再通过工艺压紧台压紧零件，使梁零件装夹在铣具上，阻挡零件横向弯曲、倾向等方式的变形；数控加工时周边无和压板，零件处于开敞的加工状态，可以减少刀具悬伸长度，在加工过程中，利用在铣具上所开出的退刀槽，刀具就可以将整个外形加工到位，实现一次装夹下加工出梁类零件，节约了准备时间，避免了二次找正误差，从而提高数控加工效率及质量；铣具设计制造简单。

结合附图，参照下面的详细描述，本发明本身与它的目的和随之而来的优点将得以更清楚的理解。

附图说明

图1是梁类零件总体结构示意

图2是梁类零件在真空铣具上的装夹结构剖面示意

图3是梁类零件在真空铣具上的定位结构示意

图4是梁类零件外形加工的示意图

图中编号说明：1零件、2工艺定位台、3内六方、4退刀槽、5抽真空槽、6密封槽胶圈、7真空铣具体、8定位销、9零件上的通过孔、10通过孔、11螺纹孔、12立铣刀。

具体实施例

图1所示的梁类零件1是一种复杂的长条型结构，底部为平板状，零件筋顶高度变化不均匀。

图2所示梁类零件1装夹在真空铣具体7上，在零件1的理论外形位置铣出刀具两侧零件加工外形闭角的退刀槽4。使零件理论外形轮廓线位于铣具的退刀槽内，退刀槽4的宽度为加工零件外形所用刀具直径的1.5-2倍为宜，退刀槽的深度应根据所用刀具直径及零件外形与腹板夹角的大小综合考虑。以直径为D底角是R0的刀具为例，若零件的闭角外形角度为α，那么退刀槽的深度H应大于D*sinα/tgα。在零件1坯料的两侧理论外形上间隔800mm设有若干个工艺定位台2，(该工艺定位台在零件完成加工后再去除)。每个工艺定位台上设有通过孔10(个别情况设置定位销8)，坯料上设置的压紧工艺台和定位工艺台内均是台阶孔。实施中该处使用内六方3连接零件1和真空铣具体7上的螺纹孔11，如图2所示，用于压紧和定位的销轴或其高度低于工艺台表面，使内六方3不高出工艺定位台2表面。在加工外形过程中，刀具可以通过退刀槽4将零件外形加工至零件底部。

图3是梁类零件在真空铣具上的定位结构示意。对于大型梁类零件仅有好的定位方式是远远不够的，对于零件的压紧系统，如果采用传统的压板方式，那将势必加长刀具的悬伸长度，并且压板的压紧力不能有效地控制零件的变形。我们采用方法是在零件的两侧理论外形上以及零件上的设计孔，确定工艺定位台。在铣具体上对应的工艺定位台位置上，设置有用于固定的螺纹孔，用内六方螺栓通过工艺台上开的台阶孔将零件压紧在夹具上，使用这种压紧方式，使内六方螺栓埋入零件内部，大大减少了刀具的悬伸长度。

实施中每间隔大约2000mm设置一个定位销8，通过定位销8将零件进行过定位装夹，避免马刀弯变形对加工过程的影响，有效控制加工尺寸精度。定位销8位置优先选择零件上有通过孔10的位置，其次选择在工艺定位台2上。

图4是梁类零件通过使用退刀槽一次完成外形加工的示意，立铣刀12通过退刀槽4完成零件1的外形加工。

本发明也适用于各种加工设备、机械上的单面长条型结构类零件的装夹及铣具设计，而且零件的材料可以是铝，钢，钛等，还可以是一些非金属材料。

本发明采用近距离多点等距压紧的方法还可以抑制加工过程中的应力传递和积聚，使零件在后续加工中不会出现不可控制的变形。同时，为了防止零件在加工过程中出现变形，舍弃了传统的两孔定位方式，而采取了以若干个定位孔以过定位方式阻挡零件横向弯曲、倾向的方式。定位孔设置的位置优先选择零件上的圆孔或方孔，其次选择在工艺定位台上。定位孔的大小应当统一，选择φ8~φ20为宜。

由于该类零件属薄壁类零件，在铣具体上表面开抽真空槽及密封槽，利用真空泵将零件吸附在铣具体上，在加工时使零件与铣具体充分贴合，避免因震动等因素造成零件超差。

Claims (4)

1.飞机机翼梁类零件的数控加工装夹方法，其特征在于首先依据零件理论外形在坯料上加工出多个定位工艺台和压紧工艺台，在铣具上对应加工定位孔和压紧孔，在铣具上依据零件理论外形轮廓设有退刀槽，将零件坯料通过定位工艺台定位在铣具上的定位孔内，通过压紧工艺台压紧固定在铣具的压紧孔内装夹。

2.如权利要求1所述的飞机机翼梁类零件的数控加工装夹方法，其特征在所述零件理论外形轮廓线位于铣具的退刀槽内，退刀槽的宽度大于加工刀具直径的1.5倍。

3.如权利要求1所述的飞机机翼梁类零件的数控加工装夹方法，其特征在于所述的坯料压紧工艺台和定位工艺台内均是台阶孔。

4.如权利要求1所述的飞机机翼梁类零件的数控加工装夹方法，其特征在于用于压紧和定位的销轴或螺钉其高度低于工艺台表面。

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