CN105922043A - 一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置及方法，装置包括设置在机床工作台上的通用真空平台，在所述通用真空平台主体底面部分设置有抽气室，在抽气室内设置有抽气孔，在底面周边设置有密封槽，在密封槽内安装密封条后与底座密封板固定装配；所述通用真空平台主体表面采用密封槽隔成方格，每个方格中心安装钢制衬套，在密封槽内安装有密封条。本发明在保证设备及刀具安全运行的前提下发挥机床最大性能，缩短工艺准备、零件安装和更换时间，使部分航空类零件通过真空平台也能实现流水线式加工，统一操作规范，统一工艺流程，数字化检测加工信息，降低人为操作失误，提高质量稳定性，同时使用现代化辅助工具提高加工效率。

Description

一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置及方法

技术领域

本发明涉及一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置及方法。

背景技术

针对于目前航空结构件的加工，因其多品种单件小批量加工特点，使得零件装夹准备导致机床停机时间占比高。

航空类零件单一且结构复杂，传统加工方法每项零件需在厚度大于50mm铝制垫板上制作销孔用于定位，确定零件安装位置后根据销孔打孔攻丝用于锁住零件(结构简单零件打孔攻丝时间4-8小时，结构较大较复杂零件耗时10-16小时)，中途攻丝若出现螺纹损坏，需调整零件位置后重新打孔攻丝，特殊零件加工准备时间甚至超过零件加工时间，现场操作若出现零件位置选择错误导致五轴机床摆轴后超程等情况，需重新选择零件安装位置打孔攻丝，从而直接导致了停机占用率高相应的加工成本提高，铝制垫板加工一定种类零件由于打孔较多需报废更换，大大增加了加工成本。

针对结构强度较差零件，需为零件设计定制专用工装或真空夹具，设计专用夹具从设计到加工完成周期长，成本高。单一零件加工完成后工装无法再次利用也相应报废。

零件安装完成后，需要操作人员根据工艺文件手动找出程序加工原点，因垫板无基准，加工原点通常设置于零件销孔上，每个零件原点不同。人为确定加工原点的误差经常导致双面加工零件的接刀误差造成钳工手动修复工作量过大。严重的直接导致零件报废。

确认加工原点后，因航空件结构复杂，需要加工刀具品种及定制刀具较多，程序刀具无法统一及规律性，每条程序需要操作人员手动安装刀具，便于安装前使用量具对刀具进行测量，增加了停机等待的时间，由于人为测量失误刀具用错导致零件报废也时有发生。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，包括设置在机床工作台上的通用真空平台，在所述通用真空平台主体底面部分设置有抽气室，在抽气室内设置有抽气孔，在底面周边设置有密封槽，在密封槽内安装密封条后与底座密封板固定装配；所述通用真空平台主体表面采用密封槽隔成方格，每个方格中心安装钢制衬套，在密封槽内安装有密封条。

本发明还提供了一种适用于航空板料类零件多工位快速定位方法，包括如下步骤：

步骤一、将通用真空平台主体和底座密封板进行密封安装：

在通用真空平台主体底面周边的密封槽内安装密封条后与底座密封板2配合对抽气室进行密封；

步骤二、对通用真空平台进行密封性测试，测试合格后进行固定连接；

步骤三、将密封性测试合格后的通用真空平台固定安装在机床工作台上；

步骤四、对通用真空平台主体表面方格进行编号：用大写英文字母表示方格行号，用阿拉伯数字表示方格列号；

步骤五、将程序原点统一为真空平台编号A1处，校验台统一为真空平台A3处，实现基准统一，校验台检验刀具规格及原点正确；

步骤六、按照工艺文件编号位置将两处螺纹衬套更换为销孔衬套，分别使用圆柱销定位零件位置、使用导正销导正零件。

与现有技术相比，本发明的积极效果是：通过真空平台多工位生产模式的快速加工方法将大幅缩短装夹、加工准备时间，可有效减少90％以上因装夹导致的停机时间、缩短工序流程、提高生产效率实现快速装夹、换装零件，同时结合柔性化工装夹具的设计理念，推动航空结构件向快速柔性制造方向发展。

本发明在保证设备及刀具安全运行的前提下发挥机床最大性能，缩短工艺准备、零件安装、零件更换时间，使部分航空类零件通过真空平台也能实现流水线式加工，统一操作规范，统一工艺流程，数字化检测加工信息，降低人为操作失误导致的零件加工故障，提高质量稳定性，同时使用现代化辅助工具提高加工效率。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本装置的结构示意图；

图2是底座密封板2的结构示意图；

图3是通用真空平台3的结构示意图；

图4是通用真空平台表面的编号示意图。

具体实施方式

一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，如图1所示，包括：机床工作台1、底座密封板2、通用真空平台主体3、抽气室4、零件导正销5、零件定位圆柱销6、连接锁紧螺钉7、抽气嘴8、产品毛坏9等，其中：

底座密封板2(如图2所示)和通用真空平台主体3(如图3所示)主体安装密封条后使用38-M12螺钉(即连接锁紧螺钉7)连接，测试密封性合格，装配后不允许拆卸(长期使用密封条朽化导致的漏气密封问题，拆卸换装密封条重新测试)。

底座密封板2和通用真空平台3装配好后与机床工作台1连接，连接后作为机床工作台使用，不允许拆卸(若需拆卸，安装简便)。

将螺纹衬套安装至通用真空平台3上，共726处，用于螺钉锁紧零件。在使用中可根据零件规格结构任意位置更换为销孔衬套用于定位零件。

一、通用真空平台：

由于现行飞机材料比重70％为铝合金材料，30％的钛合金及合成材料，对加工材料的不同将主体与密封底板使用不同材质，主体采用铝合金材质，有效保护专用刀具及机床安全性。

通用真空平台主体表面使用6.5*6.5mm(深度*宽度)密封槽隔开，密封槽根据零件需要安装密封条，用于真空吸附零件。密封槽间距为50mm，每个格子中心安装钢制衬套，共726处，使用钢制衬套提高螺纹使用寿命，损坏易更换，衬套分为螺纹衬套和销孔衬套，定位零件位置后更换两处螺纹衬套为销孔衬套用于定位零件，其余位置螺纹衬套用于安装M12螺钉锁紧零件，省略制孔步骤的同时提高了零件的活动性。

相对于传统加工方案无需反复制作销孔及螺纹孔，对于螺钉无法锁紧的部位可局部采用真空吸附，在通用于更多零件的同时直接将加工准备时间从十多个小时缩短至半小时以内。

通用真空平台主体底面周边采用6.5*6.5mm(深度*宽度)密封槽安装密封条后与底座密封板2配合密封抽气室，周边分布六处抽气嘴提高真空吸附力，主体表面共18处抽气孔，抽气孔采用密封螺纹+滤网设计，根据零件结构打开需要使用的抽气孔，滤网防止铁屑吸入抽气室，未使用抽气孔由专用密封螺钉密封。

二、底座密封板：

由于主体采用铝合金材料，铝合金材料变形较大，为有效控制长期使用铝制主体的变形，底座密封板采用钢制材料，真空平台使用原则为一次安装永久使用，主体安装密封条与底座密封板装配完成后，测试密封性，密封合格后不允许拆卸，不同的材料组合提高夹具强度的同时有效控制主体因变形造成的密封问题。

三、定位圆柱销及导正销：

在根据零件规格结构对应真空平台定位零件位置后，更换两处螺纹衬套为销孔衬套，采用圆柱销和导正销安装零件，圆柱销用于定位零件位置，导正销采用锥形设计，由于机床误差及材料特性导致累计误差，采用圆柱销定位，导正销导正的设计，定位后矫正累计误差导正零件，做到快速安装。可同时安装多个零件，一件零件需要两处销孔衬套安装定位销。

本发明还提供了一种适用于航空板料类零件多工位快速定位方法，包括如下步骤：

步骤一、将通用真空平台主体和底座密封板进行密封安装：

在通用真空平台主体底面周边的密封槽内安装密封条后与底座密封板2配合对抽气室进行密封；

步骤二、对通用真空平台进行密封性测试，测试合格后不允许拆卸；

步骤三、将密封性测试合格后的通用真空平台3安装至机床工作台1，作为工作台使用不允许拆卸(后续不再执行此步骤)；

步骤四、对通用真空平台主体表面方格进行编号：

用大写英文字母(A，B，C，D，……)表示方格行号，用阿拉伯数字(1，2，3，4，……)表示方格列号，将方格分为A1，A2，A3，A4，……；B1，B2，B3，B4，……；C1，C2，C3，C4，……；D1，D2，D3，D4，……；

步骤五、将程序原点统一为真空平台编号A1处，校验台统一为真空平台A3处。实现基准统一，校验台检验刀具规格及原点正确，免去找基准时间(后续不再执行此步骤)，如图4所示；

步骤六、按照工艺文件编号位置更换两处衬套，将螺纹衬套更换为销孔衬套，其余位置仍为螺纹衬套，用于锁紧零件；降低工装制造成本，提高实用性及灵活性；

步骤七、更换两处销孔衬套后，使用圆柱销6定位零件位置、导正销5快速导正零件。此方法的同孔同销更降低双面加工类零件装夹误差。圆柱销定位零件位置，导正销的锥形设计解决累计误差导正零件，实现免找正快速定位的同时降低累计误差。

本装置针对较薄难加工航空优先采用真空吸附装夹方式，安装密封条使用真空吸附装夹；结构较为稳定；零件可直接使用M12螺钉配合气动工具快速锁紧零件，实现快速装夹。

综上所述，快速装夹将缩短90％装夹时间，针对批量零件效果更为显著，针对不同特性结构零件，科学选择装夹方式，提高实用性。使零件实现快速定位、装夹、更换。

一键式加工，采用程序组方式，利用机床自动刀库自动调取加工刀具，通过后置平台在每条程序头写入检测代码，通过代码指令使用机床红外线对刀仪自动检测、验证刀具参数，避免加工中人为测量失误及停机检测等情况，降低停机率实现自动化加工。

通过挑选航空类某项目较为典型结构零件作为研发试验件进行测试，选用同一台设备及人员做加工对比，采用本装置加工周期为22小时，而现有的加工方式加工周期为62小时，相比缩短40小时，效率提高2.8倍，效率提高非常明显。

Claims (10)

1.一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：包括设置在机床工作台上的通用真空平台，在所述通用真空平台主体底面部分设置有抽气室，在抽气室内设置有抽气孔，在底面周边设置有密封槽，在密封槽内安装密封条后与底座密封板固定装配；所述通用真空平台主体表面采用密封槽隔成方格，每个方格中心安装钢制衬套，在密封槽内安装有密封条。

2.根据权利要求1所述的一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：所述钢制衬套为螺纹衬套。

3.根据权利要求1所述的一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：所述钢制衬套中至少设置一对配套的销孔衬套，其余为螺纹衬套。

4.根据权利要求3所述的一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：在所述配套的销孔衬套中分别设置零件导正销和零件定位圆柱销。

5.根据权利要求1所述的一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：所述密封槽的深度和宽度均为6.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：所述通用真空平台主体通过锁紧螺钉与底座密封板连接。

7.根据权利要求1所述的一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：所述通用真空平台主体周边分布六处抽气嘴。

8.根据权利要求1所述的一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：所述抽气孔采用密封螺纹+滤网结构。

9.根据权利要求1所述的一种适用于航空板料类零件多工位快速定位装置，其特征在于：所述密封槽间距为50mm。

10.一种适用于航空板料类零件多工位快速定位方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、将通用真空平台主体和底座密封板进行密封安装：

在通用真空平台主体底面周边的密封槽内安装密封条后与底座密封板2配合对抽气室进行密封；

步骤二、对通用真空平台进行密封性测试，测试合格后进行固定连接；

步骤三、将密封性测试合格后的通用真空平台固定安装在机床工作台上；

步骤四、对通用真空平台主体表面方格进行编号：用大写英文字母表示方格行号，用阿拉伯数字表示方格列号；

步骤五、将程序原点统一为真空平台编号A1处，校验台统一为真空平台A3处，实现基准统一，校验台检验刀具规格及原点正确；

步骤六、按照工艺文件编号位置将两处螺纹衬套更换为销孔衬套，分别使用圆柱销定位零件位置、使用导正销导正零件。