CN106271416B - 一种接头类零件加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接头类零件加工方法，以飞机上的接头类零件为研究对象，设计了专用工装。通过工装对毛坯进行固定，控制零件加工过程中产生的变形，保持零件稳定的加工状态，同时减少零件的翻面、装夹工作，减小操作人员劳动强度，提高加工效率。再进行粗铣零件轮廓、零件上部加工、零件下部加工和零件端头区加工，最后进行一次测量即可。该方案解决了零件错位问题，保证了深孔加工的同轴度要求。通过测量，零件加工误差在±0.1mm以内，远远高于常规加工方案，同时加工时间大大缩短。

Description

一种接头类零件加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体涉及一种接头类零件加工方法。

背景技术

飞机接头类零件由于尺寸大、结构复杂一直以来都是困扰飞机结构件数控加工的难点之一。近年来对于该类零件的研究主要集中在如何提高加工效率和精度。传统的数控加工方法是在五坐标立式加工中心上进行，经多次装夹和测量后加工，这样势必造成装夹、定位误差，从而无法保证零件精度要求，同时加工周期也相对较长。因此，如何提高该类零件的加工效率和加工精度显得很有必要。

申请号为CN200710145927.4，名称为接头类零件数控加工的装夹方法及铣具的发明专利，公开了一种复杂接头类零件的数控加工装夹方法和夹具的设计，其主要思想是将接头零件悬空装夹，其装夹方法包括在零件的两侧理论外形上设有工艺定位台，在铣具上设有与工艺定位台对应的并高出铣具体的支撑块，将零件两侧的工艺定位台定位固定在铣具的支撑块上，使接头零件悬空装夹在铣具上。

上述发明专利中，零件被支撑块悬空固定在铣具内，零件一面加工完成后，可以将零件反转重新固定装夹，再加工零件的另一面。需要对零件多次翻面和装夹，容易造成误差。

发明内容

针对现有技术中出现的问题，本发明提出了一种接头类零件加工方法，达到了减少零件的翻面、装夹工作，有效控制零件加工过程中产生的变形，保持零件稳定加工状态的目的，实现了加工工艺简单、加工精度高、缩短加工时间的效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种接头类零件加工方法，包括以下步骤：

A、工装设计：设计上表面有螺栓连接孔的工装；

B、制吊装孔：在毛坯侧面制出吊装孔；

C、零件装夹：使用螺栓通过工装上的螺栓连接孔与毛坯底部工艺凸台上的螺纹孔连接，对毛坯进行固定；

D、粗铣零件轮廓；

E、零件上部加工：加工零件上部G面时，粗铣并精铣内形和外形，粗加工后留余量，铣出转角；加工H面时，先铣内形后铣外形，自上而下逐一加工槽腔到位；

F、零件下部加工：先精铣出外形后粗铣两侧内形；

G、零件端头区加工；

H、测量：零件下断后送测量机进行测量。

所述工装包括上表面、基座和加强筋；所述基座包括底面和与底面垂直的两面；所述上表面和基座连接成环状；所述加强筋连接在基座垂直的两面之间；所述加强筋与垂直的两面垂直；所述加强筋与底面垂直；所述基座底面设置有定位键；所述加强筋上设置有减轻孔。

所述粗铣零件轮廓步骤中，保证单边余量不小于10mm。

所述零件上部加工步骤中，走刀方式为从上往下沿Z字走刀。

所述零件下部加工步骤中，单个槽腔加工顺序任意。

所述零件下部加工步骤中，走刀方式为从上往下沿Z字走刀。

所述零件端头区加工步骤中，机床主轴旋转，采用长刀具一次加工到位。

由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明设计了具有螺栓连接孔的工装，使用螺栓通过工装上的螺栓连接孔与毛坯底部工艺凸台上的螺纹孔连接，对毛坯进行固定。这种零件固持方式使用的压紧螺钉少，仅通过零件底部对毛坯进行固定，充分利用卧式加工中心工作台及机床主轴的旋转角度，做到了零件周身加工无盲区，零件的所有部位一次装夹即可全部加工到位，将精加工过程由传统工艺方法的四个加工工序：精加工G面→精加工H面→精加工端头→钳工制侧面孔；减少到了一个工序。一方面简化了工艺流程，提高了加工效率，缩短了加工过程中生产排班的等待周期，减轻了工人的作业负担；另一方面，加工过程中由于外界对毛坯的约束少，有利于零件表面切削残余应力的释放，加工完成后零件变形小。

2、本发明工装的加强筋能够提高工装的承受能力，减轻孔能够减轻工装的重量，定位键能够进行定位。一个工装长300mm，3个独立平台组成以一个整体工装平台。每一个平台都能完成独立装夹，从而便于应用在尺寸不同的此类零件上，同时在工装材料方面也大大降低了成本。

3、本发明粗铣零件轮廓时保证单边最小余量不小于10mm，下断轮廓。一方面可以保证后续加工的余量充足，另一方面可适当减轻毛坯重量，方便工人装夹。合适的加工余量可保证精加工从上至下层层剥除余料时毛坯本身具有良好的刚性，加工过程中毛坯不会产生震颤，从而保证了零件的加工质量。

4、本发明中，由于零件下部靠近反拉螺钉与工装固定区域，加工时毛坯的刚性主要依靠工装保证，因此对单个槽腔的加工顺序无特殊要求。加工顺序灵活，进一步减少了劳动强度和加工误差的产生。

5、本发明的加工方法中，零件仅在底部与工装相连，零件上部为零件所有加工区域中刚性最弱的部位，采用Z字形刀轨进行切削的最大优点是当零件上部尺寸加工到位时，加工区域下部仍然留有一定的余量，加工系统能保持较好的刚性，避免加工弹刀，保证加工质量。

附图说明

图1为本发明的加工流程示意图；

图2为本发明的工装示意图；

图3为本发明的零件装夹示意图；

图4为本发明的零件加工部位示意图；

图5为图4的 I部分放大示意图；

图6为本发明的零件端头加工示意图；

图中标记：1、接头类零件，201、基座，202、加强筋，203、定位键，204、减轻孔，205、螺栓连接孔，206、上表面，3、吊装孔，4、工艺凸台，5、螺纹孔， 6、内形，7、外形，8、腹板，9、Z字形刀轨，10、机床主轴，11、长刀具。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做详细的说明。

实施例1

如图3所示：接头类零件1上下部分结构不对称；包括大量的筋结构和侧面槽；零件具有薄壁结构，最小处的厚度仅为1.5mm，零件加工精度高，易变形。

针对该接头类零件1，分析发现其加工难点在于有效控制零件加工过程中产生的变形，保持零件稳定的加工状态，同时减少零件的翻面、装夹工作，减小操作人员劳动强度，提高加工效率。

本发明的具体加工流程图如图1所示。

A、工装设计：针对该接头类零件1的结构特点和机床特性，为了保证加工质量，设计专用工装如图3所示：表面有螺栓连接孔205。同时，工装表面上制出反拉螺纹孔，用于固定零件。根据工装的应用情况，应用独立小型平台组合构成大型平台的基本设计思路。整体工装共长900mm，由3个独立平台组成，每一个平台都能完成独立装夹，从而便于应用在尺寸不同的此类零件上，同时在工装材料方面也大大降低了成本。

B、制吊装孔3：该类毛坯重量在1吨左右，整个加工过程中，零件的翻面很困难，为了方便后续翻面和装夹，采用三坐标通用机床，在毛坯侧面按430mm间距均匀制出4-M16的吊装孔3。在吊装时可以根据实际情况选用合适的吊装孔3。

C、零件装夹：传统的通过对零件轮廓四周用压紧螺钉或压板对毛坯进行固定的方式。采用这种传统的加工方法，包括4个加工工序：精加工G面→精加工H面→精加工端头→钳工制侧面孔。本发明的零件装夹是使用M16螺栓通过工装上螺栓连接孔205与毛坯底部工艺凸台4上所制螺纹孔5连接来对毛坯进行固定，如图2所示。这种零件固持方式使用的压紧螺钉少，仅通过零件底部对毛坯进行固定，充分利用卧式加工中心工作台及机床主轴12的旋转角度，做到了零件周身加工无盲区，零件的所有部位一次装夹即可全部加工到位。本发明一方面简化了工艺流程，提高了加工效率，缩短了加工过程中生产排班的等待周期，减轻了工人的作业负担；另一方面，加工过程中由于外界对毛坯的约束少，有利于零件表面切削残余应力的释放，加工完成后零件变形小。

D、粗铣零件轮廓：采用三坐标通用机床粗铣接头类零件1的轮廓。

E、零件上部加工：采用五坐标卧式机床进行加工。加工零件上部G面时，粗铣并精铣内形6和外形7，粗加工后留6mm余量，铣出转角。STC工作台旋转180°，进行H面加工时，为避免弹刀故H面先铣内形6后铣外形7，自上而下逐一加工槽腔到位。其中G面是指第一面，H面是指第二面。

F、零件下部加工：采用五坐标卧式机床进行加工。零件加工时，下部刚性好，先精铣出外形7后粗铣两侧内形6，其中腹板8余量为3mm，内形6余量为5mm。

G、零件端头区加工：采用五坐标卧式机床进行加工。端头区加工时，充分利用此种装夹方式较好的空间开敞性及机床工作台和机床主轴12的旋转角度一次加工到位。

H、测量：零件下断后送测量机进行测量，本方案中只进行了一次测量，中间过程无需测量。采用三坐标测量机，减少了测量的工作强度，进一步提高了加工效率。

I、钳工工作：钳工去除所有工艺凸台4，并打磨接平。

实施例2

在实施例1的基础上，优选的，本发明的工装包括上表面206、基座201和加强筋202；所述基座201包括底面和与底面垂直的两面；所述上表面206和基座201连接成环状；所述加强筋202连接在基座201垂直的两面之间；所述加强筋202与垂直的两面垂直；所述加强筋202与底面垂直；所述基座201底面设置有定位键203；所述加强筋202上设置有减轻孔204。

实施例3

在实施例1的基础上，优选的：在步骤D中，所述粗铣零件轮廓步骤中，采用三坐标通用机床，保证单边余量不小于10mm，下断轮廓。这样可适当减轻毛坯重量，方便工人装夹；合适的加工余量可保证精加工从上至下层层剥除余料时毛坯本身具有良好的刚性，加工过程中毛坯不会产生震颤，从而保证了零件的加工质量。

实施例4

在实施例1的基础上，优选的：在步骤E中，走刀方式为从上往下沿Z字走刀。零件仅在底部与工装相连，零件上部为零件所有加工区域中刚性最弱的部位，采用Z字形刀轨9进行切削的最大优点是当零件上部尺寸加工到位时，加工区域下部仍然留有一定的余量，加工系统能保持较好的刚性，避免加工弹刀，保证加工质量。

实施例5

在实施例1的基础上，优选的：在步骤F中，所述零件下部加工步骤中，单个槽腔加工顺序任意。这主要是因为零件下部靠近反拉螺钉与工装固定区域，加工时毛坯的刚性主要依靠工装保证，因此对单个槽腔的加工顺序无特殊要求。加工顺序灵活，进一步减少了劳动强度和加工误差的产生。

实施例6

在实施例1的基础上，优选的：在步骤G中，充分利用本发明较好的空间开敞性及机床工作台和机床主轴12的旋转角度一次加工到位。并使用长刀具11，腹板8和内形6留3mm余量，需要保证槽口的宽度12±0.1 mm。加工步骤为：先进行端头区外侧加工，再进行端头区开槽，然后进行端头区中间槽加工。

实施例7

在实施例1的基础上，优选的：在步骤H中，零件下断后进行测量。测量部位包括外形7、筋位、斜筋顶、筋顶过渡区和孔位。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种接头类零件加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

A、工装设计：设计上表面（206）有螺栓连接孔（205）的工装；

B、制吊装孔（3）：在毛坯侧面制出吊装孔（3）；

C、零件装夹：使用螺栓通过工装上的螺栓连接孔（205）与毛坯底部工艺凸台（4）上的螺纹孔（5）连接，对毛坯进行固定；

D、粗铣零件轮廓；

E、零件上部加工：加工零件上部G面时，粗铣并精铣内形（6）和外形（7），粗加工后留余量，铣出转角；加工H面时，先铣内形（6）后铣外形（7），自上而下逐一加工槽腔到位；

F、零件下部加工：先精铣出外形（7）后粗铣两侧内形（6）；

G、零件端头区加工；

H、测量：零件下断后送测量机进行测量；

所述工装包括上表面 （206）、基座（201）和加强筋（202）；所述基座（201）包括底面和与底面垂直的两面；所述上表面（206）和基座（201）连接成环状；所述加强筋（202）连接在基座（201）垂直的两面之间；所 述加强筋（202）与垂直的两面垂直；所述加强筋（202）与底面垂直；所述基座（201）底面设置 有定位键（203）；所述加强筋（202）上设置有减轻孔（204）。

2.根据权利要求1所述的一种接头类零件加工方法，其特征在于：所述粗铣零件轮廓步骤中，保证单边余量不小于10mm。

3.根据权利要求1所述的一种接头类零件加工方法，其特征在于：所述零件上部加工步骤中，走刀方式为从上往下沿Z字走刀。

4.根据权利要求1所述的一种接头类零件加工方法，其特征在于：所述零件下部加工步骤中，单个槽腔加工顺序任意。

5.根据权利要求1所述的一种接头类零件加工方法，其特征在于：所述零件下部加工步骤中，走刀方式为从上往下沿Z字走刀。

6.根据权利要求1所述的一种接头类零件加工方法，其特征在于：所述零件端头区加工步骤中，机床主轴（12）旋转，采用长刀具（11）一次加工到位。