CN107962222B - 一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置及方法，装置为夹具主体配合锥面、上部压盖以及底部辅助支撑环够成的固定锥面涨紧机构，其中，夹具主体配合锥面置于一底座上，底部辅助支撑环固装于夹具主体配合锥面下部外周，上部压盖安装于夹具主体配合锥面的上端面上，将零件限制于夹具主体配合锥面、上部压盖以及底部辅助支撑环之间。本发明充分分析零件型面结构，从根本上解决了零件装夹后圆度超差及夹具与零件配合间隙导致的零件加工后壁厚不均及壁厚超差问题，不仅为今后同类型产品的加工奠定了理论基础，同时为其它类型零件装夹方案开拓了新思路。

Description

一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置及方法
技术领域
本发明涉及一种薄壁零件加工技术，具体为一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置及方法。
背景技术
航空发动机中机匣类零件材料种类繁多，其中内型面为锥形的薄壁类零件占有一定比重，该类零件一般壁厚在0.8-2.5mm之间，外型面设计有加强肋及各种安装岛屿，通常该类零件加工方案为，锻件毛坯进行内外型面车铣加工成型。
由于该类薄壁零件材料去除率均达到90％左右，零件工艺流程不论是先车后铣或先铣后车，均存在零件后加工工序对先形成尺寸产生一定影响，零件加工后，易存在壁厚不均或壁厚超差情况，其变形主要影响因素集中在零件加工中的工装可靠性。
发明内容
针对现有技术中锥形薄壁零件铣加工变形大、存在壁厚不均或壁厚超差等不足，本发明提供一种从根本上解决零件装夹后圆度超差及夹具与零件配合间隙导致的零件加工后壁厚不均及壁厚超差问题的锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置及方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置，为夹具主体配合锥面、上部压盖以及底部辅助支撑环够成的固定锥面涨紧机构，其中，夹具主体配合锥面置于一底座上，底部辅助支撑环固装于夹具主体配合锥面下部外周，上部压盖安装于夹具主体配合锥面的上端面上，将零件限制于夹具主体配合锥面、上部压盖以及底部辅助支撑环之间。
在底部辅助支撑环上设有角向定位销。
在底部辅助支撑环和底座之间设有夹具找正带。
在夹具找正带上设有底部可调螺栓和锁紧机构。
在夹具主体配合锥面上设有避空孔。
在上部压盖上设有螺栓孔，夹具主体配合锥面上也设有螺栓孔，并通过上盖压紧调整螺栓进行装配。
本发明一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制方法，包括以下步骤：
将安装于夹具主体配合锥面上端的压盖移除；
调整底部支撑，使底部支撑环与夹具底座接触；
将夹具即固定锥面涨紧机构放置于机床工作台中心，进行底座找正、圆周方向找正及角向找正；
装夹零件：将零件套于固定锥面涨紧机构的夹具主体配合锥面上；
调整零件周向位置并固定；
将上部压盖置于零件上端进行找正及装配；
调整底部辅助支撑环，使其与零件底面完全贴合，并调平。
零件加工。
调整底部支撑是将底部可调螺栓旋转，带动底部支撑环下移，直至底部支撑环与夹具底座接触后停止。
将上部压盖置于零件上端进行找正及装配具体为：
将上部压盖置于零件上端，并使上部压盖的螺栓孔与夹具主体配合锥面的螺栓孔大致对齐，并用上盖压紧调整螺栓进行装配；
采用限力扳手，并逐个顺时针拧紧上盖压紧调整螺栓，带动上部压盖与零件同时下移；
对零件进行打表检查端面跳动，根据端面高低点进行进一步调整，保证端面跳动达到加工前找正要求。
本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明充分分析零件型面结构，结合夹具制造工艺难度，将该类零件夹具支撑结构设计为固定式内型面辅助支撑，消除了径向可调辅助支撑类型夹具辅助支撑面圆度超差问题，并采用装夹中轴向零件调整，从根本上解决了零件装夹后圆度超差及夹具与零件配合间隙导致的零件加工后壁厚不均及壁厚超差问题。
2.本发明装置及方法试用于某新机壁厚为1mm的大型薄壁零件精铣加工中，对零件支撑贴合可靠，加工中无异常颤动，加工后壁厚均匀无超差，大幅提升该类锥形薄壁零件的壁厚合格率。
3.本发明使零件装夹调整方便，装夹后状态良好，不仅为今后同类型产品的加工奠定了理论基础，同时为其它类型零件装夹方案开拓了新思路。
附图说明
图1为本发明中的固定辅助支撑涨紧结构示意图；
图2为本发明中的固定辅助支撑涨紧结构与零件上表面压紧配合示意图。
其中，1为夹具主体配合锥面，2为上部压盖，3为底部辅助支撑环，4为角向定位销，5为支柱，6为底部可调螺栓，7为锁紧机构，8为夹具找正带，9为上盖压紧调整螺栓，10为避空孔，11为底座。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
如图1所示，本发明一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置，为夹具主体配合锥面1、上部压盖2以及底部辅助支撑环3够成的固定锥面涨紧机构，其中，夹具主体配合锥面1置于一底座上，底部辅助支撑环3固装于夹具主体配合锥面1下部外周，上部压盖2安装于夹具主体配合锥1面的上端面上，将零件限制于夹具主体配合锥面1、上部压盖2以及底部辅助支撑环3之间。
图1中，固定锥面涨紧机构具有可调整结构，实现轴向调整及角向调整。由于夹具采用固定锥面涨紧机构，为保证零件内型面与夹具固定支撑面配合，装夹中采用上部压盖2及底部辅助支撑环3轴向可调机构，带动零件轴向可调方式，保证零件内型锥面与夹具有效配合。
本实施例中，在夹具找正带8上设有底部可调螺栓6和锁紧机构7；在上部压盖2上设有螺栓孔，夹具主体配合锥面1上也设有螺栓孔，并通过上盖压紧调整螺栓9进行装配。上述结构可保证零件轴向可调，当零件上端为椎体小端时仍采用上端压紧，可使零件内型面与夹具辅助支撑面作用，实现零件与夹具有效配合。
由于零件上端为轴向基准，采用上端周向环形压盖机构，上部压盖2与端面作用后，零件下移，内型面与夹具支撑机构贴合，保证零件装夹，通过对零件端面打表调整，可保证基准状态，基准调整符合要求后，在夹具底侧设计一轴向可调基准圆环即底部辅助支撑环3，因此通过上部压盖2轴向可调，底部辅助支撑环3轴向可调，可实现对零件底面进行轴向上辅助夹紧，保证零件装夹可靠。
如图2所示，零件上部压盖2与零件上表面压紧配合，夹具轴向定位基准为夹具上盖与零件配合面。
本实施例中，在底部辅助支撑环3上设有角向定位销4，在底部辅助支撑环3和底座之间设有夹具找正带8，目的是找正底座，即将夹具放于机床工作台中心，从圆周方向找正夹具找正带，压紧夹具底座与工作台表面，角向找正夹具定位销，防止加工中零件周向窜动。
本实施例还在夹具主体配合锥面根据加工位置设有多个避空孔10，以防止加工时的刀具干涉。
工装设计完成后进行加工制造，由于夹具自身无可调联动机构，均为单个机构自身进行单独加工，各夹具机构自身加工状态良好，所有机构加工后，均完全符合设计图纸技术要求，夹具设计制造工艺性较好。
本发明一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制方法，包括以下步骤：
将安装于夹具主体配合锥面上端的压盖移除；
调整底部支撑，使底部支撑环与夹具底座接触；
将夹具即固定锥面涨紧机构放置于机床工作台中心，进行底座找正、圆周方向找正及角向找正；
装夹零件：将零件套于固定锥面涨紧机构的夹具主体配合锥面上；
调整零件周向位置并固定；
将上部压盖置于零件上端进行找正及装配；
调整底部辅助支撑环，使其与零件底面完全贴合，并调平。
零件加工。
本实施例中，采用以下步骤实现
(1)移除压盖：将上盖压紧调整螺栓9连同上部压盖2移除；
(2)调整底部支撑：将底部可调螺栓6逆时针旋转调整，带动底部辅助支撑环3下移，直至底部辅助支撑环3与底座11接触后停止；
(3)找正底座：将夹具放于机床工作台中心，圆周方向找夹具找正带8，压紧夹具底座11与工作台表面，角向找正角向定位销4；
(4)装夹零件：将零件套与夹具主体配合锥面1上；
(5)周向调整：调整零件周向位置，将零件大端定位孔与角向定位销4对正，使角向定位销4置于零件定位孔内。
(6)装配压盖：将上部压盖2置于零件上端，并使压盖螺栓孔与夹具螺栓孔大致对齐，并用上盖压紧调整螺栓9进行装配；
(7)采用限力扳手，并逐个顺时针拧紧上盖压紧调整螺栓9，带动上部压盖2与零件同时下移，对零件进行打表检查端面跳动，根据端面高低点进行进一步调整，保证端面跳动达到加工前找正要求。
(8)调整底面支撑：顺时针旋转调整底部可调螺栓6，带动底部辅助支撑环3上移，使底部辅助支撑环3与零件底面完全贴合，并调平。
(9)零件加工。
零件装夹加工实验：对零件进行装夹，针对夹具各机构进行功能验证。
采用该夹具对某型机延伸机匣进行装夹加工实验，该零件加工后壁厚为1.2+0.2，经过对零件装夹后状态检查，零件装夹后圆度在约为0.05，上端面压紧后端跳约为0.06，满足零件加工前状态要求，零件加工过程中无异常颤动，加工后零件表面状态良好，，加工后零件壁厚实际尺寸在1.2至1.26之间，加工后壁厚全部满足设计要求，由于夹具自身各机构无配合要求，不存在配合可靠性及机构配合磨损，夹具可操作性及可靠性大幅提升。

Claims (6)

1.一种锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置，其特征在于：由夹具主体配合锥面、上部压盖以及底部辅助支撑环构成的固定锥面涨紧机构，其中，夹具主体配合锥面置于一底座上，底部辅助支撑环固装于夹具主体配合锥面下部外周，上部压盖安装于夹具主体配合锥面的上端面上，将零件限制于夹具主体配合锥面、上部压盖以及底部辅助支撑环之间；
在底部辅助支撑环上设有角向定位销；
在底部辅助支撑环和底座之间设有夹具找正带；
在夹具找正带上设有底部可调螺栓和锁紧机构。
2.根据权利要求1所述的锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置，其特征在于：在夹具主体配合锥面上设有避空孔。
3.根据权利要求1所述的锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置，其特征在于：在上部压盖上设有螺栓孔，夹具主体配合锥面上也设有螺栓孔，并通过上盖压紧调整螺栓进行装配。
4.一种按权利要求1所述的锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：
将安装于夹具主体配合锥面上端的上部压盖移除；
调整底部支撑，使底部辅助支撑环与底座接触；
将固定锥面涨紧机构放置于机床工作台中心，进行底座找正、圆周方向找正及角向找正；
装夹零件：将零件套于固定锥面涨紧机构的夹具主体配合锥面上；
调整零件周向位置并固定；
将上部压盖置于零件上端进行找正及装配；
调整底部辅助支撑环，使其与零件底面完全贴合，并调平；
零件加工。
5.根据权利要求4所述的锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置的控制方法，其特征在于：调整底部支撑是将底部可调螺栓旋转，带动底部辅助支撑环下移，直至底部辅助支撑环与底座接触后停止。
6.根据权利要求4所述的锥形薄壁零件的铣加工变形控制装置的控制方法，其特征在于将上部压盖置于零件上端进行找正及装配具体为：
将上部压盖置于零件上端，并使上部压盖的螺栓孔与夹具主体配合锥面的螺栓孔大致对齐，并用上盖压紧调整螺栓进行装配；
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