CN108262705B - 一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装 - Google Patents

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Abstract

一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装，属于航空航天技术领域，本发明为了解决传统的大型薄壁半开放式舱体骨架的加工工装容易产生变形，装夹找正困难的问题。异形压板通过第一内压板和第二内压板夹装在舱体骨架的左端面上，第一内压板和第二内压板均通过第一紧固螺栓与异形压板相连接，圆压板通过内螺纹圆柱销与舱体骨架的右端面相连接，异形压板通过对称且平行设置的多个第一横撑梁与第一内支撑架相连接，且第一横撑梁通过多个第二紧固螺栓与舱体骨架的内壁相连接。本发明的一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装能够有效防止壳体加工过程中震颤过大，有效控制壳体变形量，大幅提高加工效率。

Description

一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装
技术领域
本发明涉及一种加工工装，具体涉及一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装，属于航空航天技术领域。
背景技术
随着航空航天技术的不断发展，多数大型舱段由圆形结构向异形结构转变。异形舱段内外表面均由不规则曲面构成，具有网格结构、壁薄、结构复杂及刚性差等特点。传统的加工工艺方法和使用加工工装加工出的成品变形较大，壁厚一致性差，影响产品使用过程中的稳定性。
大型薄壁半开放式舱体骨架属于复杂结构机械加工件，传统加工技术方法容易产生变形，装夹找正困难，零点设置时间长，数控加工过程中装夹稳定性较差，加工时颤动大、效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装，以解决上述技术问题。
一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装包括异形压板、圆压板、内螺纹圆柱销、第一横撑梁、撑杆组件、第一内压板、第二内压板、第一紧固螺栓、第二紧固螺栓、第一内支撑架、侧压板组件、螺栓压杆、压块、横撑梁支架组件、第二横撑梁、双头连接螺栓和第二内支撑架；
异形压板通过第一内压板和第二内压板夹装在舱体骨架的左端面上，第一内压板和第二内压板均通过第一紧固螺栓与异形压板相连接，圆压板通过内螺纹圆柱销与舱体骨架的右端面相连接，异形压板通过对称且平行设置的多个第一横撑梁与第一内支撑架相连接，且第一横撑梁通过多个第二紧固螺栓与舱体骨架的内壁相连接，相对的两个第一横撑梁之间设有撑杆组件；
第一内支撑架和第二内支撑架的两侧弧形支柱上由下至上依次设有侧压板组件、多个螺栓压杆和横撑梁支架组件，侧压板组件的自由端与舱体骨架相连接，螺栓压杆的自由端上套有压块，压块的外壁与舱体骨架的内壁相抵靠，横撑梁支架组件的工作端与第二横撑梁的一侧相连接，第二横撑梁的另一侧与舱体骨架的内壁相抵靠，第一内支撑架的上部两端通过第二横撑梁与第二内支撑架建立连接，第一内支撑架的上部中间处通过双头连接螺栓与第二内支撑架相连接。
优选的：撑杆组件包括撑杆和撑杆螺母，撑杆的一端与第一横撑梁相抵靠，另一端通过外螺纹与撑杆螺母的一端相连接，撑杆螺母的另一端与另一第一横撑梁相抵靠。
优选的：侧压板组件包括两个压板、内支撑套和垫圈，两个压板的一端夹在舱体骨架的内壁凸起处，另一端通过紧固螺栓相连接，内支撑套和垫圈依次套在紧固螺栓上且位于两个压板之间。
优选的：横撑梁支架组件包括螺栓、螺母和支架，支架的上端和下端分别设有螺纹孔和槽口，支架通过槽口装夹在第一、第二内支撑架上，螺栓安装在螺纹孔内且与第二横撑梁相抵靠，螺母安装在螺栓上且位于支架的一侧。
优选的：螺栓压杆上安装有压杆螺母且螺栓压杆的一端设有凸起，压块的内壁上开有与凸起相配合的凹槽。
本发明与现有产品相比具有以下效果：通过异形压板和圆形压板可以对舱体骨架的两侧端面进行定位和稳固，舱体骨架内的第一内支撑架和第二内支撑架可以对舱体骨架的中部进行支撑，再通过第一横撑梁和第二横撑梁对舱体骨架的上部进行支撑，最后通过整体的加工工装可以实现对舱体骨架的内部进行全方位的支撑和定位，有效防止舱体骨架的变形，大幅度提高加工效率。
附图说明
图1是本发明所述的一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装的结构示意图；
图2是图1的D-D剖视图；
图3是图1的A-A剖视图；
图4是图1的B-B剖视图；
图5是撑杆组件的结构示意图；
图6是横撑梁支架组件的结构示意图；
图7是图4的E-E剖视图；
图8是图4的F-F剖视图；
图9是螺栓压杆的结构示意图；
图10是压块的结构示意图。
具体实施方式
下面根据附图详细阐述本发明优选的实施方式。
如图1至图10所示，本发明所述的一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装包括异形压板1、圆压板2、内螺纹圆柱销3、第一横撑梁4、撑杆组件5、第一内压板6、第二内压板7、第一紧固螺栓8、第二紧固螺栓9、第一内支撑架10、侧压板组件11、螺栓压杆12、压块13、横撑梁支架组件14、第二横撑梁15、双头连接螺栓16和第二内支撑架19；
所述异形压板1通过第一内压板6和第二内压板7夹装在舱体骨架31的左端面上，第一内压板6和第二内压板7均通过第一紧固螺栓8与异形压板1相连接，圆压板2通过内螺纹圆柱销3与舱体骨架31的右端面相连接，异形压板1通过对称且平行设置的多个第一横撑梁4与第一内支撑架10相连接，且第一横撑梁4通过多个第二紧固螺栓9与舱体骨架31的内壁相连接，相对的两个第一横撑梁4之间设有撑杆组件5；
第一内支撑架10和第二内支撑架19的两侧弧形支柱上由下至上依次设有侧压板组件11、多个螺栓压杆12和横撑梁支架组件14，侧压板组件11的自由端与舱体骨架31相连接，螺栓压杆12的自由端上套有压块13，压块13的外壁与舱体骨架31的内壁相抵靠，横撑梁支架组件14的工作端与第二横撑梁15的一侧相连接，第二横撑梁15的另一侧与舱体骨架31的内壁相抵靠，第一内支撑架10的上部两端通过第二横撑梁15与第二内支撑架19建立连接，第一内支撑架10的上部中间处通过双头连接螺栓16与第二内支撑架19相连接。
进一步：撑杆组件5包括撑杆18和撑杆螺母17，撑杆18的一端与第一横撑梁4相抵靠，另一端通过外螺纹与撑杆螺母17的一端相连接，撑杆螺母17的另一端与另一第一横撑梁4相抵靠。
进一步：侧压板组件11包括两个压板111、内支撑套112和垫圈113，两个压板111的一端夹在舱体骨架31的内壁凸起处，另一端通过紧固螺栓相连接，内支撑套112和垫圈113依次套在紧固螺栓上且位于两个压板111之间。
进一步：横撑梁支架组件14包括螺栓701、螺母702和支架703，支架703的上端和下端分别设有螺纹孔和槽口，支架703通过槽口装夹在第一、第二内支撑架上，螺栓701安装在螺纹孔内且与第二横撑梁15相抵靠，螺母702安装在螺栓701上且位于支架703的一侧。
进一步：螺栓压杆12上安装有压杆螺母121且螺栓压杆12的一端设有凸起，压块13的内壁上开有与凸起相配合的凹槽。
一种大型薄壁半开放式舱体骨架加工工艺方法，包括以下步骤：
步骤一，根据骨架圆口中心及异形一端基准划象限线和加工截止线，检测毛坯加工余量分布情况，确保骨架各部分特征余量均匀；
步骤二，数控加工装夹定位，在数控机床上找正工装后可直接装夹零件，通过工装上销孔确定零件回转中心，快速确定加工零点，如附图所示，工装两端有定位板，工装内部有支撑机构用于增加零件刚性，减少加工震颤现象；
步骤三，粗加工外形内腔，外形内腔均匀留量2mm；
步骤四，利用三维扫描设备检测骨架外形轮廓度等形位公差与壳体稳定化时效处理前进行对比，分析骨架变形量；
步骤五，根据变形规律分析骨架各部分余量，判断是否需要借量，测量后进行半精加工骨架外形和内腔，均匀留量1mm；
步骤六，利用三维扫描设备检测壳体外形轮廓度等形位公差，进一步摸索壳体变形规律；
步骤七，精加工外形内腔，在骨架窗口位置用胶粘方式增加加强筋，保证壳体加工过程中的稳定性，提高加工效率；
步骤八，终检骨架所有尺寸并入库。
本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (5)

1.一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装，其特征在于：包括异形压板(1)、圆压板(2)、内螺纹圆柱销(3)、第一横撑梁(4)、撑杆组件(5)、第一内压板(6)、第二内压板(7)、第一紧固螺栓(8)、第二紧固螺栓(9)、第一内支撑架(10)、侧压板组件(11)、螺栓压杆(12)、压块(13)、横撑梁支架组件(14)、第二横撑梁(15)、双头连接螺栓(16)和第二内支撑架(19)；
所述异形压板(1)通过第一内压板(6)和第二内压板(7)夹装在舱体骨架(31)的左端面上，第一内压板(6)和第二内压板(7)均通过第一紧固螺栓(8)与异形压板(1)相连接，圆压板(2)通过内螺纹圆柱销(3)与舱体骨架(31)的右端面相连接，异形压板(1)通过对称且平行设置的多个第一横撑梁(4)与第一内支撑架(10)相连接，且第一横撑梁(4)通过多个第二紧固螺栓(9)与舱体骨架(31)的内壁相连接，相对的两个第一横撑梁(4)之间设有撑杆组件(5)；
所述第一内支撑架(10)和第二内支撑架(19)的两侧弧形支柱上由下至上依次设有侧压板组件(11)、多个螺栓压杆(12)和横撑梁支架组件(14)，侧压板组件(11)的自由端与舱体骨架(31)相连接，螺栓压杆(12)的自由端上套有压块(13)，压块(13)的外壁与舱体骨架(31)的内壁相抵靠，横撑梁支架组件(14)的工作端与第二横撑梁(15)的一侧相连接，第二横撑梁(15)的另一侧与舱体骨架(31)的内壁相抵靠，第一内支撑架(10)的上部两端通过第二横撑梁(15)与第二内支撑架(19)建立连接，第一内支撑架(10)的上部中间处通过双头连接螺栓(16)与第二内支撑架(19)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装，其特征在于：所述撑杆组件(5)包括撑杆(18)和撑杆螺母(17)，撑杆(18)的一端与第一横撑梁(4)相抵靠，另一端通过外螺纹与撑杆螺母(17)的一端相连接，撑杆螺母(17)的另一端与另一第一横撑梁(4)相抵靠。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装，其特征在于：所述侧压板组件(11)包括两个压板(111)、内支撑套(112)和垫圈(113)，两个压板(111)的一端夹在舱体骨架(31)的内壁凸起处，另一端通过紧固螺栓相连接，内支撑套(112)和垫圈(113)依次套在紧固螺栓上且位于两个压板(111)之间。
4.根据权利要求1所述的一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装，其特征在于：所述横撑梁支架组件(14)包括螺栓(701)、螺母(702)和支架(703)，所述支架(703)的上端和下端分别设有螺纹孔和槽口，支架(703)通过槽口装夹在第一、第二内支撑架上，螺栓(701)安装在螺纹孔内且与第二横撑梁(15)相抵靠，螺母(702)安装在螺栓(701)上且位于支架(703)的一侧。
5.根据权利要求2、3或4所述的一种钛合金材料大型薄壁半开放式舱体骨架加工工装，其特征在于：所述螺栓压杆(12)上安装有压杆螺母(121)且螺栓压杆(12)的一端设有凸起，压块(13)的内壁上开有与凸起相配合的凹槽。
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