CN108687386B - 航空薄壁零件的装夹结构 - Google Patents

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    • B23Q3/062Work-clamping means adapted for holding workpieces having a special form or being made from a special material

Abstract

本发明公开了一种航空薄壁零件的装夹结构。本发明的航空薄壁零件的装夹结构设置于航空薄壁零件上开设有减重窗口的位置,包括连为一体的中空柱体、薄壁环和薄壁外筒,薄壁外筒的下端与航空薄壁零件上减重窗口的边缘连为一体,上端与薄壁环的外缘连为一体,薄壁环具有圆孔,中空柱体具有圆柱形的内孔,中空柱体的上表面与薄壁环连为一体,且中空柱体的内孔与圆孔对齐。本发明的航空薄壁零件的装夹结构充分利用了零件减重开窗位置的材料加工装夹结构,避免了在零件周边位置留更多材料余量,可有效节约材料消耗,同时利用中空柱体进行定位,通过中空柱体、薄壁平面和薄壁环有效传递装夹力,保障了定位精度和装夹可靠性,实施方便、成本低廉。

Description

航空薄壁零件的装夹结构
技术领域
本发明涉及航空领域,尤其涉及一种航空薄壁零件的装夹结构。
背景技术
为了减重,航空零件大多设计为薄壁结构并在结构上开设一定数量的减重窗口,这种类型的航空零件通常可称为航空薄壁零件。为了定位和夹紧零件,在加工航空零件时通常要在零件周边留余量并设计工艺凸台,然而这种做法同时也增加了毛坯的体积以及材料的消耗,尤其是当零件外形尺寸较大时,所留余量所对应的材料的量将相当可观,这势必带来原材料浪费、零件成本增加的问题。因此,传统的航空薄壁零件的装夹结构和装夹方法亟待改进。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中的航空薄壁零件处于定位夹紧目的而需要在加工时预留工艺凸台,造成毛坯的材料浪费、零件成本较高的缺陷,提出一种航空薄壁零件的装夹结构。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的:
本发明提供了一种航空薄壁零件的装夹结构,其特点在于,所述装夹结构设置于所述航空薄壁零件上开设有减重窗口的位置,所述装夹结构包括连为一体的中空柱体、薄壁环和薄壁外筒,所述薄壁外筒的下端与所述航空薄壁零件上所述减重窗口的边缘连为一体,上端与所述薄壁环的外缘连为一体,所述薄壁环具有圆孔,所述中空柱体具有圆柱形的内孔,所述中空柱体的上表面与所述薄壁环连为一体,且所述中空柱体的所述内孔与所述圆孔对齐。
较佳地,所述中空柱体为中空圆柱,所述内孔贯穿于所述中空圆柱的上下表面的中心位置。
较佳地,所述薄壁环的形状为圆环,所述薄壁外筒的形状为圆筒形,所述减重窗口的形状为圆形。
较佳地,所述薄壁外筒的壁厚在0.5mm-2mm之间,所述薄壁环的厚度在1mm-10mm之间。
较佳地,所述中空柱体的壁面厚度在10mm-30mm之间。
本发明还提供了一种航空薄壁零件的装夹结构,其特点在于,所述装夹结构设置于所述航空薄壁零件上开设有减重窗口的位置,所述装夹结构包括连为一体的中空柱体、薄壁环和相互分离的多段连接壁,每一段连接壁的下端与所述航空薄壁零件上所述减重窗口的边缘连为一体,上端与所述薄壁环的外缘连为一体,并且所述连接壁相对于所述减重窗口的边缘以均匀地间隔设置,所述薄壁环具有圆孔,所述中空柱体具有圆柱形的内孔,所述中空柱体的上表面与所述薄壁环连为一体,且所述中空柱体的所述内孔与所述圆孔对齐。
较佳地,每一段连接壁的宽度相同,且每一段连接壁的宽度不超过10mm。
较佳地,所述中空柱体为中空圆柱,所述内孔贯穿于所述中空圆柱的上下表面的中心位置。
较佳地,所述薄壁环的形状为圆环,所述减重窗口的形状为圆形
较佳地,所述薄壁外筒的壁厚在0.5mm-2mm之间,所述薄壁环的厚度在1mm-10mm之间。
较佳地,所述中空柱体的壁面厚度在10mm-30mm之间。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于:
本发明的航空薄壁零件的装夹结构充分利用了零件减重开窗位置的材料加工装夹结构,避免了在零件周边位置留更多材料余量,可有效节约材料消耗,同时利用中空柱体进行定位,通过中空柱体、薄壁平面和薄壁环有效传递装夹力,保障了定位精度和装夹可靠性,实施方便、成本低廉。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例的航空薄壁零件的装夹结构的示意图。
图2为本发明一较佳实施例的航空薄壁零件的装夹结构的俯视图。
图3为本发明另一较佳实施例的航空薄壁零件的装夹结构的示意图。
图4为本发明另一较佳实施例的航空薄壁零件的装夹结构的俯视图。
具体实施方式
下面结合说明书附图,进一步对本发明的优选实施例进行详细描述,以下的描述为示例性的,并非对本发明的限制,任何的其他类似情形也都落入本发明的保护范围之中。
在以下的具体描述中,方向性的术语,例如“左”、“右”、“上”、“下”、“前”、“后”、等,参考附图中描述的方向使用。本发明的实施例的部件可被置于多种不同的方向,方向性的术语是用于示例的目的而非限制性的。
参考图1、图2所示,根据本发明一较佳实施例的航空薄壁零件的装夹结构,其中的航空薄壁零件的主体部分400预先就设有减重窗口。应当理解的是,本发明中的航空薄壁零件可以是待加工的零件的坯体、部分加工的零件的半成品、加工完成的零件。
所述装夹结构包括连为一体的中空柱体301、薄壁环302和薄壁外筒303,所述薄壁外筒303的下端与所述航空薄壁零件上所述减重窗口的边缘连为一体,上端与所述薄壁环的外缘连为一体,所述薄壁环具有圆孔,所述中空柱体301具有圆柱形的内孔,所述中空柱体301的上表面与所述薄壁环302连为一体,且所述中空柱体301的所述内孔与所述圆孔对齐。
通过如上构造,中空柱体301、薄壁环302、薄壁外筒303连为一体构成装夹结构,该装夹结构与航空薄壁零件的主体部分400也连为一体,可由同一毛坯切削加工获得。参考图1、图2所示,螺钉100穿过弹性垫片200和中空柱体301将上述装夹结构与机床工作台面500相连并紧固,完成装夹。这种方式充分利用中空柱体进行定位,通过中空柱体、薄壁平面和薄壁环有效传递装夹力,保障了定位精度和装夹可靠性,实施方便、成本低廉。通过切除薄壁外筒的部分可完成零件的卸除。
在一些优选实施方式中,所述中空柱体为中空圆柱,所述内孔贯穿于所述中空圆柱的上下表面的中心位置。
在一些优选实施方式中,所述薄壁环的形状为圆环,所述薄壁外筒的形状为圆筒形,所述减重窗口的形状为圆形。
圆形形状能够使得整个结构在各个方向上的结构强度及受力较为均衡,有助于提高装夹可靠性。
在一些优选实施方式中,所述薄壁外筒的壁厚在0.5mm-2mm之间,所述薄壁环的厚度在1mm-10mm之间,所述中空柱体的壁面厚度在10mm-30mm之间。对于航空薄壁零件常用的高强度材料,例如钛合金、钢等来说,以上适当厚度的设计有助于在保持航空薄壁零件及装夹结构的可靠性的前提下,适当节省材料、减轻重量。并且,所述薄壁外筒的壁厚相对较薄,也更便于完成零件的拆卸。
参考图3、图4所示,为根据本发明另一较佳实施例的航空薄壁零件的装夹结构。这一较佳实施例的装夹结构与前一实施例的装夹结构相比,最主要的差别仅在于其中的侧壁部分的构造与前一实施例中的薄壁外筒303之间的不同。
参考图3、图4所示,在这一较佳实施例中,所述装夹结构除中空柱体、薄壁环外还包括与之连为一体的相互分离的4段连接壁3031、3032、3033、3034,以取代前一实施例中的薄壁外筒303。其中,每一段连接壁的下端与所述航空薄壁零件上所述减重窗口的边缘连为一体,上端与所述薄壁环的外缘连为一体,并且所述连接壁相对于所述减重窗口的边缘以均匀地间隔设置。应当理解的是,连接壁的数量可以根据实际需要例如减重窗口的大小进行设置,最少可以设置为两段连接壁,出于平衡地承载外力作用的考虑,可以设置为3段以上的连接壁。
具体来说,在如图3、图4所示的这一较佳实施例的装夹结构,包括中空柱体301、薄壁环302和4段连接壁3031、3032、3033、3034。优选地,4段连接壁3031、3032、3033、3034均为弱刚性连接薄壁。上述结构与航空薄壁零件的主体部分400连为一体,可以由同一毛坯切削加工获得。
通过螺钉100穿过弹性垫片200和中空柱体301可将上述装夹结构与机床工作台面500相连并紧固。
在一些进一步优选的实施方式中,4段弱刚性的连接壁3031、3032、3033、3034可以通过切除薄壁环302和薄壁外筒303的部分材料获得。采用多段弱刚性的连接壁的一个优点在于,在需要拆卸零件时,相比于前述实施方式中的薄壁外筒,多段弱刚性的连接壁更容易断开。
根据一些进一步优选的实施方式,每一段连接壁的宽度均不超过10mm,更优选地,连接壁的宽度最大不超过0.5mm。这种情况下,采用钛合金、钢等高强度材料的连接壁也将更容易被剪断、切断,以便于零件的拆卸。
以下将描述涉及本发明的较佳实施方式的航空薄壁零件的装夹结构的设置过程以及运用装夹结构进行零件加工的过程。
上述过程具体可以包括如下步骤:
根据零件的减重窗口的开窗位置确定上述装夹结构的设置位置;
在装夹结构的中心位置,即中空柱体301的轴心位置钻通孔,孔贯穿毛坯厚度,孔径略大于螺钉100的公称直径;
利用螺钉100和弹性垫片200将中空柱体301固定在机床工作台500上,由于中空柱体301就是毛坯的一部分,因此毛坯也被固定在机床上;
铣削薄壁外筒303的外侧面,铣削薄壁零件的主体部分400的上表面以加工出零件的一个面,形成零件半成品;
将装夹结构和薄壁零件的主体部分400的上下表面翻转180度,为加工零件的主体部分400的另外一面做准备;
再次利用螺钉100和弹性垫片200将中空柱体301固定在机床工作台500上,由于中空柱体301就是零件半成品的一部分,因此零件半成品也被固定在机床上;
铣削形成薄壁环302的下表面、薄壁外筒303的内侧面,中空柱体301的外环面,铣削出薄壁零件的主体部分400的下表面,此时零件的两个面均加工完成;
将装夹结构和薄壁零件的主体部分400上下表面翻转180度,为卸除零件做准备;
再次利用螺钉100和弹性垫片200将中空柱体301固定在机床工作台500上,由于中空柱体301与零件的主体部分400相连,因此零件的主体部分400也被固定在机床上;
环向地剪断薄壁外筒303或者剪断环向的多段连接壁;
取下零件的主体部分400,拆除螺钉100和弹性垫片200,取下中空柱体301和薄壁环302的剩余部分,完成加工后卸装。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理解,这些仅是举例说明,本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这些实施方式做出多种变更或修改,但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种航空薄壁零件的装夹结构,其特征在于,所述装夹结构设置于所述航空薄壁零件上开设有减重窗口的位置,所述装夹结构包括连为一体的中空柱体、薄壁环和薄壁外筒,所述薄壁外筒的下端与所述航空薄壁零件上所述减重窗口的边缘连为一体,上端与所述薄壁环的外缘连为一体,所述薄壁环具有圆孔,所述中空柱体具有圆柱形的内孔,所述中空柱体的上表面与所述薄壁环连为一体,且所述中空柱体的所述内孔与所述圆孔对齐。
2.如权利要求1所述的装夹结构,其特征在于,所述中空柱体为中空圆柱,所述内孔贯穿于所述中空圆柱的上下表面的中心位置。
3.如权利要求1所述的装夹结构,其特征在于,所述薄壁环的形状为圆环,所述薄壁外筒的形状为圆筒形,所述减重窗口的形状为圆形。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的装夹结构,其特征在于,所述薄壁外筒的壁厚在0.5mm-2mm之间,所述薄壁环的厚度在1mm-10mm之间。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的装夹结构,其特征在于,所述中空柱体的壁面厚度在10mm-30mm之间。
6.一种航空薄壁零件的装夹结构,其特征在于,所述装夹结构设置于所述航空薄壁零件上开设有减重窗口的位置,所述装夹结构包括连为一体的中空柱体、薄壁环和相互分离的多段连接壁,每一段所述连接壁的下端与所述航空薄壁零件上所述减重窗口的边缘连为一体,上端与所述薄壁环的外缘连为一体,并且所述连接壁相对于所述减重窗口的边缘以均匀地间隔设置,所述薄壁环具有圆孔,所述中空柱体具有圆柱形的内孔,所述中空柱体的上表面与所述薄壁环连为一体,且所述中空柱体的所述内孔与所述圆孔对齐。
7.如权利要求6所述的装夹结构,其特征在于,每一段所述连接壁的宽度相同,且每一段所述连接壁的宽度不超过10mm。
8.如权利要求6所述的装夹结构,其特征在于,所述中空柱体为中空圆柱,所述内孔贯穿于所述中空圆柱的上下表面的中心位置。
9.如权利要求6所述的装夹结构,其特征在于,所述薄壁环的形状为圆环,所述减重窗口的形状为圆形。
10.如权利要求6-9中任意一项所述的装夹结构,其特征在于,所述相互分离的多段连接壁的壁厚在0.5mm-2mm之间,所述薄壁环的厚度在1mm-10mm之间。
11.如权利要求6-9中任意一项所述的装夹结构,其特征在于,所述中空柱体的壁面厚度在10mm-30mm之间。
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