CN109357599A - 一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置及方法，包括夹具圆盘，所述夹具圆盘上表面均匀设置有十六个圆轴凸台，且十六个圆轴凸台组成圆轴形与夹具圆盘同轴心，相邻两个圆轴凸台之间形成T型滑道，T型滑道两侧相邻两个圆轴凸台外边缘一侧开设有型面标准量规固定槽，且型面标准量规固定槽与T型滑道垂直设置，所述T型滑道上设置有测量装置，所述夹具圆盘与环状整体机匣蜡模的下固定板通过角度定位销固定，且环状整体机匣蜡模下固定板的内型面与圆轴凸台外型面配合，本发明中介机匣蜡模的整体加工测量装置对环状整体机匣蜡模整体进行一次装夹加工和测量，减少钳工对模块的多次装配调整时间，降低钳工的劳动强度，提高中介机匣蜡模加工精度及加工效率。

Description

一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置及方法

技术领域

本发明属于机匣蜡模机械加工技术领域，具体涉及一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置及方法。

背景技术

发动机重点零部件中介机匣的铸件是采用专用蜡模铸造的，由于中介机匣结构中的定位孔和安装座的特殊形状，需要中介机匣铸件的专用蜡模外型模块设计成可拆卸的分瓣结构，因为目前工厂的设备所限，现有的五轴加工中心主轴头转度与组合后模块圆环内径干涉，无法将所有模块组装在一起后整体加工，即使圆盘式加工中心利用角度头能整体加工，组装的模块在加工中会存在型面加工应力误差，不能随时测量机匣蜡模整体内圆模块型面加工状态，不能及时调节加工参数，也不会将模块组合后的型面状态加工的精准。并也只能加工后整体装卸搬运到三坐标测量机检测，组合件存在多次运输并装夹误差，也很难保证高精度的机匣蜡模质量。另外现有加工方法将十六块模块单独分体加工，两侧装上夹板在三轴数控铣床上逐个单独加工，加工过程需要钳工配合多次安装拆卸夹板，加工完成后单独三坐标检测型面后，模块再由钳工拆下夹板，组装成整体圆环状机匣模具，劳动强度大，由于每个模块单独找正加工，每个模块加工基准都不统一，加工的尺寸、形状均不一致，存在较大的累积误差，模具组装后模块之间存在位置度、轮廓度的较大误差，无法一次装配合格，需要多次三坐标检测和调整，甚至需要拆卸存在问题的模块进行修配加工，即使这样装配出的蜡模模具也难以保证机匣铸件铸造质量，很难保证机匣铸件的外径尺寸精度。因此上述方法不仅影响发动机中介机匣的铸造精度，一直以来也是航空行业发动机重点工装存在的一个加工瓶颈问题，同时效率很低，影响加工周期，质量不高，反复实验修理模具也造成一定的人力和经济效益上的浪费。

发明内容

本发明装置在小型三轴数控机床上使用解决大型圆盘式和摆头式五轴加工中心所不能及的瓶颈问题，提高中介机匣蜡模组合装配质量及消除整体数控加工误差，减少钳工装配时多次的调整时间和手工操作劳动强度，提高加工效率；本发明装置保证蜡模制造精度并促使中介机匣铸件一次浇注成功，提高航空发动机中介机匣精密铸造精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，包括夹具圆盘，所述夹具圆盘上表面均匀设置有十六个圆轴凸台，且十六个圆轴凸台组成圆轴形与夹具圆盘同轴心，相邻两个圆轴凸台之间形成T型滑道，T型滑道两侧相邻两个圆轴凸台外边缘一侧开设有型面标准量规固定槽，且型面标准量规固定槽与T型滑道垂直设置，所述T型滑道上设置有测量装置，所述夹具圆盘与环状整体机匣蜡模的下固定板通过角度定位销固定，且环状整体机匣蜡模下固定板的内型面与圆轴凸台外型面配合。

所述测量装置包括型面标准量规和测头滑杆，所述型面标准量规设置于量规固定槽内，所述测头滑杆底端设置有T型滑块，测头滑杆与滑动测头滑动安装，所述滑动测头表面滑动安装三个测针支撑杆，测针支撑杆靠近型面标准量规一端设置有测针，其中一个测针支撑杆上设置有百分表夹持套，百分表夹持套上设置有百分表。

相邻所述T型滑道之间的夹角为22.5°。

所述测针支撑杆与测针、所述测头滑杆与滑动测头、所述滑动测头与测针支撑杆、所述百分表夹持套与百分表均通过螺钉相连。

所述环状整体机匣蜡模包括上固定板和下固定板，所述上固定板和下固定板之间设置有十六块机匣模块，且上固定板、下固定板和十六块机匣模块通过定位销和螺钉固定安装，所述环状整体机匣蜡模外侧下固定板上表面均匀设置有十六个角度定位孔。

所述测针的头部设置为圆球状，测针底部与测针支撑杆孔底之间设置有弹簧。

一种中介机匣蜡模的整体加工测量方法，采用一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，包括以下步骤，

步骤1，将夹具圆盘固定在三轴数控机床的工作台上，使夹具圆盘其中一T型滑道与三轴数控机床X轴线平行或重合；

步骤2，将环状整体机匣蜡模装夹在夹具圆盘上，且环状整体机匣蜡模的下固定板内圆面与夹具圆盘上圆轴凸台的外圆面以轴孔方式间隙配合，转动环状整体机匣蜡模使环状整体机匣蜡模下固定板上的其中一个角度定位孔与夹具圆盘上表面的定位孔重合，然后将角度定位销插入定位孔，对环状整体机匣蜡模进行定位，同时夹具圆盘每个T型滑道的中心线与其对应的机匣模块型面中线垂直相交，最后通过三轴数控机床的压板进一步固定环状整体机匣蜡模的下固定板；

步骤3，设置加工参数，启动三轴数控机床，铣刀对环状整体机匣蜡模的其中一个机匣模块型面进行加工，加工完成后，角度头主轴不动，拔下角度定位销，松开压板，旋转环状整体机匣蜡模使加工后的机匣模块旋转22.5度后，加工后的机匣模块正好转动到下一个T型滑槽正对面；同时下固定板上与步骤2中角度定位孔相邻的角度定位孔与夹具圆盘定位定位孔重合，插上角度定位销，并通过三轴数控机床压板压紧下固定板，固定环状整体机匣蜡模的位置；

步骤4，首先将测量装置安装于加工后机匣模块正对面的T型滑槽上，其次将测量装置型面标准量规安装于量规固定槽内，同时测头滑杆通过T型滑块滑动安装在T型滑道上，最后将滑动侧头滑动安装在测头滑杆上，将测针支撑杆安装于滑动测头上，将测针和百分表安装于测针支撑杆上；

步骤5，调试测量装置，松拧滑动测头上的螺钉，推动滑动测头沿着测头滑杆向上移动，移动至型面标准量规任意截面高度；调整两个不带百分表的测针支撑杆在水平面内的角度位置，调整好角度后，拧紧测针支撑杆根部与滑动测头连接的螺钉，不带百分表测针支撑杆上的测针先不固定保持可伸缩状态，松拧带百分表的测针支撑杆上的螺钉，按压带百分表测针支撑杆上的测针，使测针缩进测针支撑杆且短于百分表的测针后拧紧螺钉，同时拧紧百分表夹持套的螺钉；调节百分表的表针，沿夹具圆盘的T型滑道向型面标准量规方向推动测头滑杆，当百分表表针顶到型面标准量规的型面上时，将表盘指针调为零，两个不带百分表测针支撑杆上的测针也同时顶到型面标准量规的型面时，拧紧不带百分表测针支撑杆上的螺钉，固定不带百分表测针支撑杆上的测针，校正测量装置完成，拆下型面标准量规；

步骤6，测量装置校正后，根据三点确定一个圆弧、一个平面或直线的原理，推动测头滑杆沿着T型滑道向加工后机匣模块型面处移动，移动至不带百分表的测针顶到加工后的机匣模块型面为止，观察百分表表针，当表针读数为零，证明加工后的机匣模块合格；当表针读数大于零，证明有余量；当表针读数小于零，证明加工后的机匣模块型面出现缺损，不合格；

步骤7，当表针读数大于零，证明有余量，根据百分表上的读数对步骤3中设置的加工参数进行重新调整，重复步骤3-步骤7，至加工后的机匣模块合格；当表针读数小于零，证明加工后的机匣模块型面缺损，根据实际情况对步骤3中设置的加工参数进行重新调整补救缺损型面；

步骤8，不断的重复步骤3-步骤7至环状整体机匣蜡模整体加工完毕，抬起三轴数控机床的压板并拔下角度定位销，取下加工后的环状整体机匣蜡模。

本发明的有益效果为：

1、本发明中介机匣蜡模的整体加工测量装置能够对环状整体机匣蜡模整体进行一次装夹加工，不需要单独装夹机匣模块对逐一对十六个机匣蜡模组件进行多次安装拆卸，避免每个机匣模块加工基准不统一，导致的加工尺寸及加工形状不统一的问题、避免累积误差的产生、避免十六个机匣模块加工后再组装后彼此之间存在的位置度、轮廓度误差，大大的提高加工精度，缩短加工周期，提高加工效率，节约生产成本。

2、本发明中介机匣蜡模的整体加工测量装置对环状整体机匣蜡模整体进行一次定位装夹加工，减少钳工对机匣蜡模的多次装配调整时间，降低钳工的劳动强度。

3、本发明中介机匣蜡模的整体加工测量装置应用在小型三轴数控机床，无需花费上千万元购买大型圆盘加工中心，解决圆盘式加工中心加工后工件存在应力，达不到模具组合装配使用要求状态，型面不能及时测量发现问题，不能及时调整加工参数，不能避免多件组合存在应力的加工状态问题，同时也解决了五轴摆头式加工中心主轴掰角度后与环形机匣蜡模型面内径干涉无法加工的问题。

4、本发明中介机匣蜡模的整体加工测量装置中的测量装置，对加工后的机匣模块内形面精度直接进行测量，通过测量结果及时对加工后的机匣模块进行修正，解决了以往需要拆卸加工后的机匣模块并安装在三坐标测量机上进行检测的问题，并且避免了因等待三坐标测量机档期造成停工等待误工致使制造周期延长的问题。

5、本发明中介机匣蜡模的整体加工测量装置中的测量装置，测头沿测杆上下滑合，可以测量模块任意高度上的型面横截面线上的点，测针支撑杆可以在水平面上成任意角度，然后螺丝固定，这解决了可以测量同一个水平截面线上的各个不同的点的准确度，做到了可以像三坐标测量机一样检测三维型面中的所有的任意一点准确值，此测量方法相当于在加工零件的机床上发明了可随时测量三维型面的测量机。

6、本发明中介机匣蜡模的整体加工测量装置，不仅可以用于中介机匣蜡模的加工制造，而且可以应用在发动机各种类型机匣铸件蜡模的加工制造，以及需要分解加工的模块或者整体圆环在内侧位置的三维型面的加工制造和测量；通过更换适合加工型面的标准型面型面标准量规，即可完成测量分析型面加工状态，调整合理的数控加工参数，提高机匣蜡模的合格率，使其数控加工精度进入了柔性化控制状态，是当今圆盘式五轴加工中心和摆头式五轴加工中心所不能及的一种加工方法。任何机械加工都离不开精准的测量装置及适宜的操作方法。

附图说明

图1为本发明装置整体结构示意图；

图2为本发明装置与环状整体机匣蜡模装配示意图；

图3为本发明装置测量装置示意图；

图4为本发明装置环状整体机匣蜡模结构示意图；

1-夹具圆盘，2-圆轴凸台，3-测量装置，4-角度定位销，5-型面标准量规，6-T型滑块，7-测头滑杆，8-滑动测头，9-测针支撑杆，10-测针，11-百分表夹持套，12-百分表，13-T型滑道，14-量规固定槽，15-环状整体机匣蜡模，16-上固定板，17-下固定板，18-角度定位孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1-图4所示，一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，包括夹具圆盘1，所述夹具圆盘1上表面均匀设置有十六个圆轴凸台2，且十六个圆轴凸台2组成圆轴形与夹具圆盘1同轴心，相邻两个圆轴凸台2之间形成T型滑道13，T型滑道13两侧相邻两个圆轴凸台2外边缘一侧开设有量规固定槽14，且量规固定槽14与T型滑道13垂直设置，所述T型滑道13上设置有测量装置3，所述夹具圆盘1与环状整体机匣蜡模15的下固定板17通过角度定位销4固定，且环状整体机匣蜡模15下固定板17的内圆面与圆轴凸台2外圆面配合。

所述测量装置3包括型面标准量规5和测头滑杆7，所述型面标准量规5设置于量规固定槽14内，所述测头滑杆7底端设置有T型滑块6，测头滑杆7与滑动测头8滑动安装，所述滑动测头8表面滑动安装三个测针支撑杆9，测针支撑杆9靠近型面标准量规5一端设置有测针10，其中一个测针支撑杆9上设置有百分表夹持套11，百分表夹持套11上设置有百分表12，三个测针支撑杆9可以在水平面内摆动任意角度。

相邻所述T型滑道13之间的夹角为22.5°。

所述测针支撑杆9与测针10、所述测头滑杆7与滑动测头8、所述滑动测头8与测针支撑杆9、所述百分表夹持套11与百分表12均通过螺钉相连。

所述环状整体机匣蜡模15包括上固定板16和下固定板17，所述上固定板16和下固定板17之间设置有十六块机匣模块，且上固定板16、下固定板17和十六块机匣模块通过定位销和螺钉固定安装，所述环状整体机匣蜡模15外侧下固定板17上表面均匀设置有十六个角度定位孔18。

所述测针10的头部设置为圆球状，测针10底部与测针支撑杆9孔底之间设置有弹簧。

一种中介机匣蜡模的整体加工测量方法，采用一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，包括以下步骤，

步骤1，将夹具圆盘1固定在三轴数控机床的工作台上，使夹具圆盘1其中一T型滑道13与三轴数控机床X轴线平行或重合；

步骤2，将环状整体机匣蜡模15装夹在夹具圆盘1上，且环状整体机匣蜡模15的下固定板17内圆面与夹具圆盘1上圆轴凸台2的外圆面以轴孔方式间隙配合，转动环状整体机匣蜡模15使环状整体机匣蜡模15下固定板17上的其中一个角度定位孔18与夹具圆盘1上表面的定位孔重合，然后将角度定位销4插入定位孔，对环状整体机匣蜡模15进行定位，同时夹具圆盘1每个T型滑道13的中心线与其对应的机匣模块型面中线垂直相交，最后通过三轴数控机床的压板进一步固定环状整体机匣蜡模15的下固定板17；

步骤3，设置加工参数，启动三轴数控机床，铣刀对环状整体机匣蜡模15的其中一个机匣模块型面进行加工，加工完成后，角度头主轴不动，拔下角度定位销4，松开压板，旋转环状整体机匣蜡模15使加工后的机匣模块旋转22.5度后，加工后的机匣模块正好转动到下一个T型滑槽13正对面；同时下固定板17上与步骤2中角度定位孔18相邻的角度定位孔18与夹具圆盘1定位定位孔重合，插上角度定位销4，并通过三轴数控机床压板压紧下固定板17，固定环状整体机匣蜡模15的位置；

步骤4，首先将测量装置3安装于加工后机匣模块正对面的T型滑槽13上，其次将测量装置3型面标准量规5安装于量规固定槽14内，同时测头滑杆7通过T型滑块6滑动安装在T型滑道13上，最后将滑动侧头8滑动安装在测头滑杆7上，将测针支撑杆9安装于滑动测头8上，将测针10和百分表12安装于测针支撑杆9上；

步骤5，调试测量装置3，松拧滑动测头8上的螺钉，推动滑动测头8沿着测头滑杆7向上移动，移动至型面标准量规5任意截面高度；调整两个不带百分表12的测针支撑杆9在水平面内的角度位置，调整好角度后，拧紧测针支撑杆9根部与滑动测头8连接的螺钉，不带百分表12测针支撑杆9上的测针10先不固定保持可伸缩状态，松拧带百分表12的测针支撑杆9上的螺钉，按压带百分表12测针支撑杆9上的测针10，使测针10缩进测针支撑杆9且短于百分表12的测针10后拧紧螺钉，同时拧紧百分表夹持套11的螺钉；调节百分表12的表针，沿夹具圆盘1的T型滑道13向型面标准量规5方向推动测头滑杆7，当百分表12表针顶到型面标准量规5的型面上时，将表盘指针调为零，两个不带百分表12测针支撑杆9上的测针10也同时顶到型面标准量规5的型面时，拧紧不带百分表12测针支撑杆9上的螺钉，固定不带百分表12测针支撑杆9上的测针10，校正测量装置3完成，拆下型面标准量规5；

步骤6，测量装置3校正后，根据三点确定一个圆弧、一个平面或直线的原理，推动测头滑杆7沿着T型滑道13向加工后机匣模块型面处移动，移动至不带百分表12的测针10顶到加工后的机匣模块型面为止，观察百分表12表针，当表针读数为零，证明加工后的机匣模块合格；当表针读数大于零，证明有余量；当表针读数小于零，证明加工后的机匣模块型面出现缺损，不合格；

步骤7，当表针读数大于零，证明有余量，根据百分表12上的读数对步骤3中设置的加工参数进行重新调整，重复步骤3-步骤7，至加工后的机匣模块合格；当表针读数小于零，证明加工后的机匣模块型面缺损，根据实际情况对步骤3中设置的加工参数进行重新调整补救缺损型面；

步骤8，不断的重复步骤3-步骤7至环状整体机匣蜡模15整体加工完毕，抬起三轴数控机床的压板并拔下角度定位销4，取下加工后的环状整体机匣蜡模15。

Claims (7)

1.一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，其特征在于，包括夹具圆盘，所述夹具圆盘上表面均匀设置有十六个圆轴凸台，且十六个圆轴凸台组成圆轴形与夹具圆盘同轴心，相邻两个圆轴凸台之间形成T型滑道，T型滑道两侧相邻两个圆轴凸台外边缘一侧开设有型面标准量规固定槽，且型面标准量规固定槽与T型滑道垂直设置，所述T型滑道上设置有测量装置，所述夹具圆盘与环状整体机匣蜡模的下固定板通过角度定位销固定，且环状整体机匣蜡模下固定板的内圆面与圆轴凸台外圆面配合。

2.根据权利要求1所述的一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，其特征在于：所述测量装置包括型面标准量规和测头滑杆，所述型面标准量规设置于量规固定槽内，所述测头滑杆底端设置有T型滑块，测头滑杆与滑动测头滑动安装，所述滑动测头表面滑动安装三个测针支撑杆，测针支撑杆靠近型面标准量规一端设置有测针，其中一个测针支撑杆上设置有百分表夹持套，百分表夹持套上设置有百分表。

3.根据权利要求1所述的一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，其特征在于：相邻所述T型滑道之间的夹角为22.5°。

4.根据权利要求1所述的一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，其特征在于：所述测针支撑杆与测针、所述测头滑杆与滑动测头、所述滑动测头与测针支撑杆、所述百分表夹持套与百分表均通过螺钉相连。

5.根据权利要求1所述的一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，其特征在于：所述环状整体机匣蜡模包括上固定板和下固定板，所述上固定板和下固定板之间设置有十六块机匣模块，且上固定板、下固定板和十六块机匣模块通过定位销和螺钉固定安装，所述环状整体机匣蜡模外侧下固定板上表面均匀设置有十六个角度定位孔。

6.根据权利要求1所述的一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，其特征在于：所述测针的头部设置为圆球状，测针底部与测针支撑杆孔底之间设置有弹簧。

7.一种中介机匣蜡模的整体加工测量方法，采用权利要求1所述的一种中介机匣蜡模的整体加工测量装置，其特征在于，包括以下步骤，

步骤1，将夹具圆盘固定在三轴数控机床的工作台上，使夹具圆盘其中一个T型滑道与三轴数控机床X轴线平行或重合；

步骤2，将环状整体机匣蜡模装夹在夹具圆盘上，且环状整体机匣蜡模的下固定板内圆面与夹具圆盘上圆轴凸台的外圆面以轴孔方式间隙配合，转动环状整体机匣蜡模使环状整体机匣蜡模下固定板上的其中一个角度定位孔与夹具圆盘上表面的定位孔重合，然后将角度定位销插入定位孔，对环状整体机匣蜡模进行定位，同时夹具圆盘每个T型滑道的中心线与其对应的机匣模块型面中线垂直相交，最后通过三轴数控机床的压板进一步固定环状整体机匣蜡模的下固定板；

步骤3，设置加工参数，启动三轴数控机床，铣刀对环状整体机匣蜡模的其中一个机匣模块型面进行加工，加工完成后，角度头主轴不动，拔下角度定位销，松开压板，旋转环状整体机匣蜡模使加工后的机匣模块旋转22.5度后，加工后的机匣模块正好转动到下一个T型滑槽正对面；同时下固定板上与步骤2中角度定位孔相邻的角度定位孔与夹具圆盘定位定位孔重合，插上角度定位销，并通过三轴数控机床压板压紧下固定板，固定环状整体机匣蜡模的位置；

步骤4，首先将测量装置安装于加工后机匣模块正对面的T型滑槽上，其次将测量装置型面标准量规安装于量规固定槽内，同时测头滑杆通过T型滑块滑动安装在T型滑道上，最后将滑动侧头滑动安装在测头滑杆上，将测针支撑杆安装于滑动测头上，将测针和百分表安装于测针支撑杆上；

步骤5，调试测量装置，松拧滑动测头上的螺钉，推动滑动测头沿着测头滑杆向上移动，移动至型面标准量规任意截面高度；调整两个不带百分表的测针支撑杆在水平面内的角度位置，调整好角度后，拧紧测针支撑杆根部与滑动测头连接的螺钉，不带百分表测针支撑杆上的测针先不固定保持可伸缩状态，松拧带百分表的测针支撑杆上的螺钉，按压带百分表测针支撑杆上的测针，使测针缩进测针支撑杆且短于百分表的测针后拧紧螺钉，同时拧紧百分表夹持套的螺钉；调节百分表的表针，沿夹具圆盘的T型滑道向型面标准量规方向推动测头滑杆，当百分表表针顶到型面标准量规的型面上时，将表盘指针调为零，两个不带百分表测针支撑杆上的测针也同时顶到型面标准量规的型面时，拧紧不带百分表测针支撑杆上的螺钉，固定不带百分表测针支撑杆上的测针，校正测量装置完成，拆下型面标准量规；

步骤6，测量装置校正后，根据三点确定一个圆弧、一个平面或直线的原理，对环状整体机匣蜡模三维型面开始测量，推动测头滑杆沿着T型滑道向加工后机匣模块型面处移动，移动至不带百分表的测针顶到加工后的机匣模块型面为止，观察百分表表针，当表针读数为零，证明加工后的机匣模块合格；当表针读数大于零，证明有余量；当表针读数小于零，证明加工后的机匣模块型面出现缺损，不合格；

步骤7，当表针读数大于零，证明有余量，根据百分表上的读数对步骤3中设置的加工参数进行重新调整，重复步骤3-步骤7，至加工后的机匣模块合格；当表针读数小于零，证明加工后的机匣模块型面缺损，根据实际情况对步骤3中设置的加工参数进行重新调整补救缺损型面；

步骤8，不断的重复步骤3-步骤7至环状整体机匣蜡模整体加工完毕，抬起三轴数控机床的压板并拔下角度定位销，取下加工后的环状整体机匣蜡模。