CN109531215B - 大飞机h型超长型材气动夹紧装置及铣切加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大飞机h型超长型材气动夹紧装置，在h型超长型材的长度方向设有若干个固定方箱块，在每个固定方箱块上设有一个气缸固定块，在气缸固定块上连接气缸，气缸的活塞顶杆通过气缸固定块上的气源连接管路系统控制伸缩，活塞顶杆的端头与h型超长型材一侧接触顶紧；在h型超长型材的另一侧压紧固定装置，压紧固定装置压紧在h型超长型材毛料边缘。该装置的自动装夹和工艺切削方法消除因变形导致报废的现象，并提高装夹自动化、缩减加工装夹时间，解决成本，使超长型材的达到高精度机械加工。

Description

大飞机h型超长型材气动夹紧装置及铣切加工的方法

技术领域

本发明涉及一种大飞机h型超长型材气动夹紧装置及铣切加工的方法，属于超长型材加工领域。

背景技术

目前，航空制造领域中型材加工占有很大的比例，尤其在我国大力发展大飞机的现阶段，现有方法是使用常规或数控机床逐段加工，再人工校直校变形。装夹方式为拼装夹块、压板等等装夹，费时费力且精度无法保证，变形量也难以控制。合格率较低，风险很大。更跟不上国家大力发展自动化智能化的重点方向。

8.6米超长型材不比以往的3米以下型材，以往的加工方法伴随着庞大数量的压块及压板。大大增加了工人手动装夹时间，浪费了机床的使用时间，还存在由于手工压紧使每个压块的压紧力不同和匀性差的缺点，致使在实际生产应用中，采用此种方法使多根超长因为装夹压紧力不均匀而导致报废的情况，严重的加工后扭曲、弯曲等。经技术人员的深入研究分析发现导致报废的原因为：

一、由于此型材长度超长，需要大量压板压块，手动安装无法准确均匀的分部于型材端面，造成应力分布不均，有的部位集中有的部位则少，导致型材内应力不均，在接受切削的过程中应力释放无规律，无法控制。人工装夹大量压块时，不可避免的使每个压块施加在型材上的力不同，使整根型材未加工前应力分布已混乱且无法推算。

二、因为超长型材本身的去除量大、刚性差、超长尺寸等明显的易变形结构特征，导致按固有的短型材工艺加工方法无法先主后次、先大后小、先基准后其次等满足高精度要求。不能完全消除型材内部应力，导致加工写出零件后产生时效变形。存在极大的后续加工风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种大飞机h型超长型材气动夹紧装置及铣切加工的方法，该装置的自动装夹和工艺切削方法消除因变形导致报废的现象，并提高装夹自动化、缩减加工装夹时间，解决成本，使超长型材的达到高精度机械加工。

为解决以上问题，本发明的具体技术方案如下：一种大飞机h型超长型材气动夹紧装置，在h型超长型材的长度方向设有若干个固定方箱块，在每个固定方箱块上设有一个气缸固定块，在气缸固定块上连接气缸，气缸的活塞顶杆通过气缸固定块上的气源连接管路系统控制伸缩，活塞顶杆的端头与h型超长型材一侧接触顶紧；在h型超长型材的另一侧设置压紧固定装置，压紧固定装置压紧在h型超长型材毛料边缘。

所述的压紧固定装置由压块、压板和紧固螺栓中的一件或几件结合后与固定方箱块连接，并支撑或压紧h型超长型材。

所述的固定方箱块数量为16个，尺寸500mm×400mm×150mm，上方开三个平行的T型槽。

采用大飞机h型超长型材气动夹紧装置进行高精度铣切加工的方法，包括以下步骤：

1） 将h型超长型材的左垂直外面G与固定方箱块的上表面贴合，由气源连接管路系统控制活塞顶杆插入到h型超长型材的内腔E内，并与h型超长型材内腔E的垂直面顶紧；另一侧的压紧固定装置采用了与左垂直边厚度相同的压块，在压块和左垂直边内面余量处共同设置压板，且压板通过紧固螺栓与固定方箱块连接；

2） 一次加工：首先加工水平面A ，保证平面度；然后加工左垂直边内面B，保证平面度；最后加工右垂直外形面D，保证技术要求尺寸；

3） 控制活塞顶杆回缩，取下步骤1）的压紧固定装置，然后将h型超长型材逆时针旋转90°，在水平面A与固定方箱块之间设置托块，在托块的侧端面与左垂直边内面B之间设置高硬度石蜡，然后左垂直外面G通过活塞顶杆顶紧；

4） 二次加工：加工右垂直边外面C，保证平面度；然后加工内腔E的各个面；

5） 本步骤的压紧固定装置结构为：在内腔E内设置竖直放置的压块，压块的侧端面与内腔左垂直面F之间设置高硬度石蜡，在托块上设置过渡块，过渡块的上表面与压块的上表面平齐并高于h型超长型材，在固定方箱块的T型槽内设有压紧夹具，压紧夹具通过压板共同对过渡块和压块的上表面施压固定；

6） 三次加工：控制活塞顶杆回缩，直接加工左垂直边外面G，保证平面度。

所述的高硬度石蜡熔点在55°C～60°C。

该大飞机h型超长型材气动夹紧装置采用活塞顶杆和压紧固定装置的结构，能够将型材更快捷更有效的固定于平台之上，在保证零件不窜动的基础上，缩短大量装夹时间，节约劳动力和机床占用时间，并使零件各部位受力均匀，避免了手工压紧使每个压块压紧力不同、均匀性差的缺点，以一种极为有效的超长型材加工方式。

压紧固定装置在不同的加工过程，实现不同的组合，保证加工定位效率，同时节省成本。

固定方箱块采用16个，不仅可以对h型超长型材有效支撑，而且不会因为长度过长而出现定位不准确的现象发生。

高精度铣切加工的方法采用上述步骤应用了应力提前释放原则，保证了型材的精度要求，使型材在加工后不发生时效变形，提高加工效率的同时提高产能。

附图说明

图1为大飞机h型超长型材气动夹紧装置整体轴测图。

图2为大飞机h型超长型材气动夹紧装置的局部放大图。

图3为h型超长型材的截面图。

图4为一次加工示意图。

图5为二次加工示意图。

图6为三次加工示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种大飞机h型超长型材气动夹紧装置，在h型超长型材4的长度方向设有若干个固定方箱块5，在每个固定方箱块5上设有一个气缸固定块6，在气缸固定块6上连接气缸9，气缸9的活塞顶杆8通过气缸固定块6上的气源连接管路系统控制伸缩，活塞顶杆8的端头与h型超长型材4一侧接触顶紧；在h型超长型材4的另一侧设置压紧固定装置10，压紧固定装置10压紧在h型超长型材4毛料边缘。

所述的压紧固定装置10由压块3、压板2和紧固螺栓1中的一件或几件结合后与固定方箱块5连接，并支撑或压紧h型超长型材4。

所述的固定方箱块5数量为16个，尺寸500mm×400mm×150mm，上方开三个平行的T型槽。

采用大飞机h型超长型材气动夹紧装置进行高精度铣切加工的方法，包括以下步骤：

1） 如图3和图4所示，将h型超长型材4的左垂直外面G与固定方箱块5的上表面贴合，由气源连接管路系统7控制活塞顶杆8插入到h型超长型材4的内腔E内，活塞顶杆8与零件接触面上带有防磨层，已保证不划伤零件，并与h型超长型材4内腔E的垂直面顶紧；另一侧的压紧固定装置10采用了与左垂直边厚度相同的压块3，在压块3和左垂直边内面余量处共同设置压板2，且压板通过紧固螺栓1与固定方箱块5连接；通过气动夹紧装置顶住型材一侧，另一侧采用专用压块及压板将型材完全固定于方向之上，保证工件与气动夹紧装置的平行度；

2） 一次加工：首先加工水平面A ，保证平面度，切削应力提前释放到两端侧壁；然后加工左垂直边内面B，保证平面度；最后加工右垂直外形面D，保证技术要求尺寸；切削过程用低转速进行加工，增加应力释放时间；

3） 如图5所示，控制活塞顶杆8回缩，取下步骤1的压紧固定装置10，然后将h型超长型材4逆时针旋转90°，在水平面A与固定方箱块5之间设置托块11，在托块11的侧端面与左垂直边内面B之间设置高硬度石蜡12，然后左垂直外面G通过活塞顶杆8顶紧；翻面加工时因为已加工表面存在公差，导致左垂直边内面B和托块11产生间隙，用高密度石蜡12填充，提高刚性，减低颤抖，高硬度石蜡12熔点在55°C～60°C，使用时可在半凝固时去除多余石蜡，采用比金属软的方便工具，以免划伤零件，取出时用60°左右开水冲洗去除；

4） 二次加工：加工右垂直边外面C，保证平面度；然后加工内腔E的各个面；加工采用粗加工和精加工分开方式；加工过长中冷却液充足喷射，加工中带走大量切削热及切削力，避免石蜡填充物熔化及切削热变形；

5） 如图6所示，本步骤的压紧固定装置10结构为：在内腔E内设置竖直放置的压块3，压块3的侧端面与内腔左垂直面F之间设置高硬度石蜡12，在托块11上设置过渡块13，过渡块13的上表面与压块3的上表面平齐并高于h型超长型材4，在固定方箱块5的T型槽内设有压紧夹具，压紧夹具通过压板2共同对过渡块13和压块3的上表面施压固定；

6） 三次加工：控制活塞顶杆8回缩，直接加工左垂直边外面G，保证平面度；切削采用粗加工低转速，精加工行切的方式加工；加工过长中冷却液充足喷射，加工中带走大量切削热及切削力，避免石蜡填充物熔化及切削热变形；

7） 加工中采用大量行切加工，增加加工时间以使应力充分释放并去除。

本发明的超长型材夹紧装置及应用该装置进行铣切的方法，彻底解决了数控铣切h型超长型材时出现的夹持应力不均、应力变形等因素产生的超差报废现象，使超长型材的铣切合格率从50％提升至99.99％，不仅节约了加工成本，提高了蒙皮外形精度还缩短了大量装夹时间及机床占用时间，消除了大量浪费，提高了工作效率，类似超长型材的铣切都可采用本发明的夹紧装置及方法。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例及方法，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对该实施例及方法进行多种变化、修改、替换和变型，因此本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种采用大飞机h型超长型材气动夹紧装置进行高精度铣切加工的方法，其中大飞机h型超长型材气动夹紧装置的结构为：在h型超长型材（4）的长度方向设有若干个固定方箱块（5），在每个固定方箱块（5）上设有一个气缸固定块（6），在气缸固定块（6）上连接气缸（9），气缸（9）的活塞顶杆（8）通过气缸固定块（6）上的气源连接管路系统控制伸缩，活塞顶杆（8）的端头与h型超长型材（4）一侧接触顶紧； 在h型超长型材（4）的另一侧设置压紧固定装置（10），压紧固定装置（10）压紧在h型超长型材（4）毛料边缘；压紧固定装置（10）由压块（3）、压板（2）和紧固螺栓（1）中的一件或几件结合后与固定方箱块（5）连接，并支撑或压紧h型超长型材（4）；

其特征在于，加工方法包括以下步骤：

1）将h型超长型材（4）的左垂直外面G与固定方箱块（5）的上表面贴合，由气源连接管路系统（7）控制活塞顶杆（8）插入到h型超长型材（4）的内腔E内，并与h型超长型材（4）内腔E的垂直面顶紧；另一侧的压紧固定装置（10）采用了与左垂直边厚度相同的压块（3），在压块（3）和左垂直边内面余量处共同设置压板（2），且压板通过紧固螺栓（1）与固定方箱块（5）连接；

2）一次加工：首先加工水平面A ，保证平面度；然后加工左垂直边内面B，保证平面度；最后加工右垂直外形面D，保证技术要求尺寸；

3）控制活塞顶杆（8）回缩，取下步骤1）的压紧固定装置（10），然后将h型超长型材（4）逆时针旋转90°，在水平面A与固定方箱块（5）之间设置托块（11），在托块（11）的侧端面与左垂直边内面B之间设置高硬度石蜡（12），然后左垂直外面G通过活塞顶杆（8）顶紧；

4）二次加工：加工右垂直边外面C，保证平面度；然后加工内腔E的各个面；

5）本步骤的压紧固定装置（10）结构为：在内腔E内设置竖直放置的压块（3），压块（3）的侧端面与内腔左垂直面F之间设置高硬度石蜡（12），在托块（11）上设置过渡块（13），过渡块（13）的上表面与压块（3）的上表面平齐并高于h型超长型材（4），在固定方箱块（5）的T型槽内设有压紧夹具，压紧夹具通过压板（2）共同对过渡块（13）和压块（3）的上表面施压固定；

6）三次加工：控制活塞顶杆（8）回缩，直接加工左垂直边外面G，保证平面度。

2.如权利要求1所述的高精度铣切加工的方法，其特征在于：所述的固定方箱块（5）数量为16个，尺寸500mm×400mm×150mm，上方开三个平行的T型槽。

3.如权利要求1所述的高精度铣切加工的方法，其特征在于：所述的高硬度石蜡（12）熔点在55°C～60°C。

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