CN109571073A - 圆弧板类零件加工工装和工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种圆弧板类零件加工工装，其特征是：包括底板、顶板、支撑柱和锁紧螺钉；底板和顶板为同轴心线的圆饼状结构，顶板通过支撑柱固定在底板的正上方位置处；底板的上表面边缘处及其上方正对的顶板的下表面的边缘处各自凹陷并共同形成有定位卡槽，且沿底板和顶板的圆周方向均匀间隔设置至少两个定位卡槽，每个定位卡槽可供单个矩形体状的毛坯件上下两端卡入限位；顶板的上表面位于各个定位卡槽的正上方位置处竖直贯穿设置有螺纹孔，螺纹孔内旋接有锁紧螺钉，锁紧螺钉的下端面用于抵紧处在定位卡槽内毛坯件的上端面。本发明还公开了一种采用上述圆弧板类零件加工工装的加工工艺。

Description

圆弧板类零件加工工装和工艺

技术领域

本发明属于圆弧板类零件领域，具体涉及一种圆弧板类零件加工工装和工艺。

背景技术

火箭、导弹等外形均呈圆柱形的装置，通常在内部采用有圆弧板类零件来起到（内层与外层之间）环向支撑或径向隔离的作用。

如图1至图4所示，为一种圆弧板类零件，该圆弧板类零件包括主体部分101，所述主体部分101为板块状结构，所述主体部分的上端面中心位置处具有一个上凸状的凸块102，该凸块102在竖向上的投影落在主体部分的上端面；所述主体部分101的上下端面分别设有定位孔；所述主体部分101的外侧面由上往下依次为同轴心线的上段圆弧面102、上小下大的中间段锥面104和下段圆弧面105，且在上段圆弧面、上小下大的中间段锥面和下段圆弧面中各个面的中心位置处贯穿设置有一个安装孔；所述主体部分101的内侧面为竖直平面，且所述主体部分的内侧面外凸形成有加强筋块106，该加强筋块106的上下端面与主体部分的上下端面齐平，且加强筋块106为横向间隔设置的两块，两块加强筋块106在宽度方向的侧端面与凸块102宽度方向的两个侧端面齐平。

现有技术均只采用数控加工中心来加工生产上述圆弧板类零件，但是，单台数控加工中心一次只能对一个毛坯件的外侧面进行切削加工，且毛坯件因加工在数控加工中心的夹具上，数控加工中心上的切削刀需沿着设定弧面不停移动升降(切削刀需在XYZ三轴上进行移动)。致使单个圆弧板类零件加工耗时较长，加工效率难以提升。

基于此，申请人考虑设计一种结构简单可靠，能够帮助提高加工效率的圆弧板类零件加工工装。并进一步考虑设计一种采用该圆弧板类零件加工工装的加工工艺。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种结构简单可靠，能够帮助提高加工效率的圆弧板类零件加工工装。进一步考虑设计一种采用该圆弧板类零件加工工装的加工工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

圆弧板类零件加工工装，其特征在于：包括底板、顶板、支撑柱和锁紧螺钉；

所述底板和顶板为同轴心线的圆饼状结构，所述顶板通过支撑柱固定在所述底板的正上方位置处；

所述底板的上表面边缘处及其上方正对的所述顶板的下表面的边缘处各自凹陷并共同形成有定位卡槽，且沿底板和顶板的圆周方向均匀间隔设置至少两个定位卡槽，每个定位卡槽可供单个矩形体状的毛坯件上下两端卡入限位；

所述顶板的上表面位于各个定位卡槽的正上方位置处竖直贯穿设置有螺纹孔，所述螺纹孔内旋接有所述锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的下端面用于抵紧处在定位卡槽内毛坯件的上端面。

同现有技术相比较，本发明的圆弧板类零件加工工装具有的优点是：

1、结构简单，易于制造。

工装整体包括的构件少，且各个构件的形状规整，易于高精度制造。

2、能够帮助提高加工效率。

采用本发明的工装后，即可在工作上夹固定位好多个毛坯件后，将工装整体安装立式车床的回转台上（工装通过立式车床回转台上带有多个卡爪的卡盘来夹固底板实现固定），车刀只需在Y轴（或Z轴）移动，这样就大幅简化了毛坯件上弧形面的加工控制过程；并且，结合回转台的旋转来使得立式车床的车刀可一次性对工装上的多个毛坯件的表面进行切割加工，成倍提高了毛坯件上弧形面的加工效率。

3、加工精度高。

采用上述定位卡槽来供毛坯件卡入并定位，这样不仅可帮助实现精准的定位；还能够在切割时，利用定位卡槽的侧壁来形成稳靠的支撑以及牢固的固定效果，避免因加工过程毛坯件的抖动引起加工精度降低的情形，有效确保毛坯件上弧形面的加工精度。

圆弧板类零件加工工艺，其特征在于：采用上述圆弧板类零件加工工装；

还包括以下步骤：

A、上料：在所述圆弧板类零件加工工装的每个定位卡槽内卡入一块毛坯件，随后，采用每个定位卡槽内顶部的锁紧螺钉的下端面抵紧定位卡槽内毛坯件的上端面来将其锁定；

B、夹固工装：将圆弧板类零件加工工装整体固装在立式车床的回转台的台面，且保持圆弧板类零件加工工装的底板和顶板与回转台同轴；

C、切削加工：启动立式车床，回转台旋转，车刀在Z轴与Y轴上走刀并切削圆弧板类零件加工工装上各个毛坯件的外侧面。

不同于现有技术采用数控加工中心来逐一加工单个毛坯件的外侧弧形面，本发明的加工工艺可一次性实现多个毛坯件的加工，成倍提升了加工效率，且立式车床及其车刀相当于数控加工中心而言，更为便宜经济，这样，就能够进一步降低加工成本，提升经济效益。

附图说明

图1为圆弧板类零件的立体结构示意图。

图2为圆弧板类零件的立体结构示意图。

图3为圆弧板类零件的俯视图。

图4为圆弧板类零件的仰视图。

图5为本发明圆弧板类零件加工工装的立体结构示意图。

图6为图5中工装的爆炸图。

图7为图5中工装的底板的俯视图。

图8为图7中I处放大图。

图9为放入图5中工装上毛坯的结构示意图。

图10为图5中工装上装满毛坯的结构示意图。

图11为本发明圆弧板类零件加工工艺采用立式车床的结构示意图。

图12为图11中II处放大图。

图中标记为：

圆弧板类零件：101主体部分，102凸块，103上段圆弧面，104中间段锥面，105下段圆弧面，106加强筋块；

200毛坯件；

圆弧板类零件加工工装：301底板，302顶板，303吊环，304支撑柱，305六棱柱段，306锁紧螺钉，307螺母；

400立式车床：401回转台，402车刀固定架，403车刀，404切削液喷头，405激光发生器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

圆弧板类零件加工工装，包括底板301、顶板302、支撑柱304和锁紧螺钉306；

所述底板301和顶板302为同轴心线的圆饼状结构，所述顶板302通过支撑柱304固定在所述底板301的正上方位置处；

所述底板301的上表面边缘处及其上方正对的所述顶板302的下表面的边缘处各自凹陷并共同形成有定位卡槽，且沿底板301和顶板302的圆周方向均匀间隔设置至少两个定位卡槽，每个定位卡槽可供单个矩形体状的毛坯件200上下两端卡入限位；

所述顶板302的上表面位于各个定位卡槽的正上方位置处竖直贯穿设置有螺纹孔，所述螺纹孔内旋接有所述锁紧螺钉306，所述锁紧螺钉306的下端面用于抵紧处在定位卡槽内毛坯件200的上端面。

实施时，优选所述底板301和顶板302具有相等的外直径和厚度。这样可进一步简化底板301和顶板302的制造。还能够更好的保证底板301和顶板302的同轴心线，以及使得底板301和顶板302的重心线与轴心线重合，避免包括底板301和顶板302的工装在旋转过程中因重心线和轴心线不重合引起的轻微抖动，从而更好帮助实现高精度加工。

其中，沿底板301和顶板302的圆周方向均匀间隔设置有8个定位卡槽。

采用上述在工装上均匀间隔设置8个定位卡槽的优点是：

1、充分利用圆饼状的底板301和顶板302的边缘的尺寸；

2、可使得相邻两个毛坯件200之间的间隔适中，该间隔可供车刀迅速冷却，避免热胀效应致使车刀因摩擦产生的高温而引起切割头轻微膨胀，更好的确保表面的加工精度。

实施时，优选卡入定位卡槽的毛坯件200的外侧面的投影在底板301和顶板302的外部。这样一来，不仅可缩小定位卡槽的尺寸，降低定位卡槽的加工工作量；还能够增大毛坯件200的外露面积，从而增大毛坯件200在回转切割过程中与空气之间的接触面积，获得更好的散热效果。

其中，每相邻的两个定位卡槽之间的位置固定有一根所述支撑柱304。

这样一来，可使得底板301与顶板302之间的相对固定更为牢固可靠，同时也更好的确保顶板302上锁紧螺钉306的锁紧程度，确保加工精度。

其中，每根支撑柱304的上端和下端的位置各自包括两级台阶柱；

在每个支撑柱304的上端的两级台阶柱由上往下依次为上螺纹柱和上导向定位柱，上螺纹柱的外直径小于上导向定位柱的外直径；对应的，所述顶板302的下表面具有与每个支撑柱304的上端的两级台阶柱对应设置台阶穿孔，该台阶穿孔的侧壁与上导向定位柱的侧壁之间为滑动配合相连，上螺纹柱贯穿台阶穿孔并露在顶板302外部并通过螺母307进行锁紧；

在每个支撑柱304的下端的两级台阶柱由上往下依次为下导向定位柱和下螺纹柱，下导向定位柱的外直径大于下螺纹柱的外直径；对应的，所述底板301的上表面具有与每个支撑柱304的下端的两级台阶柱对应设置台阶孔，该台阶孔的侧壁与上导向定位柱的侧壁之间为滑动配合相连，下螺纹柱与该台阶孔的侧壁之间螺纹配合相连。

采用支撑柱304的结构后，即可通过每根支撑柱304的上导向定位柱和下导向定位柱来保证底板301与顶板302之间的精确定位，确保两者之间的轴心线的对准，从而最终帮助本发明的工装可实现高精度的加工。

并且，上述支撑柱304的结构可在一次锁定后不易松动并长久保持底板301与顶板302之间的高精度固定；进而持久确保可靠的使用效果。

其中，每根支撑柱304在上下两端之间的外侧面具有外形呈六棱柱形的六棱柱段305。

设置上述六棱柱段305后，即可通过扳手来便捷的扳动支撑柱304，并使得支撑柱304的下螺纹柱与底板301之间通过螺纹紧固相连。

实施时，六棱柱段305为通过切割加工成型的内凹状。这样一来，不仅便于通过刀具来切削成型；还能够避免占用外部空间，使得扳手可实现更大角度的扳转，提高装配效率。

其中，所述六棱柱段305整体靠近支撑柱304的下端位置。

这样一来，不仅可使得施力位置更靠近需力处；还能够使得扳动更为平稳，避免因扳动过程出现抖动损伤螺纹的情况发生。

其中，所述顶板302上表面中心位置处固定安装有吊环303。

吊环303的设置，便于采用吊具来快速吊运工装，提升工装的转移与更换效率。

以下为圆弧板类零件加工工艺的实施例，参见图11和图12所示：

圆弧板类零件加工工艺，采用以上圆弧板类零件加工工装；

还包括以下步骤：

A、上料：在所述圆弧板类零件加工工装的每个定位卡槽内卡入一块毛坯件200，随后，采用每个定位卡槽内顶部的锁紧螺钉306的下端面抵紧定位卡槽内毛坯件200的上端面来将其锁定；

B、夹固工装：将圆弧板类零件加工工装整体固装在立式车床400的回转台401的台面，且保持圆弧板类零件加工工装的底板301和顶板302与回转台401同轴；

C、切削加工：启动立式车床400，回转台401旋转，车刀403在Z轴与Y轴上走刀并切削圆弧板类零件加工工装上各个毛坯件200的外侧面。

不同于现有技术采用数控加工中心来逐一加工单个毛坯件200的外侧弧形面，本发明的加工工艺可一次性实现多个毛坯件200的加工，成倍提升了加工效率，且立式车床400及其车刀相当于数控加工中心而言，更为便宜经济，这样，就能够进一步降低加工成本，提升经济效益。

其中，在C步骤切削加工中，采用另一个圆弧板类零件加工工装来完成A步骤；

并在C步骤切削加工完成时，将立式车床400上圆弧板类零件加工工装整体移走后，再将完成上料的另一个圆弧板类零件加工工装固定安装至立式车床400上，以便快速进行下一次加工。这样，即能够充分缩短立式车床400的空闲停留时间，进一步提升工时效率和效益。

其中，在立式车床400的车刀固定架402上固定安装有切削液喷头404，所述切削液喷头404的喷口处位于车刀在Y轴向移动的后方位置处，且所述切削液喷头404的喷口正对车刀的刃口位置处；切削液喷头404在C步骤切削加工过程中喷出切削液。

切削液可用来冷却和润滑车刀和毛坯件200，避免车刀和毛坯件200因热胀效应对加工精度造成不利影响。

实施时，圆弧板类零件加工工艺还包括步骤D、激光抛光：在立式车床400的车刀固定架402上固定安装有激光发生器405，激光发生器405的激光发射口正对立式车床400上圆弧板类零件加工工装在顺回转台401旋转方向的后方位置，且激光发生器405的激光发射口射在圆弧板类零件加工工装上毛坯件200的外侧表面的位置高于车刀刃口。

因为，圆弧板类零件加工工装上的多个毛坯件200整体呈圆筒形分布，且相邻两个毛坯件200之间可有效的错开。这样一来，即可利用“相邻两个毛坯件200之间可有效的错开”的特点，随C步骤一同进行上述D步骤激光抛光（激光抛光步骤也可在C步骤完成后再进行）。

激光抛光照射处首先产生高温，可使得此处的切削液充分挥发并清洁。其次，激光抛光对毛坯件200的弧面进行抛光，降低弧面粗糙度（Ra小于等于300nm）。可见，采用D步骤后，可在一次加工过程完成多种工序作业，优化了作业过程，进一步降低劳动强度。

实施时，优选激光发生器405为二氧化碳激光器，二氧化碳激光器发出的激光光束直径2至4毫米，二氧化碳激光器的功率1000W至2000W。可利用激光发生器405发出的激光，结合回转台401的回转来获得较为理想的抛光效果。

以上仅是本发明优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims (10)

1.圆弧板类零件加工工装，其特征在于：包括底板、顶板、支撑柱和锁紧螺钉；

所述底板和顶板为同轴心线的圆饼状结构，所述顶板通过支撑柱固定在所述底板的正上方位置处；

所述底板的上表面边缘处及其上方正对的所述顶板的下表面的边缘处各自凹陷并共同形成有定位卡槽，且沿底板和顶板的圆周方向均匀间隔设置至少两个定位卡槽，每个定位卡槽可供单个矩形体状的毛坯件上下两端卡入限位；

所述顶板的上表面位于各个定位卡槽的正上方位置处竖直贯穿设置有螺纹孔，所述螺纹孔内旋接有所述锁紧螺钉，所述锁紧螺钉的下端面用于抵紧处在定位卡槽内毛坯件的上端面。

2.根据权利要求1所述的圆弧板类零件加工工装，其特征在于：沿底板和顶板的圆周方向均匀间隔设置有8个定位卡槽。

3.根据权利要求1或2所述的圆弧板类零件加工工装，其特征在于：每相邻的两个定位卡槽之间的位置固定有一根所述支撑柱。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的圆弧板类零件加工工装，其特征在于：每根支撑柱的上端和下端的位置各自包括两级台阶柱；

在每个支撑柱的上端的两级台阶柱由上往下依次为上螺纹柱和上导向定位柱，上螺纹柱的外直径小于上导向定位柱的外直径；对应的，所述顶板的下表面具有与每个支撑柱的上端的两级台阶柱对应设置台阶穿孔，该台阶穿孔的侧壁与上导向定位柱的侧壁之间为滑动配合相连，上螺纹柱贯穿台阶穿孔并露在顶板外部并通过螺母进行锁紧；

在每个支撑柱的下端的两级台阶柱由上往下依次为下导向定位柱和下螺纹柱，下导向定位柱的外直径大于下螺纹柱的外直径；对应的，所述底板的上表面具有与每个支撑柱的下端的两级台阶柱对应设置台阶孔，该台阶孔的侧壁与上导向定位柱的侧壁之间为滑动配合相连，下螺纹柱与该台阶孔的侧壁之间螺纹配合相连。

5.根据权利要求4所述的圆弧板类零件加工工装，其特征在于：每根支撑柱在上下两端之间的外侧面具有外形呈六棱柱形的六棱柱段。

6.根据权利要求5所述的圆弧板类零件加工工装，其特征在于：所述六棱柱段整体靠近支撑柱的下端位置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的圆弧板类零件加工工装，其特征在于：所述顶板上表面中心位置处固定安装有吊环。

8.圆弧板类零件加工工艺，其特征在于：采用以上权利要求1至权利要求7任一项所述的圆弧板类零件加工工装；还包括以下步骤：

A、上料：在所述圆弧板类零件加工工装的每个定位卡槽内卡入一块毛坯件，随后，采用每个定位卡槽内顶部的锁紧螺钉的下端面抵紧定位卡槽内毛坯件的上端面来将其锁定；

B、夹固工装：将圆弧板类零件加工工装整体固装在立式车床的回转台的台面，且保持圆弧板类零件加工工装的底板和顶板与回转台同轴；

C、切削加工：启动立式车床，回转台旋转，车刀在Z轴与Y轴上走刀并切削圆弧板类零件加工工装上各个毛坯件的外侧面。

9.根据权利要求8所述的圆弧板类零件加工工艺，其特征在于：

在C步骤切削加工中，采用另一个圆弧板类零件加工工装来完成A步骤；

并在C步骤切削加工完成时，将立式车床上圆弧板类零件加工工装整体移走后，再将完成上料的另一个圆弧板类零件加工工装固定安装至立式车床上，以便快速进行下一次加工。

10.根据权利要求8或9所述的圆弧板类零件加工工艺，其特征在于：在立式车床的车刀固定架上固定安装有切削液喷头，所述切削液喷头的喷口处位于车刀在Y轴向移动的后方位置处，且所述切削液喷头的喷口正对车刀的刃口位置处；切削液喷头在C步骤切削加工过程中喷出切削液。