CN112108667B - 一种球面组合零件对接斜孔加工方法以及装夹定位工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球面组合零件对接斜孔加工方法以及装夹定位工装，采用“统一基准+底孔+扩孔”加工方法，首先通过装夹定位工装将第一工件与第二工件组装，固定球面组合零件使得球面组合零件维持工作时的状态，第一工件与第二工件组装后再加工可以确定统一的加工基准，以满足正常装配要求，零件互换性好。加工时首先加工对接斜底孔，然后在对接斜底孔的基础上加工螺纹得到第一对接斜孔，在对接斜底孔的基础上扩孔得到第二对接斜孔。由于第一对接斜孔和第二对接斜孔均是在对接斜底孔的基础上再次加工得到，因此单孔的尺寸公差和形位公差，以及两对接孔的配合公差均较小，完全满足正常装配要求，并且不同批次加工的工件可互换。

Description

一种球面组合零件对接斜孔加工方法以及装夹定位工装

技术领域

本申请属于机械加工技术领域，具体涉及一种球面组合零件对接斜孔加工方法以及装夹定位工装。

背景技术

球面组合零件常见于飞行器的摄像头，通过对接斜孔贯穿组合零件整体，对接斜孔中安装螺栓，将球面组合零件的两个零件进行连接，例如镜头盖和镜头支板则是一组典型的球面组合零件。根据以往经验，该类组合零件的机械加工主要有以下技术难点：(1)如何提高零件的互换性，使得不同组合的零件可互换装配；(2)在球面上加工斜孔，加工难度大，如何在保证加工精度的基础上提高加工效率。

现有的对接斜孔常用加工方法为：手工在一个零件上加工对接斜孔，然后根据该零件的斜孔在另一个零件上配加工对接斜孔。手工加工时，加工效率较低，加工完成后经常会产生尺寸和形位公差超差等问题，不能满足正常装配要求，严重制约了生产进度和制造质量。此外，配加工的零件互换性较差，不适于批量生产。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种球面组合零件对接斜孔加工方法以及装夹定位工装，解决了该类组合零件装配互换性差的问题，提高了制品的加工质量和加工效率。

实现本发明目的所采用的技术方案为，一种球面组合零件对接斜孔加工方法，所述球面组合零件包括具有装配关系的第一工件和第二工件，所述第一工件罩扣于所述第二工件上，所述第一工件的外表面为球面，所述第一工件上设置有至少一个第一对接斜孔，所述第二工件上的对应位置处设置有与所述第一对接斜孔数量相同、且一一同轴对接的第二对接斜孔，所述第一对接斜孔为斜螺纹通孔，所述第二对接斜孔为斜光孔；

所述加工方法包括如下步骤：

将所述第一工件与所述第二工件装配为球面组合零件，并将所述球面组合零件固定，确定统一的加工基准；

在所述球面组合零件上加工对接斜底孔，所述对接斜底孔的孔径与所述第一对接斜孔的底孔孔径相同；

将所述第一工件的所述对接斜底孔加工为斜螺纹通孔，所述第一对接斜孔加工完成，随后拆卸所述第一工件；

将所述第二工件的所述对接斜底孔加工为斜光孔，所述第二对接斜孔加工完成。

进一步地，将所述第一工件的所述对接斜底孔加工为斜螺纹通孔，包括：

对所述第一工件的所述对接斜底孔加工螺纹，将所述第一工件的所述对接斜底孔加工为斜螺纹通孔。

进一步地，将所述第二工件的所述对接斜底孔加工为斜光孔，包括：

对所述第二工件的所述对接斜底孔进行扩孔，将所述第二工件的所述对接斜底孔加工为斜光孔。

基于同样的发明构思，本发明还对应提供了一种用于实施上述球面组合零件对接斜孔加工方法的装夹定位工装，包括座体和压紧组件，所述压紧组件与所述座体连接，所述座体内部开设有下陷的安装槽；所述球面组合零件安装于所述安装槽中，且通过所述压紧组件压紧固定。

可选的，所述压紧组件包括压板和螺纹紧固件，所述压板通过所述螺纹紧固件与所述座体连接，以将所述球面组合零件压紧固定于所述压板与所述座体之间。

可选的，所述座体的中心开设有沉头通孔，所述沉头通孔的下半部分为螺纹孔，所述螺纹孔用于与所述螺纹紧固件螺纹连接。

可选的，所述螺纹紧固件包括双头螺柱、螺母和垫片。

可选的，所述安装槽的底部开设有螺纹盲孔，所述螺纹盲孔中安装有螺钉，所述第二工件通过所述螺钉固定安装于所述安装槽中。

可选的，所述座体的外侧面开有2处凹槽，所述凹槽用于与机床工作台固定连接。

可选的，所述安装槽的结构与所述球面组合零件的外形特征相匹配，当所述球面组合零件放置于所述安装槽中时，所述球面组合零件的侧面与所述安装槽的孔壁接触。

由上述技术方案可知，本发明提供的球面组合零件对接斜孔加工方法，采用“统一基准+底孔+扩孔”加工方法，首先将第一工件与第二工件组装，固定球面组合零件使得球面组合零件维持工作时的状态，第一工件与第二工件组装后再加工可以确定统一的加工基准，以满足正常装配要求，零件互换性好。具体加工时首先加工对接斜底孔，对接斜底孔是对接斜孔的底孔，首先加工出底孔可以保证两个对接斜孔的同轴性，并且减少两个对接斜孔后续的加工量。对接斜底孔设置为孔径与第一对接斜孔的底孔孔径相同，也就是螺纹孔加工螺纹前的底孔，采用先加工螺纹孔底孔后加工螺纹的加工方式加工第一对接斜孔可保证第一对接斜孔的加工精度。第二对接斜孔为斜光孔，对对接斜底孔进行扩孔加工即可得到第二对接斜孔。由于第一对接斜孔和第二对接斜孔均是在对接斜底孔的基础上再次加工得到，因此单孔的尺寸公差和形位公差，以及两对接孔的配合公差均较小，完全满足正常装配要求，并且不同批次加工的工件可互换。

本发明提供的装夹定位工装用于实施上述球面组合零件对接斜孔加工方法，包括座体和压紧组件，座体用于将整个装夹定位工装安装在加工机床上，座体内部开设有下陷的安装槽，用于安装球面组合零件，压紧组件与座体配合，将安装于安装槽中的球面组合零件压紧固定，从而确定统一的加工基准，以满足正常装配要求，零件互换性好。

与现有技术相比，本发明通过装夹定位工装固定待加工的球面组合零件，从而确定统一的加工基准，采用“统一基准+底孔+扩孔”加工方法，加工出的对接斜孔尺寸公差和形位公差、以及两对接孔的配合公差均较小，使该类零件的合格率提高到100％，完全满足正常装配要求，且零件均能互换装配。

附图说明

图1A为本发明实施例1、2中第一工件的主视图；

图1B为本发明实施例1、2中第一工件的全剖图；

图2A为本发明实施例1、2中第二工件的主视图；

图2B为本发明实施例1、2中第二工件的全剖图；

图3为本发明实施例2中装夹定位工装与球面组合零件的装配示意图；

图4A为图3中座体的主视图；

图4B为图3中座体的全剖图；

图4C为图4A中座体的A-A向剖视图；

图5为图3中压板的主视图。

附图标记说明：1-座体；2-双头螺柱；3-螺母；4-垫片；5-压板，51-通孔；6-螺钉；7-安装槽，71-螺纹盲孔；8-沉头通孔，81-螺纹孔；9-凹槽；10-第一工件；11-第一对接斜孔；20-第二工件，21-第二对接斜孔，22-固定螺纹孔；30-对接斜底孔。

具体实施方式

为了使本申请所属技术领域中的技术人员更清楚地理解本申请，下面结合附图，通过具体实施例对本申请技术方案作详细描述。

为解决现有技术中该类组合零件装配互换性差的问题，提高制品的加工质量和加工效率，本发明提供一种球面组合零件对接斜孔加工方法以及装夹定位工装，整体发明构思如下：

采用“统一基准+底孔+扩孔”加工方法，首先将第一工件与第二工件组装，固定球面组合零件，使得球面组合零件维持工作时的状态，第一工件与第二工件组装后再进行加工可以确定统一的加工基准，以满足正常装配要求，零件互换性好。加工时首先加工对接斜底孔，然后在对接斜底孔的基础上加工螺纹得到第一对接斜孔，在对接斜底孔的基础上扩孔得到第二对接斜孔。由于第一对接斜孔和第二对接斜孔均是在对接斜底孔的基础上再次加工得到，因此单孔的尺寸公差和形位公差，以及两对接孔的配合公差均较小，完全满足正常装配要求，并且不同批次加工的工件可互换。

下面以镜头盖和镜头支板这种球面组合零件为例，对本发明的技术方案进行详细介绍：

球面组合零件包括具有装配关系的第一工件10和第二工件20，第一工件10罩扣于第二工件20上、通过螺纹紧固件连接，第一工件10的外表面为球面，对接孔开设在球面上，因此为斜孔。

参见图1A和图1B，第一工件10上设置有至少一个第一对接斜孔11，第一对接斜孔11均布于球面上，由于镜头盖为外壳类零件，因此第一对接斜孔11为斜螺纹通孔，需要与紧固件螺纹连接。本实施例中第一工件10为镜头盖，其上均布设置8处M2.5斜螺纹孔(即第一对接斜孔11)。

参见图2A和图2B，第二工件20上的对应位置处设置有与第一对接斜孔11数量相同、且一一同轴对接的第二对接斜孔21，第二对接斜孔21为斜光孔。此外，为了方便固定第二工件20，在第二工件20上还可开设至少一处固定螺纹孔22，用于通过螺钉与定位工装连接。本实施例中第二工件20为镜头支板，其上均布设置8处

斜光孔(即第二对接斜孔21)，8处M2.5直螺纹孔(即固定螺纹孔22)与8处

斜光孔的位置一一相对。

实施例1：

本发明实施例提供的球面组合零件对接斜孔加工方法，用于加工上述镜头盖和镜头支板球面组合零件，加工方法包括如下步骤：

S1、将第一工件10与第二工件20装配为球面组合零件，并将球面组合零件固定，确定统一的加工基准。

具体的，可采用现有任一种装夹定位工装将第一工件10与第二工件20以装配形式夹紧固定，装夹定位工装安装在具体加工机床上，则可将加工机床的加工基准作为该球面组合零件加工时的统一加工基准。

S2、在球面组合零件上加工对接斜底孔30，对接斜底孔30的孔径与第一对接斜孔11的底孔孔径相同。

具体的，在第一工件10与第二工件20上均加工对接斜底孔30，通过钻孔、铰孔或其他的孔加工工艺在固定好的第一工件10与第二工件20上一次性加工出对接斜底孔30，对接斜底孔30为光孔、通孔，如图3所示。

本实施例中，第一对接斜孔11为M2.5斜螺纹孔(底孔为

斜光孔)，第二对接斜孔21为

斜光孔，因此对接斜底孔30设定为

斜光孔，也就是将第一对接斜孔11的底孔直径作为对接斜底孔30的直径。

S3、将第一工件10的对接斜底孔30加工为斜螺纹通孔，第一对接斜孔11加工完成，随后拆卸第一工件10。

具体的，由于第一工件10上已加工出

斜光孔，只需要在第一工件10的对接斜底孔30上加工出螺纹即可得到第一对接斜孔11，可采用现有任一种螺纹加工工艺加工第一对接斜孔11的螺纹，具体工艺本发明不做限制。

S4、将第二工件20的对接斜底孔30加工为斜光孔，第二对接斜孔21加工完成。

具体的，由于第二工件20上已加工出

斜光孔，只需要对第二工件20的对接斜底孔30进行扩孔，扩孔至设定直径即可得到第二对接斜孔21，可采用现有任一种扩孔工艺加工对第二工件20的对接斜底孔30进行扩孔，具体工艺本发明不做限制。

实施例2：

基于同样的发明构思，本实施例提供一种用于实施上述实施例1的球面组合零件对接斜孔加工方法的装夹定位工装，该装夹定位工装可稳定固定球面组合零件，并且可以与加工机床连接，将加工机床的加工基准作为该球面组合零件加工时的统一加工基准。

参见图3，该装夹定位工装整体包括座体1和压紧组件两个部分，座体1用于与加工机床连接，并且放置待加工的球面组合零件，座体1内部开设有下陷的安装槽7，球面组合零件安装于安装槽7，本实施例中座体1的外侧面开有2处凹槽9，凹槽9用于与机床工作台固定连接。压紧组件与座体1连接，用于压紧固定安装于安装槽7中的球面组合零件。

具体的，本实施例中压紧组件包括压板5和螺纹紧固件，压板5通过螺纹紧固件与座体1连接，以将球面组合零件压紧固定于压板5与座体1之间。该螺纹紧固件包括双头螺柱2、螺母3和垫片4。压板5的中心开设有供双头螺柱2穿过的通孔51。

为保证均匀施压，座体1的中心开设有沉头通孔8，沉头通孔8的下半部分为螺纹孔81，螺纹孔81的轴线即为座体1的中心线。螺纹孔81用于与螺纹紧固件的双头螺柱2螺纹连接，即双头螺柱2的下段螺纹与螺纹孔81连接、上段螺纹与螺母3连接。

参见图4A至图4C，球面组合零件主要是通过安装槽7进行精准定位以及防移动，具体的，本实施例中安装槽7的结构与球面组合零件的外形特征相匹配，当球面组合零件放置于安装槽7中时，球面组合零件的侧面与安装槽7的孔壁接触。例如本实施例中球面组合零件为镜头盖和镜头支板，针对镜头盖和镜头支板的内部结构，该安装槽7为下陷的阶梯孔，座体1的台阶下陷与球面组合零件的外形特征相互配合，将球面组合零件整体托起，座体1的夹角4处圆弧形凸台与镜头盖10的4处弧形开口的相互配合，防止加工过程中镜头盖10沿圆周方向窜动。安装槽7的底部开设有螺纹盲孔71，螺纹盲孔71中安装有螺钉6，第二工件20通过螺钉6固定安装于安装槽7中。通过螺母3和双头螺柱2的螺纹连接，压板5压住镜头盖10，防止加工过程中镜头盖10和镜头支板20上下窜动。

实践验证，采用本发明实施例2的装夹定位工装固定镜头盖和镜头支板，然后将装夹定位工装固定在加工机床上，采用本发明实施例1的球面组合零件对接斜孔加工方法加工镜头盖和镜头支板的对接斜孔，加工一套球面组合零件的平均加工时间为75分钟，相比于现有技术其加工效率提高了30％。检验加工后的零件，零件的合格率由现有技术的80％提高到100％，且零件均能互换装配。

通过上述实施例，本发明具有以下有益效果或者优点：

1)本发明通过装夹定位工装固定待加工的球面组合零件，从而确定统一的加工基准，采用“统一基准+底孔+扩孔”加工方法，加工出的对接斜孔尺寸公差和形位公差、以及两对接孔的配合公差均较小，使该类零件的合格率提高到100％，完全满足正常装配要求，且零件均能互换装配。

2)本发明提供的装夹定位工装能够稳定承托球面组合零件，防止球面组合零件在加工过程中上下窜动，且通过特殊的安装槽结构设计，能够防止球面组合零件在加工过程中圆周方向窜动。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (6)

1.一种用于飞行器的摄像头的球面组合零件对接斜孔加工方法，其特征在于：所述球面组合零件包括具有装配关系的第一工件和第二工件，所述第一工件和第二工件分别为镜头盖和镜头支板，所述第一工件罩扣于所述第二工件上，所述第一工件的外表面为球面，所述第一工件上设置有至少一个第一对接斜孔，所述第二工件上的对应位置处设置有与所述第一对接斜孔数量相同、且一一同轴对接的第二对接斜孔，所述第一对接斜孔为斜螺纹通孔，所述第二对接斜孔为斜光孔；所述加工方法利用装夹定位工装对球面组合零件进行夹装固定，所述装夹定位工装包括座体和压紧组件，所述压紧组件与所述座体连接，所述座体内部开设有下陷的安装槽，所述压紧组件包括压板和螺纹紧固件；

所述加工方法包括如下步骤：

利用座体外侧面的凹槽将整个装夹定位工装安装在加工机床上，将所述第一工件与所述第二工件装配为球面组合零件，并将所述球面组合零件固定安装于装夹定位工装的座体安装槽内，安装槽的结构与球面组合零件的外形特征相匹配，所述球面组合零件的侧面与所述安装槽的孔壁接触，压板通过所述螺纹紧固件与所述座体连接，以将所述球面组合零件压紧固定于所述压板与所述座体之间，确定统一的加工基准；

在固定好的第一工件与第二工件上一次性加工出对接斜底孔，对接斜底孔为光孔，所述对接斜底孔的孔径与所述第一对接斜孔的底孔孔径相同；

将所述第一工件的所述对接斜底孔加工为斜螺纹通孔，所述第一对接斜孔加工完成，随后拆卸所述第一工件；

将所述第二工件的所述对接斜底孔加工为斜光孔，所述第二对接斜孔加工完成。

2.如权利要求1所述的球面组合零件对接斜孔加工方法，其特征在于：将所述第一工件的所述对接斜底孔加工为斜螺纹通孔，包括：

对所述第一工件的所述对接斜底孔加工螺纹，将所述第一工件的所述对接斜底孔加工为斜螺纹通孔。

3.如权利要求1或2所述的球面组合零件对接斜孔加工方法，其特征在于：将所述第二工件的所述对接斜底孔加工为斜光孔，包括：

对所述第二工件的所述对接斜底孔进行扩孔，将所述第二工件的所述对接斜底孔加工为斜光孔。

4.如权利要求1所述的球面组合零件对接斜孔加工方法，其特征在于：所述座体的中心开设有沉头通孔，所述沉头通孔的下半部分为螺纹孔，所述螺纹孔用于与所述螺纹紧固件螺纹连接。

5.如权利要求1所述的球面组合零件对接斜孔加工方法，其特征在于：所述螺纹紧固件包括双头螺柱、螺母和垫片。

6.如权利要求1所述的球面组合零件对接斜孔加工方法，其特征在于：所述安装槽的底部开设有螺纹盲孔，所述螺纹盲孔中安装有螺钉，所述第二工件通过所述螺钉固定安装于所述安装槽中。

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