CN113369931B - 一种航空结构件防松动的装夹工具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空结构件防松动的装夹工具，涉及航空结构件数控加工领域，包括多功能顶块、楔形块、垫片、螺母及螺钉，所述多功能顶块中部开设有通槽，所述通槽包括上通孔和下通孔，所述上通孔与下通孔的连接面为斜面，所述上通孔的水平截面大于下通孔的水平截面，所述多功能顶块两端各开设有一个定位销孔，所述螺钉从下至上依次穿过多功能顶块、楔形块、垫片后通过螺母进行固定，同时公开了该装夹工具的使用方法，解决普通顶块在零件装夹后出现的松动与滑移的问题，通用性窄，生产成本高，使用不方便的问题。

Description

一种航空结构件防松动的装夹工具及其使用方法

技术领域

本发明涉及航空结构件数控加工领域，具体涉及一种航空结构件防松动的装夹工具及其使用方法。

背景技术

飞机机体和结构件的数控加工与常规加工过程中，在加工准备时，需要先将零件装夹固定在机床工作台上。但目前应用最多的装夹方式一般有四种：用顶块确定位置压板装夹固定、用通用孔隙平台工装装夹定位、用专用工装和虎钳夹装夹定位。通用孔隙平台工装一般只适用于粗加工时毛坯上有相对应压紧孔或精加工；专用工装设计生产周期长，且不具有通用性，不能满足不同的生产需求，且不适合用于粗加工；虎钳夹只适用于加工中切削力不大的小型简单结构件。因此，在粗加工时的装夹方式通常选择用顶块确定位置压板装夹固定。

但目前生产中使用的顶块，经常在装夹过程中出现松动与滑移，导致零件装夹失效，产生质量与安全隐患，造成实物质量故障。所以，零件的装夹定位是制约零件加工质量的一个关键环节，如果能提高零件的装夹稳定性及可靠性，零件的加工质量会有显著提升。

现有技术中也有装夹很稳定的工装，但是结构复杂，操作不便，适用范围较窄。如国家知识产权局于2019年8月23日公开的申请号为“CN201710730280.5”，名称为“一种航空结构件通用高效装夹方法”，公开了一种适用于航空结构件的高效装夹方法，但是该装夹方法需要的工装结构复杂，成本很高，并不适用于常规的零件的装夹，且操作也很复杂。

国家知识产权局于2010年9月8日公开的申请号为“CN200920280326.9”，名称为“一种楔形压板”，公开了一种楔形压板，包括本体、勾头压板和楔子，所述的本体的两侧通过连接螺栓与工作台固定，本体的中部开口，勾头压板的中部穿于本体开口内，勾头压板上部的开口内设置有楔子，所述的楔子底部与勾头压板的顶部相配合。提出了一种楔形压板，可以减少装夹工具滑动的风险，但是这种楔形压板使用时，不便于快速找正，存在装夹效率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航空结构件防松动的装夹工具及其使用方法，操作安全、方便，装夹稳定性、可靠性强，解决普通顶块在零件装夹后出现的松动与滑移的问题，满足不同生产需求，既可作为顶块限定位置，又可作为压板装夹固定，在粗加工过程中应用广泛，具有良好的通用性，提高飞机结构件的加工质量，减少生产过程中的安全隐患，降低生产成本，零件翻转后可通过定位销孔快速找正，便于操作人员快速找正，提高装夹效率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种航空结构件防松动的装夹工具，包括多功能顶块、楔形块、垫片、螺母及螺钉，所述多功能顶块中部开设有通槽，所述通槽包括上通孔和下通孔，所述上通孔与下通孔的连接面为斜面，所述上通孔的水平截面大于下通孔的水平截面，所述多功能顶块两端各开设有一个定位销孔，所述螺钉从下至上依次穿过多功能顶块、楔形块、垫片后通过螺母进行固定。

进一步地，所述上通孔与下通孔的连接处的斜面与水平面的角度为α，α的取值5°≤α≤10°。

进一步地，所述楔形块的斜面I与斜面相匹配。

进一步地，所述上通孔和下通孔均为条形孔。

进一步地，零件加工前应取下定位销，多功能顶块作压板使用时可省去楔形块。

一种航空结构件防松动的装夹工具的使用方法，使用前述的航空结构件防松动的装夹工具，包括以下步骤：

a.将定位销插入多功能顶块端侧的定位销孔中，将螺钉放入机床工作台的T形槽间隙并穿过多功能顶块，通过定位销、螺钉与机床工作台的T形槽配合连接进行初步安装；

b.再将楔形块的斜面I与通槽中的斜面配合，并依次安置楔形块、垫片后，通过螺母进行固定；

c. 根据待加工零件的规格，选用多个该装夹工具，并将多个该装夹工具合理分布在待加工零件的周侧，将所述装夹工具的功能顶块的一侧面与待加工零件贴合并定位，再锁紧螺母，将零件固定安装在工作台上，并在水平方向实现锁紧，当待加工零件位置确定后，需要对待加工零件进行压紧时，该装夹工具的多功能顶块翻转180°后作为压板压紧零件，实现零件的装夹定位；

d. 最后，当待加工零件翻面后，待加工零件重新与多功能顶块侧面贴合定位，通过定位销孔位置可快速计算出零件加工原点位置，实现零件快速装夹找正。

进一步地，所述步骤c中，当使用该装夹工具对待加工零件进行定位时，装夹工具斜面的高侧靠近零件一侧，在零件完成装夹定位后加工前应取下定位销。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

一、本发明中，一种航空结构件防松动的装夹工具，这种装夹工具可作为标准件，该装夹工具利用其多功能顶块受到螺母传递至斜面上垂直斜面的压力，分解为竖直向下与水平指向零件的分力，可实现自锁功能；同时多功能顶块中插入定位销，与机床工作台T形槽间隙配合连接，该装夹工具的侧面与零件侧边贴合用于定位零件，零件翻面后，通过定位销孔位置可快速计算出零件加工原点位置，不需重新找正，可实现零件快速装夹与找正，提高装夹效率。操作安全、方便，装夹稳定性、可靠性强，可以解决普通顶块在零件装夹后出现的松动与滑移的问题。

二、本发明中，该装夹工具翻转180°后，也可作为普通的装夹压板，对零件进行装夹固定时，可采用正常锁紧方式或锁紧与压板压紧的方式相结合，更好地解决普通顶块在零件装夹后出现的松动与滑移的问题，满足不同生产需求，具有良好的通用性，提高飞机结构件的加工质量，减少生产过程中的安全隐患，降低生产成本。

三、本发明中，所述上通孔与下通孔的连接处的斜面与水平面的角度为α，α的取值5°≤α≤10°

四、本发明中，所述楔形块的斜面I与斜面相匹配，使该装夹工具使用时装夹稳定可靠。

五、本发明中，所述上通孔和下通孔均为条形孔，使该工具使用范围更广。

六、本发明中，本装夹工具结构简单，操作便捷，制造成本较低，具有较强的通用性。

七、本发明中，采用本装夹工具配合本发明中公开的使用方法，当待加工的零件进行第一次定位后，再翻转零件，重新与多功能顶块侧面贴合定位（多功能顶块位置不变），通过定位销孔位置可快速计算出零件加工原点位置，不需重新找正，实现零件快速装夹找正，提高装夹效率。

附图说明

图1为本发明中装夹工具的结构示意图。

图2是装夹工具的多功能顶块的俯视图。

图3是图2的A-A剖视图。

图4是装夹工具对零件进行夹紧时的示意图。

图5是图4的俯视图。

图6是图5的B-B剖面图。

图7是多功能顶块被楔形块压紧时所受压力示意图。

其中，1、工作台；2、多功能顶块；3、楔形块；4、垫片；5、螺母；6、螺钉；7、零件；8、定位销；9、通槽；10、上通孔；11、下通孔；12、斜面；13、定位销孔；14、斜面I；15、T形槽；16、垫块。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

一种航空结构件防松动的装夹工具，属于航空结构件数控加工领域，参考图1、2、3、6，包括多功能顶块2、楔形块3、垫片4、螺母5及螺钉6，所述多功能顶块2中部开设有通槽9，所述通槽9包括上通孔10和下通孔11，所述上通孔10与下通孔11的连接面为斜面12，所述上通孔10的水平截面大于下通孔11的水平截面，所述多功能顶块2两端各开设有一个定位销孔13，所述螺钉6从下至上依次穿过多功能顶块2、楔形块3、垫片4后通过螺母5进行固定。

本实施例为最基本的实施方式，使用时多功能顶块2受到螺母5传递至斜面12上垂直斜面12的压力F，参照图2，该压力F可分解为竖直向下的分力F_y与水平指向零件7的分力F_x，当该装夹工具的斜面12倾斜方向朝向零件7时，如图3所示，零件7受到装夹工具的水平分力实现水平方向上的夹紧，较于现有技术中的普通的顶块而言，本发明中的装夹工具的装夹稳定性、可靠性都更强，不易出现的松动与滑移的问题。

实施例2

本实施例是在实施例1上的进一步优化，所述上通孔10与下通孔11的连接处的斜面12与水平面的角度为α=7°，实际应用中，设计的斜面12角度有一定的误差，参考图2，发现α的取值5°≤α≤10°时使用效果较好。

实施例3

本实施例与实施例1-2相比，区别在于，所述楔形块3的斜面I14与斜面12相匹配。

实施例4

本实施例与实施例1-3相比，区别在于，所述上通孔10和下通孔11均为条形孔。

实施例5

本是实施例为较优的一种实施方式，一种航空结构件防松动的装夹工具，属于航空结构件数控加工领域，包括多功能顶块2、楔形块3、垫片4、螺母5及螺钉6，所述多功能顶块2中部开设有通槽9，所述通槽9包括上通孔10和下通孔11，所述上通孔10与下通孔11的连接面为斜面12，所述上通孔10的水平截面大于下通孔11的水平截面，所述多功能顶块2两端各开设有一个定位销孔13，所述螺钉6从下至上依次穿过多功能顶块2、楔形块3、垫片4后通过螺母5进行固定。

进一步地，所述上通孔10与下通孔11的连接处的斜面12与水平面的角度为α，α的取值5°≤α≤10°。

进一步地，所述楔形块3的斜面I14与斜面12相匹配。

进一步地，所述上通孔10和下通孔11均为条形孔。

为了便于理解，下面以本公司具体的加工环境为例，参照图4，现需要将零件7固定在工作台1上，根据该零件7的结构特征，选用了四个该装夹工具，这四个装夹工具按图4进行分布，按下面的步骤进行装夹：

a.将三个正常使用的装夹工具的定位销8插入多功能顶块2端侧的定位销孔13中，将螺钉6放入机床工作台1的T形槽15间隙并穿过多功能顶块2，按预定位置通过定位销8、螺钉6与机床工作台1的T形槽15配合连接进行初步安装，当使用该装夹工具对待加工零件7进行定位时，装夹工具斜面12的高侧靠近零件7一侧；剩下的一个装夹工具作为压板使用，将多功能顶块2翻转180°后，将合适长度的螺钉6放入机床工作台1的T形槽15间隙并穿过多功能顶块2的上通孔10、下通孔11，再通过螺母5进行固定压紧，也将该装夹工具放置在合适的位置初步定位，此时可以不再使用楔形块3，但是需要一个合适的垫块16，参考图4-6；

b.再调整楔形块3与通槽9的接触面，使楔形块3的斜面I14与通槽9中的斜面12相配合，并依次安置楔形块3、垫片4后，通过螺母5对装夹工具的位置进行校正并固定；

c. 取下定位销8后对零件7进行加工；

d. 最后，当待加工零件7翻面后，多功能顶块2位置不变，待加工零件7重新与多功能顶块2侧面贴合定位，通过定位销孔13位置可快速计算出零件7加工原点位置，不需重新找正，实现零件7快速装夹找正。

参考图2、4，所述找正方法包括步骤：

（1）、在粗加工时，将零件7左侧（Y向）与上侧（X向）两个相互垂直的边铣出基准边（则基准边与X向定位销孔13中心位置距离可计算，原点位置与基准边/定位销孔13位置关联）；

（2）、零件7完成第一面加工后，顶块位置不变，零件7沿X向翻转180度，将铣出的基准边与顶块贴合放置；

（3）、翻转后通过基准边/定位销孔13关联关系可计算原点位置，从而实现快速找正。

实际应用中，所述螺母5一般采用六角螺母5。

进一步地，本方案中，当使用该装夹工具对待加工零件7进行定位时，装夹工具放置时所述斜面12的高侧靠近零件7一侧。

另外，当待加工零件7在取下定位销8后开始加工。

从上述的方案可以看出，采用本发明中的装夹工具，操作安全、方便，装夹稳定性、可靠性强，解决普通顶块在零件7装夹后出现的松动与滑移的问题，满足不同生产需求，具有良好的通用性，提高飞机结构件的加工质量，减少生产过程中的安全隐患，降低生产成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种航空结构件防松动的装夹工具的使用方法，其特征在于，所述装夹工具包括多功能顶块（2）、楔形块（3）、垫片（4）、螺母（5）及螺钉（6），所述多功能顶块（2）中部开设有通槽（9），所述通槽（9）包括上通孔（10）和下通孔（11），所述上通孔（10）与下通孔（11）的连接面为斜面（12），所述上通孔（10）的水平截面大于下通孔（11）的水平截面，所述多功能顶块（2）两端各开设有一个定位销孔（13），所述螺钉（6）从下至上依次穿过多功能顶块（2）、楔形块（3）、垫片（4）后通过螺母（5）进行固定；

该装夹工具使用方法包括以下步骤：

a.将定位销（8）插入多功能顶块（2）端侧的定位销孔（13）中，将螺钉（6）放入机床工作台（1）的T形槽（15）间隙并穿过多功能顶块（2），通过定位销（8）、螺钉（6）与机床工作台（1）的T形槽（15）配合连接进行初步安装；

b.再将楔形块（3）的斜面I（14）与通槽（9）中的斜面（12）配合，并依次安置楔形块（3）、垫片（4）后，通过螺母（5）进行固定；

c. 根据待加工零件（7）的规格，选用多个该装夹工具，并将多个该装夹工具合理分布在待加工零件（7）的周侧，将所述装夹工具的功能顶块的一侧面与待加工零件（7）贴合并定位，再锁紧螺母（5），将零件（7）固定安装在工作台（1）上，并在水平方向实现锁紧，当待加工零件（7）位置确定后，需要对待加工零件（7）进行压紧时，该装夹工具的多功能顶块（2）翻转180°后作为压板压紧零件（7），实现零件（7）的装夹定位；

d. 最后，待加工零件（7）翻面后，重新与多功能顶块（2）侧面贴合定位，通过定位销孔（13）位置可快速计算出零件（7）加工原点位置，实现零件（7）快速装夹找正。

2.根据权利要求1所述的一种航空结构件防松动的装夹工具的使用方法，其特征在于：所述上通孔（10）与下通孔（11）的连接处的斜面（12）与水平面的角度为α，α的取值5°≤α≤10°。

3.根据权利要求2所述的一种航空结构件防松动的装夹工具的使用方法，其特征在于：所述楔形块（3）的斜面I（14）与斜面（12）相匹配。

4.根据权利要求3所述的一种航空结构件防松动的装夹工具的使用方法，其特征在于：所述上通孔（10）和下通孔（11）均为条形孔。

5.根据权利要求4所述的一种航空结构件防松动的装夹工具的使用方法，其特征在于：所述步骤c中，当使用该装夹工具对待加工零件（7）进行定位时，装夹工具斜面（12）的高侧靠近零件（7）一侧。

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