CN114619273B - 一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置及加工方法，所述加工装置包括基座(1)、定位板(2)、定位销(3)及紧固组件,其中：基座(1)为台阶圆柱体；基座(1)的一端端面有连接轴(7)，基座(1)的另一端端面有中心孔(8)；连接轴(7)直径小于基座(1)的圆柱体直径，连接轴(7)中心与中心孔(8)中心均与基座(1)的圆柱体中心同轴；基座(1)两端之间有矩形平台(9)，该矩形平台与基座(1)的圆柱体轴线共面，使矩形平台宽度与基座(1)的圆柱体直径相等；矩形平台(9)靠中心孔端有凸出矩形平台的台阶(10)；矩形平台(9)表面沿圆柱体轴线对称布置两个销孔(12)和两个螺纹孔(11)，且两个销孔位于两个螺纹孔之间。

Description

一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及飞机液压附件壳体零件加工，具体是一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置及加工方法。

背景技术

三轴加工中心是保证航空产品技术质量的重要手段。随着产品设计技术要求的提高，飞机液压附件产品中壳体零件的结构越加复杂，例如，飞机刹车控制阀，壳体上有多个纵横交错的二维和三维油路孔，在没有五轴加工中心设备的情况下，二维和三维油路孔不仅加工难度大，而且加工精度满足不了技术要求，已成为附件壳体加工中的一个瓶颈。如何在现有的三轴加工中心条件下，完成壳体上二维和三维油路孔的加工，是飞机液压附件产品生产急需解决的问题。多角度孔系(平面孔、空间孔，即二维孔、三维孔)加工通常采用正弦虎钳进行。但是，存在工人找正孔的位置困难，无法满足技术要求，而且，正弦虎钳体积笨重，调试和工件装夹困难，难以在加工中心机床上应用。现有技术存在的二维和三维油路孔加工难度大，加工精度满足不了技术要求的不足，迫切需要提供一种方便、可行、能保证质量进行二维和三维孔系加工的方法。

发明内容

针对现有技术存在的二维和三维油路孔加工难度大、加工精度满足不了技术要求的不足，本发明提供一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置及加工方法。

第一方面，本申请提供一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置，所述加工装置包括基座1、定位板2、定位销3及紧固组件,其中：

基座1为台阶圆柱体；基座1的一端端面有连接轴7，基座1的另一端端面有中心孔8；连接轴7直径小于基座1的圆柱体直径，连接轴7中心与中心孔8中心均与基座1的圆柱体中心同轴；基座1两端之间有矩形平台9，该矩形平台与基座1的圆柱体轴线共面，使矩形平台宽度与基座1的圆柱体直径相等；矩形平台9靠中心孔端有凸出矩形平台的台阶10；矩形平台9表面沿圆柱体轴线对称布置两个销孔12和两个螺纹孔11，且两个销孔位于两个螺纹孔之间；

定位板2为两端为圆弧的矩形，左右圆弧中心与矩形中心重合，左右圆弧为以定位板纵向长度为直径的圆的圆周一部分；定位板2长度小于基座两个螺纹孔11之间的距离，定位板2宽度小于基座矩形平台9宽度；定位板表面布置两组贯通销孔13，每组包括两个贯通销孔13，其中第一组两个贯通销孔13沿X轴X对称布置，第二组两个贯通销孔13沿定位板X轴反对称布置，第二组两个贯通销孔中心连线与定位板Y轴的夹角A，与壳体零件斜孔空间角度B相等。

具体的，第一组该两个贯通销孔13直径与基座平台表面两个销孔12直径相等，该两个贯通销孔13中心距与基座平台表面两个销孔12中心距相等；

第二组两个贯通销孔13直径与基座平台表面两个销孔12直径相等，该两个贯通销孔13中心距与基座平台表面两个销孔12中心距相等

具体的，定位板表面中心对称布置四个壳体连接孔，其中两个为定位销孔14，两个为连接螺纹孔15，定位销孔14与连接螺纹孔15反对称，且四个壳体连接孔位于第二组两个贯通销孔13之间，每个壳体连接孔到定位板Y轴和X轴的距离均小于第二组贯通销孔到定位板Y轴和X轴的距离。

具体的，壳体连接孔中心与壳体零件6安装孔中心同心，且使壳体零件6连接后壳体零件6三维孔系斜孔角度与第二组两个贯通销孔中心连线与定位板Y轴的夹角角度相等，或壳体零件三维孔系斜孔中心线所在平面平行于第二组两个贯通销孔中心连线，或壳体零件三维孔系斜孔中心线所在平面与第二组两个贯通销孔中心连线共面。

所述壳体零件斜孔空间角度B，为过该斜孔中心线的截面与Y轴的夹角；

三维孔系斜孔角度D，为该斜孔中心线与X轴、Y轴所在平面的夹角。

具体的，紧固组件包括螺栓4、垫圈和压块5。该压块为L形，包括压头、支腿两部分，压头有过孔16，支腿高度与定位板厚度相等。

第二方面，本申请提供一种壳体零件二维及三维孔系的加工方法，所述方法应用于如权利要求1所述的加工装置，方法包括：

装夹基座1、定位板2、定位销3、紧固组件和壳体零件6；

加工二维孔系H2时，将定位板第一组两个贯通销孔与基座两个销孔对正，将定位销从贯通销孔插入基座销孔定位；

加工三维孔系H1时，将定位板第二组两个贯通销孔与基座两个销孔对正，将定位销从贯通销孔插入基座销孔定位；

利用数控加工中心的旋转工作台，加工二维孔系H2和三维孔系H1；

将壳体零件6从加工装置上拆卸下来。

具体的，利用数控加工中心的旋转工作台，加工二维孔系H2和三维孔系H1，具体包括：

将数控加工中心的旋转工作台旋转一个角度，使刀具中心线与壳体零件所要加工孔的中心线重合，加工壳体零件二维孔系及三维孔系。

综上所诉，本发明提供了一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置及加工方法，通过自制由基座和定位板组成的二级工装，利用定位板变换待加工的壳体位置，将三维孔系加工转化为二维孔系加工，利用3+1数控加工中心带有旋转轴的功能实现旋转二维孔系角度的加工，克服了现有技术存在的二维和三维油路孔加工难度大、加工精度满足不了技术要求的不足。本发明设计合理，简便易行，设计不同的定位板旋转角度，可适应不同三维孔系角度的加工，拓宽了现有设备使用范围，技术、经济效果十分显著，具有推广应用价值。本发明有效解决了飞机附件壳体二维及三维孔系加工中的瓶颈问题，满足了科研、生产急需，直接节省设备投资数十万元。

附图说明

图1是本申请提供的一种安装有壳体零件的加工装置的结构示意图；

图2是本申请提供的一种加工装置的俯视图；

图3是本申请提供的一种加工装置的立体示意图；

图4是本发明的工装立体示意图，安装有壳体零件，加工空间斜孔；

图5是基座剖视图；

图6是图5俯视图；

图7是定位板图；

图8是压块图；

图9是图8俯视图；

图10是壳体零件图；

图11是图10D-D旋转剖视图；

图12是图10E-E剖视图

图中：

1.基座；2.定位板；3.定位销；4.刹车口；5.套筒；6.壳体零件；7.连接轴；8.中心孔；9.矩形平台；10.台阶；11.螺纹孔；12.销孔；13.贯通销孔；14.定位销孔；15.连接螺纹孔；

X轴-定位板纵向对称轴；Y轴-定位板横向对称轴；O-X轴与Y轴的交点；Z轴-过交点O与X轴、Y轴同时垂直的轴；A-第二组两个贯通销孔中心连线与Y轴的夹角；H1-三维孔系；H2-二维孔系。

具体实施方式

本发明解决问题技术途径是：采用工装变换壳体位置，将三维孔系加工转化为二维孔系加工，利用3+1数控加工中心带有旋转轴的功能实现旋转二维孔系角度的加工。

实施例一

本申请提供了一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置，所述加工装置包括基座1、定位板2、定位销3及紧固组件,其中：

基座1为台阶圆柱体；基座1的一端端面有连接轴7，基座1的另一端端面有中心孔8；连接轴7直径小于基座1的圆柱体直径，连接轴7中心与中心孔8中心均与基座1的圆柱体中心同轴；基座1两端之间有矩形平台9，该矩形平台与基座1的圆柱体轴线共面，使矩形平台宽度与基座1的圆柱体直径相等；矩形平台9靠中心孔端有凸出矩形平台的台阶10，台阶高度15-20mm；矩形平台9表面沿圆柱体轴线对称布置两个销孔12和两个螺纹孔11，且两个销孔位于两个螺纹孔之间；

定位板2为两端为圆弧的矩形，左右圆弧中心与矩形中心重合，左右圆弧为以定位板纵向长度为直径的圆的圆周一部分；定位板2长度小于基座两个螺纹孔11之间的距离，定位板2宽度小于基座矩形平台9宽度；定位板表面布置两组贯通销孔13，每组包括两个贯通销孔13，其中第一组两个贯通销孔13沿X轴X对称布置，第二组两个贯通销孔13沿X轴反对称布置，第二组两个贯通销孔中心连线与Y轴的夹角A，与壳体零件斜孔空间角度B相等，第一组该两个贯通销孔13直径与基座平台表面两个销孔12直径相等，该两个贯通销孔13中心距与基座平台表面两个销孔12中心距相等；第二组两个贯通销孔13直径与基座平台表面两个销孔12直径相等，该两个贯通销孔13中心距与基座平台表面两个销孔12中心距相等；定位板表面中心对称布置四个壳体连接孔，其中两个为定位销孔14，两个为连接螺纹孔15，定位销孔14与连接螺纹孔15反对称，且四个壳体连接孔位于第二组两个贯通销孔13之间，每个壳体连接孔到定位板Y轴和X轴的距离均小于第二组贯通销孔到定位板Y轴和X轴的距离；壳体连接孔中心与壳体零件6安装孔中心同心，且使壳体零件6连接后壳体零件6三维孔系斜孔角度D与第二组两个贯通销孔中心连线与定位板Y轴的夹角角度相等，或壳体零件三维孔系斜孔中心线所在平面平行于第二组两个贯通销孔中心连线，或壳体零件三维孔系斜孔中心线所在平面与第二组两个贯通销孔中心连线共面；

所述壳体零件斜孔空间角度B，为过该斜孔中心线的截面与Y轴的夹角；

三维孔系斜孔角度D，为该斜孔中心线与X轴、Y轴所在平面的夹角。

紧固组件包括螺栓4、垫圈和压块5。该压块为L形，包括压头、支腿两部分，压头有过孔16，支腿高度与定位板厚度相等；

基座1用金属棒料加工而成。基座连接轴的外圆与圆柱体即安装工件部分的外圆为一次定位加工。连接轴与圆柱体同轴度为0.001-0.005mm；矩形平台平面度至少在与定位板配合范围为0.003-0.012mm。定位板用金属圆板料加工而成。定位板上表面平面度和下表面平面度均为0.003-0.012mm；定位板2上表面与下表面平行度为0.005-0.015mm。压块5用金属块料加工而成。

实施例二

本申请提供了一种壳体零件二维及三维孔系的加工方法,所述方法为利用上述加工装置进行零件加工的方法，包含加工装置的使用方法，包括：

第一步、装夹基座1、定位板2、定位销3、紧固组件和壳体零件6。

先安装基座，再安装定位板，再安装壳体零件，将工装和壳体零件装配在一起，连接在数控加工中心旋转工作台上。具体是：先将基座一端连接轴插入数控加工中心旋转工作台的卡盘加紧，再用顶座顶尖插入基座端面中心孔顶住；再将定位销从定位板贯通销孔插入基座销孔定位，再用紧固组件紧固，具体是用螺栓、垫圈和压块将定位板紧固在基座平台上。

第二步：加工二维孔系H2时，将定位板第一组两个贯通销孔与基座两个销孔对正，将定位销从贯通销孔插入基座销孔定位；

加工三维孔系H1时，将定位板第二组两个贯通销孔与基座两个销孔对正，将定位销从贯通销孔插入基座销孔定位；

第三步、利用数控加工中心的旋转工作台，加工二维孔系H2和三维孔系H1。

实际应用中，将数控加工中心的旋转工作台旋转一个角度，使刀具中心线与壳体零件所要加工孔的中心线重合，加工壳体零件二维孔系及三维孔系。

第四步、将壳体零件6从加工装置上拆卸下来。

实际应用中，孔系加工完成后，拧下壳体连接螺栓和定位销，取下壳体零件。松开顶座和卡盘，取下工装。

实施例三

本申请实施例对上述壳体零件二维及三维孔系的加工装置及加工方法，进行详细介绍。

本实施例所加工的壳体零件有多个孔，其中壳体顶面有一个空间斜孔H1，即三维孔，两个平面斜孔H2，即二维孔。三维孔和二维孔直径均为1.2mm。三维孔中心线所在平面与壳体横剖面成50.3°夹角，三维孔中心线与壳体竖轴成48°夹角。二维孔中心线所在平面与壳体纵剖面平行，且该二维孔中心线与壳体顶面成55°夹角，亦即与壳体竖轴成35°夹角。壳体为矩形壳体，壳体顶面平行于壳体底面。壳体底面有四个凸耳孔用于连接固定。在没有五轴加工中心设备的情况下，不仅加工难度大，而且加工精度满足不了技术要求，采用本发明成功实现了三维孔和二维孔加工，解决了附件壳体多角度斜孔加工的技术难题，技术、经济效益显著。

一种壳体零件二维及三维孔系加工方法，所述方法包括：

第一步、制作工装。所述工装包括基座1、定位板2、定位销3及紧固组件。基座1为台阶圆柱体；圆柱体一端端面有连接轴7，圆柱体另一端端面有中心孔8；连接轴直径小于圆柱体直径，连接轴7中心与中心孔8中心均与圆柱体中心同轴；圆柱体两端之间有矩形平台9，该矩形平台与圆柱体轴线共面，使矩形平台宽度与圆柱体直径相等；矩形平台靠中心孔端有凸出矩形平台的台阶10，台阶高度15-20mm；平台表面沿圆柱体轴线对称布置两个销孔12和两个螺纹孔11，且两个销孔位于两个螺纹孔之间；

定位板2为两端为圆弧的矩形，左右圆弧中心与矩形中心重合，左右圆弧为以定位板纵向长度为直径的圆的圆周一部分；定位板2长度小于基座两个螺纹孔11之间的距离，定位板2宽度小于基座矩形平台9宽度；定位板表面布置两组共四个贯通销孔13，其中第一组两个贯通销孔13沿X轴X对称布置，第二组两个贯通销孔13沿X轴X反对称布置，第二组两个贯通销孔中心连线与定位板Y轴Y的夹角A，与壳体零件斜孔空间角度相等，本实施例夹角A等于50.3°，第一组该两个贯通销孔13直径与基座平台表面两个销孔12直径相等，该两个贯通销孔13中心距与基座平台表面两个销孔12中心距相等；第二组两个贯通销孔13直径与基座平台表面两个销孔12直径相等，该两个贯通销孔13中心距与基座平台表面两个销孔12中心距相等；定位板表面中心对称布置四个壳体连接孔，其中两个为定位销孔14，两个为连接螺纹孔15，定位销孔14与连接螺纹孔15反对称，且四个壳体连接孔位于第二组两个贯通销孔13之间，每个壳体连接孔到定位板横向对称轴Y和纵向对称轴X的距离均小于第二组贯通销孔到定位板横向对称轴Y和纵向对称轴X的距离；壳体连接孔中心与壳体零件6安装孔中心同心，且使壳体零件6连接后壳体零件6三维孔系斜孔角度与第二组两个贯通销孔中心连线与定位板Y轴的夹角角度相等，本实施例即夹角A等于50.3°，或壳体零件三维孔系斜孔中心线所在平面平行于第二组两个贯通销孔中心连线，或壳体零件三维孔系斜孔中心线所在平面与第二组两个贯通销孔中心连线共面；

紧固组件包括螺栓4、垫圈和压块5。该压块为L形，包括压头、支腿两部分，压头有过孔16，支腿高度与定位板厚度相等；

基座1用金属棒料加工而成。基座连接轴的外圆与圆柱体即安装工件部分的外圆为一次定位加工。连接轴与圆柱体同轴度为0.001-0.005mm；矩形平台平面度至少在与定位板配合范围为0.003-0.012mm。定位板用金属圆板料加工而成。定位板上表面平面度和下表面平面度均为0.003-0.012mm；定位板2上表面与下表面平行度为0.005-0.015mm。压块5用金属块料加工而成。所述金属为钢，或铝。本实施例基座、定位板采用铝件，压块采用钢件，定位销采用现有技术为钢件。

第二步、装夹。先安装基座，再安装定位板，再安装壳体零件6，将工装和壳体零件装配在一起，连接在数控加工中心旋转工作台上。具体是：先将基座一端连接轴插入数控加工中心旋转工作台的卡盘加紧，再用顶座顶尖插入基座端面中心孔顶住；再将定位销从定位板贯通销孔插入基座销孔定位，再用紧固组件紧固，具体是用螺栓、垫圈和压块将定位板紧固在基座平台上；

加工二维孔系时，将定位板第一组两个贯通销孔13与基座两个销孔12对正，将定位销3从贯通销孔13插入基座销孔12定位；加工三维孔系时，将定位板第二组两个贯通销孔13与基座两个销孔12对正，将定位销3从贯通销孔13插入基座销孔12定位；

第三步、加工。将数控加工中心的旋转工作台旋转一个角度，使刀具中心线与壳体零件所要加工孔的中心线重合，加工壳体零件二维及三维孔系孔系。

本实施例将数控加工中心的旋转工作台旋转48°即可加工壳体零件顶面空间斜孔；将数控加工中心的旋转工作台旋转35°即可加工壳体零件顶面两个平面斜孔。

第四步、拆卸。孔系加工完成后，拧下壳体连接螺栓和定位销，取下壳体零件。松开顶座和卡盘，取下工装。

Claims (8)

1.一种壳体零件二维及三维孔系的加工装置，其特征在于，所述加工装置包括基座(1)、定位板(2)、定位销(3)及紧固组件,其中：

基座(1)为台阶圆柱体；基座(1)的一端端面有连接轴(7)，基座(1)的另一端端面有中心孔(8)；连接轴(7)直径小于基座(1)的圆柱体直径，连接轴(7)中心与中心孔(8)中心均与基座(1)的圆柱体中心同轴；基座(1)两端之间有矩形平台(9)，该矩形平台与基座(1)的圆柱体轴线共面，使矩形平台宽度与基座(1)的圆柱体直径相等；矩形平台(9)靠中心孔端有凸出矩形平台的台阶(10)；矩形平台(9)表面沿圆柱体轴线对称布置两个销孔(12)和两个螺纹孔(11)，且两个销孔位于两个螺纹孔之间；

定位板(2)为两端为圆弧的矩形，左右圆弧中心与矩形中心重合，左右圆弧为以定位板纵向长度为直径的圆的圆周一部分；定位板(2)长度小于基座两个螺纹孔(11)之间的距离，定位板(2)宽度小于基座矩形平台(9)宽度；定位板表面布置两组贯通销孔(13)，每组包括两个贯通销孔(13)，其中第一组两个贯通销孔(13)沿X轴对称布置，第二组两个贯通销孔(13)沿定位板X轴反对称布置，第二组两个贯通销孔中心连线与定位板Y轴的夹角A，与壳体零件斜孔空间角度B相等,所述壳体零件斜孔空间角度B，为过该斜孔中心线的截面与定位板Y轴的夹角；

其中，X轴为定位板纵向对称轴；Y轴为定位板横向对称轴。

2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，

第一组该两个贯通销孔(13)直径与基座平台表面两个销孔(12)直径相等，该两个贯通销孔(13)中心距与基座平台表面两个销孔(12)中心距相等；

第二组两个贯通销孔(13)直径与基座平台表面两个销孔(12)直径相等，该两个贯通销孔(13)中心距与基座平台表面两个销孔(12)中心距相等。

3.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，

定位板表面中心对称布置四个壳体连接孔，其中两个为定位销孔(14)，两个为连接螺纹孔(15)，定位销孔(14)与连接螺纹孔(15)反对称，且四个壳体连接孔位于第二组两个贯通销孔(13)之间，每个壳体连接孔到定位板Y轴和X轴的距离均小于第二组贯通销孔到定位板Y轴和X轴的距离。

4.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，壳体连接孔中心与壳体零件(6)安装孔中心同心，且使壳体零件(6)连接后壳体零件(6)三维孔系斜孔角度与第二组两个贯通销孔中心连线与定位板Y轴的夹角角度相等，或壳体零件三维孔系斜孔中心线所在平面平行于第二组两个贯通销孔中心连线，或壳体零件三维孔系斜孔中心线所在平面与第二组两个贯通销孔中心连线共面。

5.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，所述壳体零件斜孔空间角度B，为过该斜孔中心线的截面与Y轴的夹角；

三维孔系斜孔角度D，为该斜孔中心线与X轴、Y轴所在平面的夹角。

6.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，紧固组件包括螺栓(4)、垫圈和压块(5)；该压块为L形，包括压头、支腿两部分，压头有过孔(16)，支腿高度与定位板厚度相等。

7.一种壳体零件二维及三维孔系的加工方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1所述的加工装置，方法包括：

装夹基座(1)、定位板(2)、定位销(3)、紧固组件和壳体零件(6)；

加工二维孔系H2时，将定位板第一组两个贯通销孔与基座两个销孔对正，将定位销从贯通销孔插入基座销孔定位；

加工三维孔系H1时，将定位板第二组两个贯通销孔与基座两个销孔对正，将定位销从贯通销孔插入基座销孔定位；

利用数控加工中心的旋转工作台，加工二维孔系H2和三维孔系H1；

将壳体零件(6)从加工装置上拆卸下来。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，利用数控加工中心的旋转工作台，加工二维孔系H2和三维孔系H1，具体包括：

将数控加工中心的旋转工作台旋转一个角度，使刀具中心线与壳体零件所要加工孔的中心线重合，加工壳体零件二维孔系及三维孔系。