CN115365536B - 一种多部件的开孔工装及其开孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开孔工装的设计与加工技术领域，具体公开了一种多部件的开孔工装及其开孔方法，该开孔工装包括：第一定位治具，其上设置有随形挡块，所述随形挡块上设有产品复杂造型处的提取特征，与产品造型相匹配；第二定位治具，其设置在所述第一定位治具上，用于确定开孔位置；刀具，其与所述第二定位治具配合开孔，得到目标孔位；第三定位治具，用于锁住已开好的目标孔位。本发明的开孔工装及开孔方法对于大型复杂造型的产品可以实现多部件同时开孔、并保证孔位的精度，降低了多部件分别开孔容易造成孔位错位的风险，且开孔工装的各治具操作简单、节省了加工工序，降低了生产成本。

Description

一种多部件的开孔工装及其开孔方法

技术领域

本发明涉及开孔工装的设计与加工技术领域，具体涉及一种多部件的开孔工装及其开孔方法。

背景技术

目前，机床加工是针对有精度或特殊造型要求孔位的一种常见开孔方式。但对于大型复杂造型的产品来说，一方面有些产品因具有特殊造型而难以找到合适的加工基准，进一步会使开孔的位置不准确，同时加工成本高昂；另一方面对于多个部件无法实现同时开孔，需要先对单个部件进行开孔，再进行组装，然而在单个部件分别开孔后的组装过程中容易由公差问题造成部件之间存在孔错位的现象。

发明内容

针对上述背景技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种多部件的开孔工装以及开孔方法，对于大型复杂造型的产品可以实现多部件同时开孔、并保证孔位的精度。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种多部件的开孔工装，该开孔工装包括：

第一定位治具，其上设置有随形挡块，所述随形挡块上设有产品复杂造型处的提取特征，与产品造型相匹配；

第二定位治具，其设置在所述第一定位治具上，用于确定开孔位置；

刀具，其与所述第二定位治具配合开孔，得到目标孔位；

第三定位治具，用于锁住已开好的目标孔位。

优选的，所述第一定位治具包括一体式或分段式。

优选的，所述第二定位治具与所述第一定位治具一体成型或可拆卸连接。

优选的，所述第二定位治具含有目标孔位轮廓造型的孔部，所述孔部的上表面周围设有滑轨。

优选的，所述滑轨用于限定刀具的运动轨迹。

优选的，所述刀具包括刀头、刀柄夹持部以及缓冲部，所述刀头与刀柄夹持部一体成型，所述缓冲部套设在刀柄夹持部上与刀头通过轴承连接。

优选的，所述第三定位治具由上至下依次包括上垫片、螺杆、螺柱、下垫片以及螺母。

优选的，所述螺柱具有目标孔位的造型，在多个部件同时开孔后将螺柱锁在孔位上。

优选的，所述螺柱的厚度为多个部件在打孔位置的叠加厚度。

本发明的另一方面提供了一种多部件的开孔方法，是上述开孔工装的开孔方法，至少包括以下步骤：

将需要同时开孔的多个部件确定好相对位置；

通过随形挡块将第一定位治具固定在最上方的部件上；

将第二定位治具固定在所述第一定位治具上，确定好打孔位置，配合刀具进行开孔，每打完一个孔使用第三定位治具锁住，然后挪动第二定位治具至下一个目标打孔位置，继续开孔；

重复上一步骤至所有目标孔位完成开孔。

本发明的有益效果：本发明的开孔工装及开孔方法对于大型复杂造型的产品可以实现多部件同时开孔、并保证孔位的精度，降低了多部件分别开孔容易造成孔位错位的风险，且开孔工装的各治具操作简单、节省了加工工序，降低了生产成本。

附图说明

图1是实施例1中第一定位治具的结构示意图；

图2是实施例1中第二定位治具的结构示意图；

图3是实施例1中第一定位治具与第二定位治具的安装示意图；

图4是实施例1中第二定位治具与刀具配合的示意图；

图5是实施例1中第三定位治具的结构示意图；

图6是实施例1中第三定位治具的使用示意图。

图中，1、第一定位治具；101、随形挡块；102、安装位置；2、第二定位治具；201、孔部；202、滑轨；203、螺纹孔；204、底座；3、刀具；301、刀柄夹持部；302、缓冲部；303、刀头；4、第三定位治具；401、螺杆；402、上垫片；403、螺柱；404、下垫片；405、螺母；A、第一部件；B、第二部件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例和附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一方面提供了一种多部件的开孔工装，该开孔工装包括：

第一定位治具，其上设置有随形挡块，所述随形挡块上设有产品复杂造型处的提取特征，与产品造型相匹配；

第二定位治具，其设置在所述第一定位治具上，用于确定开孔位置；

刀具，其与所述第二定位治具配合开孔，得到目标孔位；

第三定位治具，用于锁住已开好的目标孔位。

在一些实施方式中，所述第一定位治具包括一体式或分段式。

当加工产品较大时，所述第一定位治具可采用分段式，通过多段拼接固定，以减少变形的可能；当加工产品较小时可采用一体式加工成型。

在一些实施方式中，所述随形挡块与第一定位治具可以为一体成型，也可以单独成型后再固定到第一定位治具上。

所述随形挡块的上表面带有有产品造型相匹配的特征，第一定位治具通过随形挡块固定在产品的部件上，确定好打孔位置。

除此之外，在本发明中，也可以在第一定位治具中增加额外的定位特征进行定位准确性检验。

随形挡块原则上需要帮助第一定位治具确定开孔的大致位置，即随形挡块需要在X、Y、Z三个方向上至少各有一个约束，以起到帮助第一定位治具定位的作。产品的造型越复杂，意味着特征造型越多，在X、Y、Z三个方向均有约束的可能性较大，此时随形挡块的数量可设置较少；而当产品较大而造型的特征又不明显时，少量随形挡块不利于充分定位，则需要设置多个随形挡块同时进行定位，以增加定位的准确性，因此随形挡块的数量可依据不同产品的造型复杂程度确定。

在一些实施方式中，所述随形挡块的设置间距为100-800mm。

在一些实施方式中，所述第一定位治具的厚度为3-15mm。

第一定位治具的厚度太大会增加物料成本，厚度太小会使得治具的刚度不够，容易发生变形，进一步导致定位不准确；第一定位治具的大小可根据产品尺寸确定，至少需覆盖产品所需开孔区域。

在一些实施方式中，所述第二定位治具与所述第一定位治具一体成型或可拆卸连接；当产品需要加工的孔数量较少时，所述第二定位治具与第一定位治具可以一体成型，当产品需要加工的孔数量较多时，通过在第一定位治具上预留出第二定位治具的安装位置，其安装位置对应于产品需要开孔的位置，然后将第二定位治具可拆卸连接于第一定位治具上，开孔时通过移动第二定位治具至开孔处的安装位置，再将其固定在第一定位治具上即可。

在一些实施方式中，所述可拆卸连接包括螺栓连接、粘接、卡扣式连接中的一种。

在一些实施方式中，所述第二定位治具含有目标孔位轮廓造型的孔部，所述孔部的上表面周围设有滑轨。

在一些实施方式中，所述滑轨用于限定刀具的运动轨迹。

第二定位治具决定了孔位的外形轮廓以及孔位的精度，具体地，所述刀具的运动轨迹即为目标孔位的外轮廓，因此针对不同的目标孔位可以设计加工出对应特征的第二定位治具，可实现不同的孔造型。

在一些实施方式中，所述第二定位治具的长度为70～100mm，宽度为80～120mm。

在一些实施方式中，所述刀具包括刀头、刀柄夹持部以及缓冲部，所述刀头与刀柄夹持部一体成型，所述缓冲部套设在刀柄夹持部上与刀头通过轴承连接。

具体地，所述缓冲部的设置能够保护第二定位治具，避免开孔过程中刀具损伤第二定位治具的精度。

进一步地，所述缓冲部与第二定位治具的滑轨相互配合，限制刀具的运动轨迹，从而得到目标孔位。

在一些实施方式中，所述缓冲部的厚度为5～15mm。

在一些实施方式中，所述第三定位治具由上至下依次包括上垫片、螺杆、螺柱、下垫片以及螺母，所述下垫片可以调节厚度，螺栓螺母固定。

进一步地，所述上垫片与下垫片为圆形薄片，起到增大与部件之间的接触面积，避免在锁螺母过程中对产品的部件产生损伤。

在一些实施方式中，所述螺柱具有目标孔位的造型，在多个部件同时开孔后将螺柱锁在孔位上。

在一些实施方式中，所述螺柱的厚度为多个部件在打孔位置的叠加厚度，螺柱的厚度即等于目标孔位的厚度。

具体地，在两个及两个以上部件同时开孔时，每开一个孔之后，将第三定位治具的螺母与下垫片取下，然后将螺柱锁在孔位上，起到占位作用，防止部件之间发生孔位偏移，待所有孔开完之后再将第三定位治具取下。

在一些实施方式中，本发明可以实现开孔的目标孔位包括但不限于圆孔、方孔、腰型孔、三角孔中的一种。

在一些实施方式中，所述第一定位治具、第二定位治具以及第三定位治具的材质包括但不限于代木、夹布胶木、金属、亚克力中的至少一种。

本发明的另一方面提供了一种多部件的开孔方法，是上述开孔工装的开孔方法，至少包括以下步骤：

将需要同时开孔的多个部件确定好相对位置；

通过随形挡块将第一定位治具固定在最上方的部件上；

将第二定位治具固定在所述第一定位治具上，确定好打孔位置，配合刀具进行开孔，每打完一个孔使用第三定位治具锁住，然后挪动第二定位治具至下一个目标打孔位置，继续开孔；

重复上一步骤至所有目标孔位完成开孔。

实施例1

本实施例一方面提供了一种多部件的开孔工装，该开孔工装的目标是要在两个玻璃纤维-碳纤维复合材料的部件上同时开腰型孔，其中部件A的厚度为4mm，部件B的厚度为3.5mm，腰型孔的半径为7mm，两侧圆心距为14mm。

请参照图1-6，该开孔工装包括：

如图1所示，第一定位治具1，其上设置有随形挡块101，所述随形挡块101上设有产品复杂造型处的提取特征，与产品造型相匹配；

第二定位治具2，其设置在所述第一定位治具1上，用于确定开孔位置；

刀具3，其与所述第二定位治具2配合开孔，得到目标孔位；

第三定位治具4，用于锁住已开好的目标孔位。

在本实施例中，第一定位治具1为一体成型，厚度为10mm，材质为铝；随形挡块101取产品上的特征造型位置，随形挡块101确定第一定位治具1的上下和左右位置，第一定位治具1靠在产品表面，确定前后位置。

本实施例的产品造型平滑，可以在产品边缘设置随形挡块，随形挡块101间距为150mm，厚度为10mm，单独成型后通过M5螺栓锁在第一定位治具1上。

如图2所示，本实施例中的第二定位治具2与第一定位治具1为可拆卸连接。

具体地，第一定位治具1上根据目标开孔位置预留出第二定位治具2的安装位置102，第二定位治具2设置有与第一定位治具1上的安装位置相互匹配的底座204，然后通过第一定位治具1上的安装位置102与第二定位治具2上的底座相互配合，再通过第二定位治具2上的螺纹孔203用螺栓进行固定，完成第一定位治具1和第二定位治具2的连接，结构示意图如图3所示。

第二定位治具4的底座204中心含有腰型的孔部201，孔部201的半径为7mm，两侧圆心距为14mm，孔部201的上表面周围设有滑轨202，滑轨202用于限定刀具3的运动轨迹，与刀具3配合的高度为8mm，滑轨202的宽度为8mm，第二定位治具2和刀具3的配合示意图如图4所示。

第二定位治具2的材质为铝，厚度为8mm。

刀具3包括刀柄夹持部301、缓冲部302以及刀头303，刀头303与刀柄夹持部301一体成型，缓冲部302套设在刀柄夹持部301上与刀头303通过轴承连接。

刀具3的导轨半径为第二定位治具2的滑轨202宽度即8mm。

如图5所示，第三定位治具4由上至下依次包括螺杆401、上垫片402、螺柱403、下垫片404以及螺母405。

第三定位治具4的材质为钢，上垫片和下垫片为厚度为1mm、半径为20mm圆形薄片。

螺柱403为腰型柱体，腰型柱体的半径为7mm，两侧圆心距为14mm，高度为8mm，与目标孔位腰型孔相匹配，在部件A和B同时开孔后将螺柱403锁在孔位上，第三定位治具4在两个部件同时开完孔后的使用示意图如图6所示。

本实施例针对该开孔工装还提供了一种多部件的开孔方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将需要同时开孔的第一部件A与第二部件B确定好相对位置；

步骤二：通过随形挡块将第一定位治具固定在位于上方的第二部件B上；

步骤三：将第二定位治具用螺栓固定在第一定位治具上；

步骤四：先用Φ8钻头开2个圆孔，再用Φ8的刀具来回推动铣孔；

步骤五：用Φ10钻头再次扩孔，再用Φ10的刀具来回推动铣孔；

步骤六：用Φ12钻头再次扩孔，再用Φ12的刀具来回推动铣出目标腰型孔；

步骤七：用第三定位治具锁在已开孔处；

步骤八：将第二定位治具卸下，移动至下一开孔位置重复步骤三至步骤七，直至完成所有孔位开孔；

步骤九：卸下所有定位治具，清理孔位，用砂纸将孔边毛刺打磨掉，即完成。

实施例2

本实施例一方面提供了一种多部件的开孔工装，该开孔工装的目标是要在两个玻璃纤维-碳纤维复合材料的部件上同时开圆型孔，两个部件的厚度均为3mm，圆型孔的半径为6mm。

该开孔工装包括：

第一定位治具，其上设置有随形挡块，所述随形挡块上设有产品复杂造型处的提取特征，与产品造型相匹配；

第二定位治具，其设置在所述第一定位治具上，用于确定开孔位置；

刀具，其与所述第二定位治具配合开孔，得到目标孔位；

第三定位治具，用于锁住已开好的目标孔位。

在本实施例中，第一定位治具为一体成型，厚度为8mm，材质为铝；随形挡块取产品上的特征造型位置，随形挡块确定第一定位治具的上下和左右位置，第一定位治具靠在产品表面，确定前后位置。

随形挡块间距为80mm，厚度为8mm，单独成型后通过M5螺栓锁在第一定位治具上。

本实施例中的圆型孔只在产品很小的范围内开孔，故第一定位治具和第二定位治具为一体成型。

第二定位治具的底座中心含有圆型的孔部，孔部的半径为6mm，孔部的上表面周围设有滑轨，滑轨用于限定刀具的运动轨迹，与刀具配合的高度为6mm，滑轨的宽度为5mm。

刀具包括刀柄夹持部、缓冲部以及刀头，刀头与刀柄夹持部一体成型，缓冲部套设在刀柄夹持部上与刀头通过轴承连接。

刀具的导轨半径为第二定位治具的滑轨宽度即5mm。

第三定位治具由上至下依次包括螺杆、上垫片、螺柱、下垫片以及螺母。

第三定位治具的材质为钢，上垫片和下垫片为厚度为1mm、半径为20mm的圆形薄片。

螺柱为圆型柱体，圆型柱体的半径为6mm，高度为6mm，与目标孔位圆型孔相匹配，在两个部件同时开孔后将螺柱锁在孔位上。

本实施例针对该开孔工装还提供了一种多部件的开孔方法，具体包括以下步骤：

步骤一：将需要同时开孔的两个部件确定好相对位置；

步骤二：通过随形挡块将第一定位治具固定在位于上方的部件上；

步骤三：将第二定位治具用螺栓固定在第一定位治具上；

步骤四：先用Φ8钻头开圆孔，再用Φ8的刀具来回转动铣孔；

步骤五：用Φ10钻头再次扩孔，再用Φ10的刀具来回转动铣出目标圆型孔；

步骤六：用第三定位治具锁在已开孔处；

步骤七：将第二定位治具卸下，移动至下一开孔位置重复步骤三至步骤六，直至完成所有孔位开孔；

步骤八：卸下所有定位治具，清理孔位，用砂纸将孔边毛刺打磨掉，即完成。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书所作的等效变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种多部件的开孔工装，其特征在于，

该开孔工装包括：

第一定位治具， 其上设置有随形挡块，所述随形挡块上设有产品复杂造型处的提取特征，与产品造型相匹配；

第二定位治具，其设置在所述第一定位治具上，用于确定开孔位置；

刀具，其与所述第二定位治具配合开孔，得到目标孔位；

第三定位治具，用于锁住已开好的目标孔位，防止部件之间发生孔位偏移；

将需要同时开孔的多个部件确定好相对位置；

通过随形挡块将第一定位治具固定在最上方的部件上；

所述第二定位治具含有目标孔位轮廓造型的孔部，所述孔部的上表面周围设有滑轨；

所述滑轨用于限定刀具的运动轨迹；

所述第三定位治具由上至下依次包括上垫片、螺杆、螺柱、下垫片以及螺母；

所述螺柱具有目标孔位的造型，在多个部件同时开孔后将螺柱锁在孔位上。

2.根据权利要求1所述的一种多部件的开孔工装，其特征在于，所述第一定位治具为一体式或分段式。

3.根据权利要求1所述的一种多部件的开孔工装，其特征在于，所述第二定位治具与所述第一定位治具可拆卸连接。

4.根据权利要求1所述的一种多部件的开孔工装，其特征在于，所述刀具包括刀头、刀柄夹持部以及缓冲部，所述刀头与刀柄夹持部一体成型，所述缓冲部套设在刀柄夹持部上与刀头通过轴承连接，所述缓冲部与第二定位治具的滑轨相互配合，限制刀具的运动轨迹。

5.根据权利要求1所述的一种多部件的开孔工装，其特征在于，所述螺柱的厚度为多个部件在打孔位置的叠加厚度。

6.一种多部件的开孔方法，采用权利要求1-5任意一项所述的开孔工装，其特征在于，包括以下步骤：

将需要同时开孔的多个部件确定好相对位置；

通过随形挡块将第一定位治具固定在最上方的部件上；

将第二定位治具固定在所述第一定位治具上，确定好打孔位置，配合刀具进行开孔；每打完一个孔使用第三定位治具锁住，然后挪动第二定位治具至下一个目标打孔位置，继续开孔；

重复上一步骤至所有目标孔位完成开孔。

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