CN115401491B - 一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，包括用于承载薄壁零件进行精密切削加工的底座，所述底座的底部设有容置腔，所述容置腔内填充有固‑液相变材料，所述容置腔的端口沉入安装有与底座连接的底盖，所述底座的顶部设有若干个并列分布的安装孔，所述安装孔内滑动连接有密封支撑轴，本发明采用设置容置腔的底座通过容置腔填充固‑液相变材料，由安装孔对密封支撑轴进行导向安装，并由安装孔对密封支撑轴下行限位，并由止动片对密封支撑轴的移动进行上行限位，进而通过熔化固‑液相变材料，实现多点贴合零件已变形的面，进行赋形固定，同时不会产生新的外力，高质量、高效的完成零件的装夹。
Description
技术领域
本发明涉及卫星天线制造技术领域，具体为一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置。
背景技术
随着国家的日益强盛，科技力量的不断壮大，航天领域进入高速发展期，并取得了令人瞩目的成就。我国从最早的东方红卫星、返回式卫星、实践卫星、资源卫星，到后来的风云卫星、北斗导航卫星、神州系列载人飞船，直到现在的天宫空间站。随着科技的进步和人类对太空的探索，对航天器的要求将会越来越高。其中不可忽视的，就有卫星天线的指向机构。
卫星天线的指向机构又称星载天线指向机构，是卫星系统中用于实现对地面目标瞄准、定位和追踪等功能的执行部件。当卫星平台在轨运动时,指向机构两个方向的联合运动使卫星通讯天线能够始终保持对地面基站的精准指向,从而完成卫星系统与地面基站之间的信息传递。因此，星载天线指向机构的自身尺寸精度，是影响其核心性能的关键因素。目前星载天线指向机构零部件由于其很高的精度要求，加上材料切削应力和变形较大，加工难度很高，特别是在最后一道精切削工序上。
对于星载指向机构这类高精度薄壁零件，切削过程中必然会产生加工应力，从而造成零件变形。针对微米级的尺寸公差和形位公差要求，在最后一道精切削工序时，在零件装夹方面是绝对不能引入新的装夹应力的，一定要在自然状态下进行装夹，甚至要消除或减弱零件自身重力带来的影响，否则零件必然无法达到预期效果。但此时类似的零件本身就存在变形，普通的方式无法高质量、高效的完成零件的装夹。因此，为解决上述问题，现提出一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置。
发明内容
本发明目的是提供一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，以解决现有技术中高精度薄壁零件精切削加工无法稿质量、高效的完成零件的装夹的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，包括用于承载薄壁零件进行精密切削加工的底座，所述底座的底部设有容置腔，所述容置腔内填充有固-液相变材料，所述容置腔的端口沉入安装有与底座连接的底盖，所述底座的顶部设有若干个并列分布的安装孔，所述安装孔内滑动连接有密封支撑轴，所述密封支撑轴伸入容置腔的一端连接有止动片，所述止动片用于密封支撑轴的上行限位，所述密封支撑轴伸出安装孔的一端可拆卸有联接头，所述联接头用于粘接零件。
优选的，所述安装孔的顶端螺纹连接有套设在密封支撑轴外侧的锁紧螺母，所述锁紧螺母用于锁定赋形定位后的密封支撑轴。
优选的，所述底壳、密封支撑轴、锁紧螺母和底盖均采用零膨胀合金制造。
优选的，所述固-液相变材料采用低熔点合金。
优选的，所述密封支撑轴的顶端连接有支撑固定头，所述支撑固定头通过钕磁体与联接头可拆卸连接。
优选的，所述联接头的顶端设有凹槽，所述联接头顶端的凹槽内填充粘接薄壁零件的胶水。
优选的，所述底盖的端面可拆卸有堵头，所述堵头用于容置腔内的固-液相变材料填充和排出。
本发明至少具备以下有益效果：
本发明采用设置容置腔的底座通过容置腔填充固-液相变材料，由安装孔对密封支撑轴进行导向安装，并由安装孔对密封支撑轴下行限位，并由止动片对密封支撑轴的移动进行上行限位，由于底座的容置腔体积不变，进而通过熔化固-液相变材料，当某一个或者某一群密封支撑轴受外力往下运动时，挤压容置腔中熔化的固-液相变材料，必然造成其他部分没有受外力影响的密封支撑轴向上运动，即密封支撑轴在底座上做有限行程的往复运动，将需要加工的零件放在赋形固定装置上方，调整好零件的姿态，静置一段时间后，密封支撑轴会在零件重力作用下自动调节，直至所有联接头和零件已变形的装夹面全部接触并且受力大小一致，最终处于平衡状态，且因底座内腔内的各处压强几乎一致，当所有密封支撑轴都处于静止状态时，所有密封支撑轴处于内外力平衡状态，不会产生新的外力，从而实现多点贴合零件已变形的面，进行赋形固定，同时不会产生新的外力，高质量、高效的完成零件的装夹，对薄壁零件的精密加工提供保障，并且具备快捷装夹、固定牢固、拆卸易操作的优势。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图；
图2为本发明的俯视结构示意图；
图3为图2中的A-A剖视结构示意图；
图4为图3中D处的放大结构示意图；
图5为本发明的仰视放大结构示意图。
附图标记中：1、底座；2、密封支撑轴；3、锁紧螺母；4、止动片；5、底盖；6、堵头；7、支撑固定头；8、固-液相变材料；9、钕磁体；10、联接头；11、容置腔；12、安装孔。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，包括用于承载薄壁零件进行精密切削加工的底座1，底座1的底部设有容置腔11，容置腔11内填充有固-液相变材料8，具体的，固-液相变材料8采用低熔点合金，该低熔点合金采用熔点一般为60℃-90℃的金属合金，例如含铋38～50％、铅25～31％、锡12.5～15％、镉12.5～16％的伍德合金，熔点为60℃-70℃，容置腔11的端口沉入安装有与底座1连接的底盖5，具体的，底盖5与底座1采用焊接或通过螺栓固定，底座1的顶部设有若干个并列分布的安装孔12，具体的，若干个安装孔12呈矩形或圆周分布，安装孔12内滑动连接有密封支撑轴2，具体的，密封支撑轴2为阶梯轴，安装孔12为阶梯通孔，且密封支撑轴2与安装孔12进行高精度配合公差的轴孔配合，密封支撑轴2伸入容置腔11的一端连接有止动片4，止动片4用于密封支撑轴2的上行限位，密封支撑轴2伸出安装孔12的一端可拆卸有联接头10，联接头10用于粘接零件，即可通过容置腔11填充固-液相变材料8，由安装孔2对密封支撑轴2进行导向安装，并由安装孔12对密封支撑轴2下行限位，并由止动片4对密封支撑轴2的移动进行上行限位，进而通过熔化固-液相变材料8，由于底座1的容置腔11体积不变，当某一个或者某一群密封支撑轴2受外力往下运动时，挤压容置腔11中熔化的固-液相变材料8，必然造成其他部分没有受外力影响的密封支撑轴2向上运动，即密封支撑轴2在底座1上做有限行程的往复运动，将需要加工的零件放在赋形固定装置上方，调整好零件的姿态，静置一段时间后，密封支撑轴2会在零件重力作用下自动调节，直至所有联接头10和零件已变形的装夹面全部接触并且受力大小一致，最终处于平衡状态，且因底座内腔内的各处压强几乎一致，当所有密封支撑轴2都处于静止状态时，所有密封支撑轴处于内外力平衡状态，不会产生新的外力，从而实现多点贴合零件已变形的面，进行赋形固定，同时不会产生新的外力，高质量、高效的完成零件的装夹，对薄壁零件的精密加工提供保障，并且具备快捷装夹、固定牢固、拆卸易操作的优势。
其中，安装孔12的顶端螺纹连接有套设在密封支撑轴2外侧的锁紧螺母3，具体的，锁紧螺母3与密封支撑轴2孔轴配合，且锁紧螺母3的顶端为外六角部，安装孔12内壁的顶部蚀刻有内螺纹，锁紧螺母3的底部蚀刻有与安装孔12顶部内壁螺纹连接的外螺纹，锁紧螺母3用于锁定赋形定位后的密封支撑轴2，具体的，锁紧螺母3伸入安装孔12的一端通过挤压形变对密封支撑轴2进行锁定，即可通过锁紧螺母3对赋形固定后的密封支撑轴2进行锁定，提高密封支撑轴2的稳定。
其中，底壳1、密封支撑轴2、锁紧螺母3和底盖5均采用零膨胀合金制造，具体的，该零膨胀合金例如含镍36％、铁63.8％、碳0.2％的镍铁合金，也成为因瓦合金、殷钢。
其中，密封支撑轴2的顶端连接有支撑固定头7，具体的，支撑固定头7的底端蚀刻有外螺纹，密封支撑轴2的顶端蚀刻有内螺纹孔，支撑固定头7与密封支撑轴2通过螺纹配合连接，且支撑固定头7的外壁为外六角，支撑固定头7通过钕磁体9与联接头10可拆卸连接，具体的，支撑固定头7的顶端设有沉孔，钕磁体9容置在沉孔内，支撑固定头7与联接头10通过钕磁体9吸附连接，即可通过支撑固定头7配合钕磁体9对联接头10进行可拆卸的磁性吸附连接，更加方便薄壁零件的拆卸。
其中，联接头10的顶端设有凹槽，联接头10顶端的凹槽内填充粘接薄壁零件的胶水，从而赋形固定后的联接头10通过胶水粘接固定薄壁零件。
其中，底盖5的端面可拆卸有堵头6，具体的，底盖5的端面蚀刻有内螺纹孔，堵头6与底盖5端面的内螺纹孔螺纹连接，堵头6用于容置腔11内的固-液相变材料填充和排出，更加方便维护。
组装步骤如下：
步骤1：将密封支撑轴2装入底座1的安装孔12内；
步骤2：将锁紧螺母3装入密封支撑轴2并锁紧；
步骤3：将支撑固定头7装入密封支撑轴2并锁紧；
步骤4：将钕磁体9、联接头10装入支撑固定头7中；
步骤5：产品翻转180°，将止动片4装入密封支撑轴2伸入容置腔11的一端并进行紧固；
步骤6：松开锁紧螺母3，使密封支撑轴2处于运动行程的中间位置，然后再次通过锁紧螺母3将密封支撑轴2锁紧；
步骤7：底座1腔口朝上，用激光焊接或螺栓紧固将底盖5与底座固定1；
步骤8：将熔化的低熔点合金灌满底座1的容置腔11，不能形成空洞或溢出；
步骤9：将堵头6装入底盖5并拧紧；
步骤10：密封支撑轴2朝上，松开锁紧螺母3，使密封支撑轴2可以上下顺畅的运动。
工作原理如下：
按上述步骤将产品组装完成，将整个赋形固定装置放在加热平台上进行加热，加热温度视低熔点合金的熔点而定，一般为60℃-90℃，加热半小时，待内部低熔点合金全部变成液态；
松开锁紧螺母3，高精度配合公差的密封支撑轴2在底座1上就可以做有限行程的往复运动，且具备较高密封性；
由于底座1的容置腔11内充满了熔化的低熔点合金，不存在任何空洞，当某一个或者某一群密封支撑轴2受外力往下运动时，挤压容置腔11中的熔化的低熔点合金，必然造成其他部分没有受外力影响的密封支撑轴2向上运动，直到容置腔11内的总体积不变；
因容置腔11内的各处压强几乎一致，当所有密封支撑轴2都处于静止状态时，所有密封支撑轴2自然处于内外力平衡状态，不会产生新的外力；
将需要加工的零件轻轻的放在赋形支架上，调整好零件的姿态，静置一段时间后，密封支撑轴2会在零件的重力下自动调节，直至所有联接头10和零件已变形的装夹面全部接触并且受力大小一致，最终处于平衡状态(以上操作在加热台上完成；
关闭加热，让这种平衡状态通过低熔点合金的冷却凝固最终固化下来，得到固定的且完成定型的密封支撑轴2，然后通过锁紧螺母3锁死；
在联接头10的凹槽内滴入502胶水，然后将需要固定的零件按之前的姿态放在赋形支架上，使得联接头与零件完全接触，静置5分钟后，502胶水将零件固定在了赋形支架上，此时可以进行最后一道精加工切削；
完成加工后，使用热风枪对密封支撑轴2进行加热，因联接头10是钢的，支撑固定头内的钕磁体9失效温度为80℃，联接头10是被钕磁体9的磁力吸在一起，从而进行固定，在热风枪的作用下钕磁体9失去磁性，联接头10会和零件一起被轻易的取下。
将取下后的零件放入专用的去胶剂中浸泡一定时间，就可以将联接头10轻松取下并重复使用，最终本装置完成赋形、零件无振动、无外力、固定牢固、取下便捷、可重复使用等功能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，包括用于承载薄壁零件进行精密切削加工的底座(1)，其特征在于：所述底座(1)的底部设有容置腔(11)，所述容置腔(11)内填充有固-液相变材料(8)，所述容置腔(11)的端口沉入安装有与底座(1)连接的底盖(5)，所述底座(1)的顶部设有若干个并列分布的安装孔(12)，所述安装孔(12)内滑动连接有密封支撑轴(2)，所述密封支撑轴(2)伸入容置腔(11)的一端连接有止动片(4)，所述止动片(4)用于密封支撑轴(2)的上行限位，所述密封支撑轴(2)伸出安装孔(12)的一端可拆卸有联接头(10)，所述联接头(10)用于粘接零件，所述安装孔(12)的顶端螺纹连接有套设在密封支撑轴(2)外侧的锁紧螺母(3)，所述锁紧螺母(3)用于锁定赋形定位后的密封支撑轴(2)；
产品组装完成后，将整个赋形固定装置放在加热平台上进行加热，直至内部低熔点合金全部变成液态，松开锁紧螺母，使高精度配合公差的密封支撑轴能在底座上做有限行程的往复运动，之后将需要加工的零件轻轻的放在赋形支架上，调整好零件的姿态，静置一段时间后，密封支撑轴在零件的重力下自动调节，直至所有联接头和零件已变形的装夹面全部接触并且受力大小一致，最终处于平衡状态，关闭加热，让这种平衡状态通过低熔点合金的冷却凝固最终固化下来，得到固定的且完成定型的密封支撑轴，之后通过锁紧螺母锁死，在联接头的凹槽内滴入502胶水，然后将需要固定的零件按之前的姿态放在赋形支架上，使得联接头与零件完全接触，直至502胶水将零件固定在赋形支架上，然后进行最后一道精加工切削。
2.根据权利要求1所述的一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，其特征在于：所述底座(1)、密封支撑轴(2)、锁紧螺母(3)和底盖(5)均采用零膨胀合金制造。
3.根据权利要求2所述的一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，其特征在于：所述固-液相变材料(8)采用低熔点合金。
4.根据权利要求1所述的一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，其特征在于：所述密封支撑轴(2)的顶端连接有支撑固定头(7)，所述支撑固定头(7)通过钕磁体(9)与联接头(10)可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，其特征在于：所述联接头(10)的顶端设有凹槽，所述联接头(10)顶端的凹槽内填充粘接薄壁零件的胶水。
6.根据权利要求1所述的一种用于高精度薄壁零件精密切削的赋形固定装置，其特征在于：所述底盖(5)的端面可拆卸有堵头(6)，所述堵头(6)用于容置腔(11)内的固-液相变材料填充和排出。
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