CN119159405B - 一种山字形接头的基准面加工工装及抗变形加工方法 - Google Patents
一种山字形接头的基准面加工工装及抗变形加工方法Info
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Abstract
本申请提供一种山字形接头基准面加工工装及抗变形加工方法，包括：基准面加工工装和精加工工装，包括基准面加工工装基座2、螺栓3、定位销4、缺口压环5、压板6，其中：基准面加工工装基座2为倒T字形结构，螺栓3、定位销4、缺口压环5、压板6安装在基准面加工工装基座2上。基准面加工工装基座2的上端面为水平定位面，用于对工件进行水平定位；基准面加工工装基座2的侧面为垂直定位面，用于对工件进行垂直定位；基准面加工工装定位销4为安装辅助定位装置，用于对工件辅助安装支撑。山字形接头使用水平定位面及垂直定位面定位并通过螺栓3、缺口压环5、压板6安装在基准面加工工装基座2上。
Description
技术领域
本发明属于机械加工工艺方法，具体涉及一种山字形接头的基准面加工工装及抗变形加工方法。
背景技术
如图1所示，山字形接头类产品广泛应用于航空及航天的承力零件，且多为关重件，直接影响飞行安全。该类产品具有悬臂长、壁厚薄、加工精度高等特点，为保证山字形接头类产品的性能，大都采用高强度钢及钛合金材料，对产品的加工提出了很高的要求。随着航空及航天产品对结构减重的进一步要求，山字形接头的壁厚要求越来越薄，导致零件加工刚性越来越差。当前，山字形接头类产品的加工存在以下问题：
1、为尽量减少山字形接头在精加工阶段因装夹引起的变形，需保证精加工基准面平面度不大于0.02mm，由于钛合金材料不宜磨削的缘故，基准面加工只能采用铣削，常用的搭压板及虎钳夹持的方式均会造成较大的装夹变形，难以保证精加工基准面的平面度要求；
2、山字形接头外侧两个耳片厚度仅5mm左右、高度达60mm左右，结构类似于大音叉，刀具切削过程极易产生让刀和共振现象，让刀现象导致耳片尺寸公差不能满足设计要求；共振现象造成刀具损坏严重从而导致耳片表面粗糙度差甚至被迫机床停止加工。
发明内容
本申请提供一种山字形接头的基准面加工工装及抗变形加工方法，能够解决山字形接头刚性差导致的切削过程颤刀、表面光洁度差的问题；解决精加工基准制备装夹易变形导致的零件形位公差难以满足装配要求的问题。
第一方面，本申请提供一种山字形接头基准面加工工装，包括：基准面加工工装和精加工工装，包括基准面加工工装基座2、螺栓3、定位销4、缺口压环5、压板6，其中：
基准面加工工装基座2为倒T字形结构，螺栓3、定位销4、缺口压环5、压板6安装在基准面加工工装基座2上。基准面加工工装基座2的上端面为水平定位面，用于对工件进行水平定位；基准面加工工装基座2的侧面为垂直定位面，用于对工件进行垂直定位；基准面加工工装定位销4为安装辅助定位装置，用于对工件辅助安装支撑。山字形接头使用水平定位面及垂直定位面定位并通过螺栓3、缺口压环5、压板6安装在基准面加工工装基座2上。
精加工工装包括精加工工装基座7和螺栓8。精加工工装基座7的上端面为水平定位面，用于与精加工基准面进行配合，精加工工装螺栓8，用于将山字形接头固定压紧在精加工工装基座7上。
具体的，基准面加工工装基座2，为倒T字形结构，上端面为水平定位面，与底平面平行度要求0.02mm以内，侧面为垂直定位面，与底平面垂直度要求0.02mm以内。
具体的，基准面加工工装螺栓3为M12内六角螺栓，共3个，用于将山字形接头禁锢在基准面加工工装基座2上。
具体的，基准面加工工装定位销4的外径较山字形接头的中间耳片孔径小0.1～0.2mm，高度为8mm，有1×45倒角，中心为M12内螺纹，为安装辅助定位装置，用于对工件辅助安装支撑。
具体的，基准面加工工装缺口压环5的外径较山字形接头孔径大20mm，开有12mm的缺口，用于对山字形接头施加压紧力。
具体的，基准面加工工装压板6为L型，其高度略高于山字形接头中间耳片厚度。
具体的，精加工工装基座7的底板均匀分布6个Φ12通孔，用于与数控机床工作台连接，上端面为水平定位面与底平面的平行度要求在0.02mm以内，长宽尺寸与山字形接头底板尺寸一致，四角分布4个M12螺纹孔。
具体的，精加工工装螺栓8为M12螺栓，共4个，用于将山字形接头押金在精加工工装基座7上。
第二方面，本申请提供了一种山字形接头的抗变形加工方法，包括：
步骤1、采用通用虎钳夹持山字形接头的六方体毛坯，在数控加工中心上进行粗加工，在山字形接头的外侧两个耳片的侧面共预留4条加强肋1，；
步骤2、后对粗加工后的零件按照设计要求进行热处理；
步骤3、将零件安装在基准面加工工装基座2上，由定位销4辅助定位、用螺栓3、缺口压环5压紧山字形接头的中间耳片，在数控加工中心上加工基准面，保证加工基准面的平面度0.02mm以内；
步骤4、将山字形接头安装在精加工工装基座7上，用0.02mm的塞尺检查精加工基准面与精加工工装基座上平面贴合处，确保完全贴合，用螺栓8压紧零件，在数控加工中心上完成山字形接头的精加工；
步骤5、加工完毕后按要求进行检验。
具体的，山字形接头的外侧两个耳片上的加强肋1是利用山字形接头外侧耳片的毛坯余量所预留的，长度根据零件高度确定，宽度为2mm，高度根据毛坯余量确定，用于加强山字形接头外侧耳片的刚性。
综上所述，本发明提供了一种山字形接头的基准面加工工装及抗变形加工方法，所述的精加工基准面加工工装结构简单，制作成本低，操作简单可靠，能够实现基准面加工过程的无应力装夹；该方法适用性强，特别适合于山字形、音叉类结构零件的加工，能有效增强该类型零件的刚性，避免耳片的变形，保证零件的加工质量稳定性。
附图说明
图1为山字形接头的示意图；
图2为本发明提供的一种增强山字形接头外侧耳片刚性的加强肋；
图3为本发明提供的一种山字形接头的基准面加工工装的示意图；
图4为发明提供的基准面加工装夹的示意图；
图5为本发明提供的一种山字形接头的精加工工装的示意图；
图6为发明提供的精加工装夹方法的示意图；
其中：1-加强肋、2-基准面加工工装基座、3-螺栓、4-定位销、5-缺口压环、6-压板、7-精加工工装基座、8-螺栓。
具体实施方式
本申请原理是利用山字形接头毛坯的加工余量，在粗加工阶段，山字形接头的外侧两个耳片共预留4条宽度2mm的加强肋，以增强山字形接头外侧两个耳片的刚性，降低整个加工过程的振动现象。在精加工前的基准面加工阶段，设计一套基准面加工工装，通过基准面加工工装使装夹压紧力仅作用于山字形接头的中间耳片，确保外侧两个耳片处于悬空状态，避免装夹应力导致的零件变形，保证精加工基准面平面度控制在0.02mm以内。在精加工阶段，设计一套基准面加工工装，将山字形接头安装在精加工工装上，保证精加工基准面与精加工工装的上端面在无应力的状态下紧密贴合，在保留4条加强肋的状态下，将山字形接头的其余特征型面加工完毕，最后去除加强肋，保证精加工全过程零件的刚性处于加强状态，同时避免装夹应力造成的零件变形，解决山字形接头外侧两个耳片的“张口”或“缩口”的问题。
采用通用虎钳夹持山字形接头的六方体毛坯，在数控加工中心上进行粗加工，在山字形接头的外侧两个耳片的侧面共预留4条加强肋1；后对粗加工后的零件按照设计要求进行热处理；热处理后将零件安装在基准面加工工装基座2上，由定位销4辅助定位、用螺栓3、缺口压环5压紧山字形接头的中间耳片，在数控加工中心上加工基准面，保证加工基准面的平面度0.02mm以内；将山字形接头安装在精加工工装基座7上，用0.02mm的塞尺检查精加工基准面与精加工工装基座上平面贴合处，确保完全贴合，用螺栓8压紧零件，在数控加工中心上完成山字形接头的精加工。
实施例一
如图3、图5所示，本申请提供一种山字形接头基准面加工工装，包括：基准面加工工装和精加工工装，其中：
基准面加工工装包括基准面加工工装基座2、螺栓3、定位销4、缺口压环5、压板6，基准面加工工装基座2为倒T字形结构，螺栓3、定位销4、缺口压环5、压板6安装在基准面加工工装基座2上。基准面加工工装基座2的上端面为水平定位面，用于对工件进行水平定位；基准面加工工装基座2的侧面为垂直定位面，用于对工件进行垂直定位；基准面加工工装定位销4为安装辅助定位装置，用于对工件辅助安装支撑。山字形接头使用水平定位面及垂直定位面定位并通过螺栓3、缺口压环5、压板6安装在基准面加工工装基座2上。
精加工工装包括精加工工装基座7和螺栓8。精加工工装基座7的上端面为水平定位面，用于与精加工基准面进行配合，精加工工装螺栓8，用于将山字形接头固定压紧在精加工工装基座7上。
如图1所示，本申请应用在山字形接头上。
具体的，基准面加工工装基座2，为倒T字形结构，上端面为水平定位面，与底平面平行度要求0.02mm以内，侧面为垂直定位面，与底平面垂直度要求0.02mm以内。
具体的，基准面加工工装螺栓3为M12内六角螺栓，共3个，用于将山字形接头禁锢在基准面加工工装基座2上。
具体的，基准面加工工装定位销4的外径较山字形接头的中间耳片孔径小0.1～0.2mm，高度为8mm，有1×45倒角，中心为M12内螺纹，为安装辅助定位装置，用于对工件辅助安装支撑。
具体的，基准面加工工装缺口压环5的外径较山字形接头孔径大20mm，开有12mm的缺口，用于对山字形接头施加压紧力。
具体的，基准面加工工装压板6为L型，其高度略高于山字形接头中间耳片厚度。
具体的，精加工工装基座7的底板均匀分布6个Φ12通孔，用于与数控机床工作台连接，上端面为水平定位面与底平面的平行度要求在0.02mm以内，长宽尺寸与山字形接头底板尺寸一致，四角分布4个M12螺纹孔。
具体的，精加工工装螺栓8为M12螺栓，共4个，用于将山字形接头押金在精加工工装基座7上。
实施例二
如图2、图4、图6所示，本申请提供了一种山字形接头的抗变形加工方法，包括：
步骤1、采用通用虎钳夹持山字形接头的六方体毛坯，在数控加工中心上进行粗加工，在山字形接头的外侧两个耳片的侧面共预留4条加强肋1，；
步骤2、后对粗加工后的零件按照设计要求进行热处理；
步骤3、将零件安装在基准面加工工装基座2上，由定位销4辅助定位、用螺栓3、缺口压环5压紧山字形接头的中间耳片，在数控加工中心上加工基准面，保证加工基准面的平面度0.02mm以内；
步骤4、将山字形接头安装在精加工工装基座7上，用0.02mm的塞尺检查精加工基准面与精加工工装基座上平面贴合处，确保完全贴合，用螺栓8压紧零件，在数控加工中心上完成山字形接头的精加工；
步骤5、加工完毕后按要求进行检验。
具体的，山字形接头的外侧两个耳片上的加强肋1是利用山字形接头外侧耳片的毛坯余量所预留的，长度根据零件高度确定，宽度为2mm，高度根据毛坯余量确定，用于加强山字形接头外侧耳片的刚性。
综上所述，本发明提供了一种山字形接头的基准面加工工装及抗变形加工方法，所述的精加工基准面加工工装结构简单，制作成本低，操作简单可靠，能够实现基准面加工过程的无应力装夹；该方法适用性强，特别适合于山字形、音叉类结构零件的加工，能有效增强该类型零件的刚性，避免耳片的变形，保证零件的加工质量稳定性。
Claims (10)
1.一种山字形接头的基准面加工工装，其特征在于，包括：基准面加工工装和精加工工装，其中：
基准面加工工装包括基准面加工工装基座（2）、螺栓（3）、定位销（4）、缺口压环（5）、压板（6），其中：基准面加工工装基座（2）为倒T字形结构，螺栓（3）、定位销（4）、缺口压环（5）、压板（6）安装在基准面加工工装基座（2）上；基准面加工工装基座（2）的上端面为水平定位面，用于对工件进行水平定位；基准面加工工装基座（2）的侧面为垂直定位面，用于对工件进行垂直定位；基准面加工工装的定位销（4）为安装辅助定位装置，用于对工件辅助安装支撑；山字形接头使用水平定位面及垂直定位面定位并通过螺栓（3）、缺口压环（5）、压板（6）安装在基准面加工工装基座（2）上；
精加工工装包括精加工工装基座（7）和精加工工装螺栓（8）；精加工工装基座（7）的上端面为水平定位面，用于与精加工基准面进行配合，精加工工装螺栓（8），用于将山字形接头固定压紧在精加工工装基座（7）上。
2.根据权利要求1所述的基准面加工工装，其特征在于，基准面加工工装基座（2）为倒T字形结构，上端面为水平定位面，与底平面平行度要求0.02mm以内，侧面为垂直定位面，与底平面垂直度要求0.02mm以内。
3.根据权利要求1所述的基准面加工工装，其特征在于，螺栓（3）为M12内六角螺栓。
4.根据权利要求1所述的基准面加工工装，其特征在于，定位销（4）外径较山字形接头的中间耳片孔径小0.1~0.2mm，高度为8mm，有1×45倒角，中心为M12内螺纹。
5.根据权利要求1所述的基准面加工工装，其特征在于，缺口压环（5）外径较山字形接头孔径大20mm，开有12mm的缺口。
6.根据权利要求1所述的基准面加工工装，其特征在于，压板（6）为L型，其高度高于山字形接头中间耳片厚度。
7.根据权利要求1所述的基准面加工工装，其特征在于，精加工工装基座（7）底板均匀分布N个Φ12通孔，用于与数控机床工作台连接，上端面为水平定位面与底平面的平行度要求在0.02mm以内，长宽尺寸与山字形接头底板尺寸一致，四角分布4个M12螺纹孔。
8.根据权利要求1所述的基准面加工工装，其特征在于，精加工工装螺栓(8)为M12螺栓，共4个。
9.一种山字形接头的抗变形加工方法，采用权利要求1所述的山字形接头的基准面加工工装，其特征在于，包括：
步骤1、采用通用虎钳夹持山字形接头的六方体毛坯，在数控加工中心上进行粗加工，在山字形接头的外侧两个耳片的侧面共预留四条加强肋（1）；
步骤2、后对粗加工后的山字形接头进行热处理；
步骤3、将山字形接头安装在基准面加工工装基座（2）上，由定位销（4）辅助定位、用螺栓（3）、缺口压环（5）压紧山字形接头的中间耳片，在数控加工中心上加工基准面，保证加工基准面的平面度0.02mm以内；
步骤4、将山字形接头安装在精加工工装基座（7）上，用0.02mm的塞尺检查精加工基准面与精加工工装基座上平面贴合处，确保完全贴合，用精加工工装螺栓（8）压紧零件，在数控加工中心上完成山字形接头的精加工；
步骤5、加工完毕后对山字形接头进行检验。
10.根据权利要求9所述的抗变形加工方法，其特征在于，加强肋（1）为在山字形接头外侧耳片的余量上余留，长度根据零件高度确定，宽度为2mm，高度根据毛坯余量确定，用于加强山字形接头外侧耳片的刚性。
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