一种用于加工飞机模型多级舵面零件的工装的制作方法

本实用新型涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种用于加工飞机模型多级舵面零件的工装。

背景技术：

在飞机风洞试验模型多级舵面零件的制造中，一般采用各个零件分别以各自加工基准来进行加工的方式，导致各个零件型面余量不均匀，安装槽与安装孔位置偏差不一致的现象发生。在装配时，零件加工精度与部件装配的精度难以协调一致，无法满足部件装配后位置的同向性和一致性。具体地讲，有以下两种方案：

方案1，在某飞机模型多级舵面的加工中，工艺路线安排为：①分别加工固定翼、一级和二级舵面零件型面，型面半精加工留精加工余量0.5mm；②分别将一级舵面与二级舵面两个零件的前缘部分、后缘舱精加工到设计尺寸；③将角度块安装槽加工到位，并进行检测，合格后去两级舵面的工艺支撑；④用0°角度块将两级舵面按设计要求状态装配在主翼面上，以主翼面工艺基准为加工基准，随后进行整体加工。

方案1存在的不足是：1）角度块安装槽与型面是分别加工出的，是典型的“以型面定槽”的加工理念，如果安装槽的实际加工位置与理论位置出现偏差后，型面已没有加工余量，无法进行补救。同时，这种加工方法存在找正误差及对刀误差；2）去掉两级舵面工艺支撑后零件强度较弱，特别是二级舵面，仅由2个0°角度块与一级舵面相连，舵面的刚性较差，加工过程中由于刀具切削力的作用会引起颤刀，造成零件过切；3）后两级舵面30%前缘型面与之后型面是分别加工的，由于机床误差、找正误差、装配误差等多重误差累积，会造成之后型面与前缘型面加工无法接平的现象，型面一致性差。

方案2，随着设计要求的不断提高，仅对特征点进行检测很难保证模型零件加工要求，于是开始进行部装零件的整体检测，以往仅通过保证单个零件的加工精度已经无法满足整体检测的精度要求，于是工艺人员开始对安装槽的尺寸及型面的精度提出了更高的要求，并将设计提供的型面公差带进行分割，将更小的公差带用于零件的加工，其余公差带用于型面的整体检测。

方案2存在的不足是：这样虽然可以勉强达到设计对部装零件所提出的精度，却对零件的加工提出了更高的要求，随之而来的是返修及二次检测所造成的设备资源浪费、人员浪费，提高了公司的加工成本，降低了生产效率。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有针对飞机风洞试验模型多级舵面零件的加工方法效率低、加工精度低、无法满足部件装配后位置的同向性和一致性的技术问题，提供一种效率高、加工精度高、能够满足部件装配后位置的同向性和一致性的用于加工飞机模型多级舵面零件的工装。

本实用新型的技术方案是，包括矩形框架垫板、主翼面零件、一级舵面零件、二级舵面零件和连接块；主翼面零件设有主翼面零件本体，主翼面零件本体的两端分别设有工艺头；一级舵面零件设有一级舵面零件本体，一级舵面零件本体的两端分别设有工艺头；二级舵面零件设有二级舵面零件本体，二级舵面零件本体的两端分别设有工艺头；

主翼面零件上的工艺头通过两个圆柱头螺钉与矩形框架垫板连接，通过销钉与矩形框架垫板定位；

一级舵面零件上的工艺头通过两个圆柱头螺钉与矩形框架垫板连接，通过销钉与矩形框架垫板定位；

二级舵面零件上的工艺头通过两个圆柱头螺钉与矩形框架垫板连接，通过销钉与矩形框架垫板定位；

连接块用于将主翼面零件、一级舵面零件和二级舵面零件连接在一起。

优选地，连接块上设有螺钉孔；工艺头上分别设有销孔，矩形框架垫板上设有销孔，销钉是内螺纹圆柱销。

本实用新型的有益效果是：

（1）突破传统模型零件的加工模式，将主翼面，一级舵面、二级舵面及专用装置通过销钉和螺钉合为一个整体，将单个零件加工的工艺支撑通过调整，利用原工艺支撑改进为整体加工工艺支撑，用同一基准、同一刀具、一套数控程序将三个零件同时加工出来，找正、对刀次数减少率为66.67%。（2）将“以槽定型面”加工理念的引入，较传统“以型面定槽”提高了型面的精度以及多级型面的一致性。在整体加工时先整体加工所有安装槽，检测合格后再加工所有型面。若安装槽出现偏差则调整基准后再加工型面。（3）对试验用巡航角度块进行改进，根据整体加工零件的布局增加角度块的长度，使零件的加工过程状态与部装巡航状态的更为接近，与此同时，也弥补了二级舵面较薄而导致强度不足的缺陷。

本实用新型进一步的特征，将在以下具体实施方式的描述中，得以清楚地记载。

附图说明

图1是工装的正面视图；

图2是工装的反面视图；

图3是工装的爆炸图。

图中符号说明：

1.矩形框架垫板，2.一级舵面零件，3.二级舵面零件，4.连接块，5.主翼面零件，6.工艺头，7.工艺头，8.工艺头，9.圆柱头螺钉，10.内螺纹圆柱销，11.内螺纹圆柱销，12.圆柱头螺钉，13.内螺纹圆柱销，14.圆柱头螺钉。

具体实施方式

如图1-3所示，加工工装包括矩形框架垫板1、主翼面零件5、一级舵面零件2、二级舵面零件3、连接块4。主翼面零件5设有主翼面零件本体，主翼面零件本体的两端分别设有工艺头6。一级舵面零件2设有一级舵面零件本体，一级舵面零件本体的两端分别设有工艺头7。二级舵面零件3设有二级舵面零件本体，二级舵面零件本体的两端分别设有工艺头8。

矩形框架垫板1为一体成型结构。

两个工艺头6安装在矩形框架垫板1上，每一个工艺头6通过两个圆柱头螺钉9与矩形框架垫板1连接。每一个工艺头6上设有销孔，矩形框架垫板1上设有销孔，上下两个销孔之间用一个内螺纹圆柱销10连接。内螺纹圆柱销10用于定位。

两个工艺头7安装在矩形框架垫板1上，每一个工艺头7通过两个圆柱头螺钉12与矩形框架垫板1连接。每一个工艺头7上设有销孔，矩形框架垫板1上相应位置设有销孔，上下两个销孔之间用一个内螺纹圆柱销11连接。内螺纹圆柱销11用于定位。

两个工艺头8安装在矩形框架垫板1上，每一个工艺头8通过两个圆柱头螺钉14与矩形框架垫板1连接。每一个工艺头8上设有销孔，矩形框架垫板1上相应位置设有销孔，上下两个销孔之间用一个内螺纹圆柱销13连接。内螺纹圆柱销13用于定位。

连接块4用于将一级舵面零件2、二级舵面零件3和主翼面零件5连接固定在一起。连接块4上设有螺钉孔。

在加工完零件上所有的角度块安装槽并用三坐标测量仪检测合格后，通过连接块4将一级舵面零件2、二级舵面零件3和主翼面零件5搭接起来，用试验用螺钉紧固。各零件是通过圆柱头螺钉与矩形框架垫板1连接，用内螺纹圆柱销来定位。

在制造过程中，一级舵面零件2、二级舵面零件3和主翼面零件5协调好工艺支撑的设置后分别进行粗加工与半精加工，在型面有预留量、并加工完螺钉过孔与沉孔部分后，进入“整体加工”装置装配过程。

其中，在用圆柱头螺钉与内螺纹圆柱销将三组零件安装在垫板的过程中，螺钉过孔部分分布在各零件的工艺头6、工艺头7和工艺头8上，螺纹孔分布在矩形框架垫板1上，螺钉过孔部分与螺纹孔底孔部分分别按照数控程序在各自所在的零件上加工出来。待钳工在矩形框架垫板1上将螺纹底孔攻完丝后，用螺钉将各零件通过圆柱头螺钉紧固在矩形框架垫板1上。

之后，以矩形框架垫板1找正，通过数控铣床或高精度立式镗床将销孔的初孔直接在三组零件及矩形框架垫板1上同时加工出来，并配铰，钳工将内螺纹圆柱销安装上，将三组零件与垫板进行定位。

然后，以矩形框架垫板1为基准，加工角度块安装槽，并进行三坐标检测，检测满足装配要求后，再用连接块4将三组零件通过试验用螺钉进行连接，目的是增加零件型面的刚性。值得注意的是，连接块4与角度块安装槽仅底面相接处，其余面均有间隙，目的是为了防止过定位。

最后，以矩形框架垫板1为基准，用同一基准、同一刀具、一套数控程序将三个零件三维型面一次性加工出来。

值得注意的是，在装配之间各零件表面的预留量要大于零件的装配位置与理论位置的偏差，否则，会出现型面、安装槽预留量不足的情况发生。

上述加工过程通过引入“整体加工”的理念，将部件中的零件通过一个装置连接并固定起来，对角度块安装槽及型面进行一次性加工，从而保证装配精度与单个零件精度的协调统一。

通过以“化零为整”为思路，通过螺钉和内螺纹圆柱销以及连接块将三个零件合为一个整体，使零件在加工过程中同时保证了装配精度，同一基准、同一刀具、一套数控程序将三个零件同时加工出来。该装置填补了飞机模型多级舵面加工的空白。

该加工方法在实现的过程中所用的装置为根据所要加工的零件结构进行工艺设计，螺钉与内螺纹圆柱销为标准件，连接块为产品角度块改进而得到的。零件的加工均使用普通三轴数控铣床，普通机床的常用刃具。

以上所述仅对本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡是在本实用新型的权利要求限定范围内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应在本实用新型的保护范围之内。