一种用于装夹薄壁壳体的组合式工装的制作方法

本发明涉及机械加工行业，具体是一种将用于薄壁壳体装夹找正的可更换部件的组合式工装。

背景技术：

随着我国航空、航天事业的不断发展，一些薄壁壳体零件越来越多，对产品的需求量也越来越大，对加工设备的要求也随之提高。以某型号产品壳体为例，该壳体整体为长筒状薄壁件，加工部位集中在前后接头，加工时筒体身部需要有支撑装备，而机床中心架调节范围有限且易对薄壁壳体造成变形影响，无法直接用于壳体的装夹。通过将本工装(后称工艺环)安装在壳体中间某部位，配合中心架可实现对薄壁壳体的装夹和找正作用。

目前存在着的整体式工艺环工装虽然可以实现装夹找正功能，但存在着一些问题：1.由于利用毛坯直接去材加工成形，工艺环的制造过程造成大量的材料浪费，原材料的利用率不足50％；2.为提高生产效率，通常通过对工装外圆直接车削一圈来完成产品的快速找正步骤，但找正的同时造成了工艺环的消耗，一旦工艺环外圆被车平，只能重新制造新的工艺环，造成了成本浪费。本工艺环工装通过采用组合方式，可以有效解决以上问题。在公告号为cn201493693u的实用新型专利中，公开了一种用于加工薄壁壳体零件的新型可调节夹具。该夹具特征在于：具有一套环，套环上分布有若干径向通孔，每个通孔中穿有可调节螺栓，可调节螺栓大头位于套环外侧，所述可调节螺栓分为大、小螺栓互相间隔排列。装夹薄壁壳体时，根据壳体尺寸将螺栓进行调节至要求位置即可。该夹具能够实现对薄壁壳体的快速装夹，但同时存在以下不足之处：1、调节螺栓与薄壁壳体直接接触，由于接触面积小，容易对壳体造成损伤；2、该发明无法实现对套环的外部夹持及对薄壁壳体加工的快速找正。

技术实现要素：

为克服现有技术中存在的成本高、生产效率低的不足，本发明提出了一种用于装夹薄壁壳体的组合式工装。

本发明包括夹持筋、工艺环、压紧螺钉和多个顶块，其中，所述的夹持筋套装在工艺环的外圆周表面，并使二者之间过盈配合。所述的多个顶块均分为两组，分别通过压紧螺钉安装在所述工艺环内的两端。所述的夹持筋套装在所述工艺环外圆周表面，并使该夹持筋长度方向的对称面与该工艺环轴向长度方向的对称面处于同一垂直面上。

所述的顶块的内表面和外表面均为弧面；所述内表面的曲率与所加持工件外圆周表面的曲率相同；所述外表面的曲率与工艺环内圆周表面的曲率相同。在该顶块外表面的中心有压紧螺钉的安装孔。

所述的工艺环两端的圆周上均布有所述压紧螺钉的安装孔。在靠近该工艺环一端的外圆周表面有环状的夹持筋定位凸台；

所述的夹持筋为圆环状。该夹持筋的内径与所述工艺环的外径过盈配合。

当所述的夹持筋消耗到该工装不能正常使用时，将原夹持筋残留部位车削掉并更换新的夹持筋，以实现对所述用于装夹薄壁壳体的组合式工装的修复。

利用本发明，在实现薄壁壳体装夹找正的同时，能够大大提高材料利用率，降低生产成本。

本发明具有以下优点：

(1)能够实现薄壁壳体的装夹和找正；

(2)制造及使用简单，在装夹找正的同时能保证产品安装稳定，受力均匀，加工过程产生的变形小，能够保证薄壁壳体的加工精度，能够在不损伤壳体的前提下，完成对薄壁壳体的装夹及快速找正，通过进一步的改进，实现了工装的快速修复。

(3)与整体制造方式相比，通过将工艺环拆分成部件制造，去材量大大减少，材料利用率从原来的不足50％提高到75％以上；

(4)利用组合方式制造，工艺环消耗一定程度后，通过更换部件方式修复，避免了工艺环的整体报废，节省材料和加工成本达到70％以上。

附图说明

图1是工艺环示意图；

图2是夹持筋示意图；

图3是工装顶块示意图，其中图3a是主视图，图3b是图3a的剖视图；

图4是本发明的结构示意图；

图5是图4的a-a向视图。图中：

1.工艺环；2.夹持筋；3.压紧螺钉；4.顶块。

具体实施方式

本实施例是一种可更换部件的组合式薄壁壳体装夹工装，包括夹持筋2、工艺环1、压紧螺钉3和多个顶块4，其中，所述的夹持筋1套装在工艺环1的外圆周表面，并使二者之间过盈配合。所述的多个顶块均分为两组，分别通过压紧螺钉3安装在所述工艺环内的两端。所述的夹持筋2套装在所述工艺环1外圆周表面，并位于该工艺环轴向长度的中部。本实施例中，所述顶块的数量为16个。

所述的顶块4的内表面和外表面均为弧面；所述内表面的曲率与所加持工件外圆周表面的曲率相同；所述外表面的曲率与工艺环1内圆周表面的曲率相同。在该顶块外表面的中心有螺纹盲孔，用于连接压紧螺钉3。

所述的工艺环1两端的圆周上均布有所述压紧螺钉3的安装孔。在靠近该工艺环一端的外圆周表面有环状的夹持筋定位凸台；该定位凸台的位置需保证所述夹持筋套装并定位后，该夹持筋长度方向的对称面与该工艺环轴向长度方向的对称面处于同一垂直面上。

所述的夹持筋2为圆环状。该夹持筋的内径与所述工艺环的外径过盈配合。

所述的夹持筋、工艺环、压紧螺钉的材料均为q235钢，顶块采用2a11铝制成。

装配时，将夹持筋加热后与工艺环进行热装，并通过所述定位凸台定位。夹持筋内径加工有焊接坡口，热装后进行多点点焊加固。将各顶块分别通过压紧螺钉安装在所述工艺环内，即完成组装。

使用时，将组装后的工装套入薄壁壳体适当部位，调节压紧螺钉紧固壳体，完成产品的装夹工作；将壳体连带工装一起装入机床，首先找正壳体两端，保证壳体中心与机床主轴重合，壳体找正后，以壳体为基准对夹持筋进行车削，保证工艺环的中心与壳体中心重合，最后将机床中心架套在工艺环上，即完成加工壳体的找正工作。

由于每找正一台薄壁壳体都需要对夹持筋进行一次车削，当夹持筋消耗至工装不能正常使用时，利用车床将该夹持筋残留部分完全车削清理掉，更换新的夹持筋，以实现对所述组合式薄壁壳体装夹工装的修复。

技术特征：

技术总结
一种用于装夹薄壁壳体的组合式工装，夹持筋套装在工艺环的外圆周表面。工艺环内的两端分别安装有多个顶块。夹持筋套装在所述工艺环外圆周表面，并使该夹持筋长度方向的对称面与该工艺环轴向长度方向的对称面处于同一垂直面上。顶块的内表面和外表面均为弧面。当夹持筋消耗到该工装不能正常使用时，将原夹持筋残留部位车削掉并更换新的夹持筋，以实现对所述用于装夹薄壁壳体的组合式工装的修复。本发明制造及使用简单，在装夹找正的同时能保证产品安装稳定，受力均匀，加工过程产生的变形小，能够保证薄壁壳体的加工精度，能够在不损伤壳体的前提下，完成对薄壁壳体的装夹及快速找正，能够大大提高材料利用率，降低生产成本。

技术研发人员：张立波;焦永灵;李增辉;龚小林;王兆楠;孟繁瀛;完永东
受保护的技术使用者：西安航天动力机械厂
技术研发日：2017.09.14
技术公布日：2017.12.01