一种面向零件多面加工的换搭压板工装及其使用方法与流程

本申请属于机械加工领域，具体而言是一种面向零件多面加工的换搭压板工装及其使用方法。

背景技术：

随着航空技术的发展，现代飞机机动性能、飞行性能、寿命和低制造成本等性能指标不断提高，航空结构件已逐渐向大型化、整体化、薄壁化、复杂化等方向发展，结构件呈现复杂化特点的同时精度要求显著提升。

如附图1所示，典型复杂整体飞机结构件具有5面槽腔特征以及曲面型面特征，零件结构开敞性差，并且多为曲面，缺少稳定可靠的装夹定位基准，按照传统方案加工存在以下问题：

该类复杂零件数控加工过程需要进行反复装夹定位，加工基准变换频繁，过程中基准误差累积导致零件加工精度差；

加工工序繁琐、零件流转周期长导致零件生产周期长；

加工过程操作工人装夹、找基准等人工干预过程多，质量风险受工人技能水平影响较大。

典型飞机复杂结构件加工过程工序繁琐，接刀台阶和表面残留较多，表面加工质量和形位精度难以保证，存在加工效率低、质量稳定性差、成本高等诸多不利因素，其加工技术已成为当前制约飞机研制周期和批量生产的重要问题之一。

因此，针对具有型面和多面槽腔结构的飞机复杂结构件数控加工过程装夹定位复杂、加工效率和精度较低的问题，现有加工工艺方案已经无法满足当前加工需求，亟需高精度高效数控加工工艺方法来提高零件加工质量和效率。

技术实现要素：

为了解决具有型面和多面槽腔结构的飞机复杂结构件数控加工过程装夹定位复杂、加工效率和精度较低的问题，本申请提出一种可以实现零件5面结构特征在一个工序数控精加工到位，有效减少生产周期并提高零件加工质量的面向零件多面加工的换搭压板工装及其使用方法。

为实现上述目的，本申请所采用的技术方案如下：

一种面向零件多面加工的换搭压板工装，其特征在于：包括工装主体和可换搭压板组件，所述可换搭压板组件固定在所述工装主体上；

所述可换搭压板组件包括c型压板，所述c型压板一端设置有与压板螺钉配合使用螺纹孔，压板螺钉一端为螺母结构，压板螺钉另一端安装橡胶材质的螺钉帽，增加压紧状态的可靠性并防止在零件上产生压痕。

c型压板另一端设置有弧形压紧面，弧形压紧面上粘贴有布材质的压板垫。防止在零件结构上产生压痕。

所述工装主体包括有工装基体，所述工装基体的上表面设置有零件定位面，所述工装基体的中部设置有减重槽，上部设置有避让槽和工艺凸台定位面；避让槽上端分布设置压板定位槽，工装基体上端左右两侧设置有压板槽。

工装基体通过销子与机床工作台上的键槽配合，定位工装在机床上的安装位置，并使用螺钉或压板压紧工装，零件定位面为曲面结构，零件定位面上设置有避让孔，工艺凸台定位面分布设置在工装四个角上，工艺凸台定位面与工艺凸台通过定位销和螺钉配合使用。

一种面向零件多面加工的换搭压板工装的使用方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步：零件毛坯为板材结构，在毛坯上下两面钻定位孔、压紧孔和锪窝，用于零件定位装夹；

第二步：分别粗加工零件上下两面，留有精加工余量，此时零件侧面槽腔等开敞性差的区域未加工；

第三步：修基准，精加工零件型面到位，修工艺凸台定位面；

第四步：以零件型面和工装上的零件定位面配合、定位销和零件工艺凸台定位孔定位零件，使用螺钉和可换搭压板组件装夹零件，立卧转换加工零件5面槽腔结构，有c型压板干涉的槽腔暂不加工。

第五步：更换c型压板位置安装在已精加工到位的槽腔位置，立卧转换加工零件剩余槽腔结构，完成零件整体精加工。

进一步地，第四步具体为：

首先使用销子和机床工作台键槽配合定位工装在工作台上的位置，调整位置满足加工要求后使用螺钉或者压板压紧工装；将第三步中加工形成零件型面与工装上端的零件定位面配合，零件工艺凸台定位面与工装上的凸台定位面配合，使用定位销和定位孔实现定位，如附图1所示，使用螺钉压紧零件之后，使用可换搭压板组件压紧零件侧面槽腔位置，其中压板螺钉和螺钉帽位于工装上压板定位槽位置，左右两端分别使用一组可换搭压板组件压紧，带压板垫的一端位于工装的压板槽内，压板螺钉和螺钉帽压紧零件表面，进行立卧转换数控加工零件面槽腔到位，为防止干涉，搭压板位置的槽腔结构在此装夹状态时不加工，拆除零件左右两端头的可换搭压板组件，完成零件两端头槽腔的数控加工，完成加工后再安装上左右两端头的可换搭压板组件。

进一步地，第五步具体为：

更换可换搭压板组件的安装位置，如附图2所示，安装在已精加工到位的槽腔位置，其中压板螺钉和螺钉帽位于工装上压板定位槽位置，进行立卧转换加工零件剩余槽腔结构，完成零件整体精加工。

本申请的有益效果是：

本申请提出的面向零件多面加工的换搭压板工装及其使用方法，可以改变多面零件需要多次装夹才能完成零件各面结构加工的模式，避免因为反复装夹定位造成的加工基准误差积累、加工工序繁琐、加工周期长和质量风险高的问题，可以实现零件5面结构特征在同一装夹状态和定位基准情况下加工完成，即实现零件多面结构在一个工序数控精加工到位，有效减少生产周期并提高零件加工精度。

附图说明

图1是零件装夹定位状态示意图。

图2是零件装夹换搭压板示意图。

图3是工装结构示意图。

图4是c型压板结构示意图。

图5是工装结构主视图。

图6是工装结构俯视图。

图7是工装结构左视图。

图中：1-工装基体，2-减重槽，3-避让槽，4-工艺凸台，5-具有型面以及多面槽腔结构的零件，6-螺钉，7-压板螺钉，8-c型压板，9-销子，10-零件定位面，11-避让孔，12-定位销，13-凸台定位面，14-螺钉帽，15-压板垫，16-压板定位槽，17-压板槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但本发明专利并不限于本实例。

实施例1

一种面向零件多面加工的换搭压板工装，其包括工装主体和可换搭压板组件，所述可换搭压板组件固定在所述工装主体上；

所述可换搭压板组件包括c型压板8，所述c型压板8一端设置有与压板螺钉7配合使用螺纹孔，压板螺钉7一端为螺母结构，压板螺钉7另一端安装橡胶材质的螺钉帽14，增加压紧状态的可靠性并防止在零件上产生压痕。

c型压板8另一端设置有弧形压紧面，弧形压紧面上粘贴有布材质的压板垫15。防止在零件结构上产生压痕。

所述工装主体包括有工装基体1，所述工装基体1的上表面设置有零件定位面10，所述工装基体1的中部设置有减重槽2，上部设置有避让槽3和工艺凸台4定位面13；避让槽3上端分布设置压板定位槽16，工装基体1上端左右两侧设置有压板槽17。

工装基体1通过销子9与机床工作台上的键槽配合，定位工装在机床上的安装位置，并使用螺钉6或压板压紧工装，零件定位面10为曲面结构，零件定位面10上设置有避让孔11，工艺凸台4定位面13分布设置在工装四个角上，工艺凸台4定位面13与工艺凸台4通过定位销12和螺钉6配合使用。

实施例2

一种面向零件多面加工的换搭压板工装的使用方法，

第一步：零件毛坯为板材结构，在毛坯上下两面钻定位孔、压紧孔和锪窝，用于零件定位装夹；

第二步：分别粗加工零件上下两面，留有精加工余量，此时零件侧面槽腔等开敞性差的区域未加工；

第三步：修基准，精加工零件型面到位，修工艺凸台4定位面13；

第四步：以零件型面和工装上的零件定位面10配合、定位销12和零件工艺凸台4定位孔定位零件，使用螺钉6和可换搭压板组件装夹零件，立卧转换加工零件5面槽腔结构，有c型压板8干涉的槽腔暂不加工。

第五步：更换c型压板8位置安装在已精加工到位的槽腔位置，立卧转换加工零件剩余槽腔结构，完成零件整体精加工。

进一步地，第四步具体为：

首先使用销子9和机床工作台键槽配合定位工装在工作台上的位置，调整位置满足加工要求后使用螺钉6或者压板压紧工装；将第三步中加工形成零件型面与工装上端的零件定位面10配合，零件工艺凸台4定位面13与工装上的凸台定位面13配合，使用定位销12和定位孔实现定位，如附图1所示，使用螺钉6压紧零件之后，使用可换搭压板组件压紧零件侧面槽腔位置，其中压板螺钉7和螺钉帽14位于工装上压板定位槽16位置，左右两端分别使用一组可换搭压板组件压紧，带压板垫15的一端位于工装的压板槽17内，压板螺钉7和螺钉帽14压紧零件表面，进行立卧转换数控加工零件面槽腔到位，为防止干涉，搭压板位置的槽腔结构在此装夹状态时不加工，拆除零件左右两端头的可换搭压板组件，完成零件两端头槽腔的数控加工，完成加工后再安装上左右两端头的可换搭压板组件。

进一步地，第五步具体为：

更换可换搭压板组件的安装位置，如附图2所示，安装在已精加工到位的槽腔位置，其中压板螺钉7和螺钉帽14位于工装上压板定位槽16位置，进行立卧转换加工零件剩余槽腔结构，完成零件整体精加工。

实施例3

一种面向零件多面加工的换搭压板工装，其特征在于：包括工装主体和可换搭压板组件，所述可换搭压板组件固定在所述工装主体上；

所述可换搭压板组件包括c型压板8，所述c型压板8一端设置有与压板螺钉7配合使用螺纹孔，压板螺钉7一端为螺母结构，压板螺钉7另一端安装橡胶材质的螺钉帽14，增加压紧状态的可靠性并防止在零件上产生压痕。

c型压板8另一端设置有弧形压紧面，弧形压紧面上粘贴有布材质的压板垫15。防止在零件结构上产生压痕。

所述工装主体包括有工装基体1，所述工装基体1的上表面设置有零件定位面10，所述工装基体1的中部设置有减重槽2，上部设置有避让槽3和工艺凸台4定位面13；避让槽3上端分布设置压板定位槽16，工装基体1上端左右两侧设置有压板槽17。

工装基体1通过销子9与机床工作台上的键槽配合，定位工装在机床上的安装位置，并使用螺钉6或压板压紧工装，零件定位面10为曲面结构，零件定位面10上设置有避让孔11，工艺凸台4定位面13分布设置在工装四个角上，工艺凸台4定位面13与工艺凸台4通过定位销12和螺钉6配合使用。

一种面向零件多面加工的换搭压板工装的使用方法，

第一步：零件毛坯为板材结构，在毛坯上下两面钻定位孔、压紧孔和锪窝，用于零件定位装夹；

第二步：分别粗加工零件上下两面，留有精加工余量，此时零件侧面槽腔等开敞性差的区域未加工；

第三步：修基准，精加工零件型面到位，修工艺凸台4定位面13；

第四步：以零件型面和工装上的零件定位面10配合、定位销12和零件工艺凸台4定位孔定位零件，使用螺钉6和可换搭压板组件装夹零件，立卧转换加工零件5面槽腔结构，有c型压板8干涉的槽腔暂不加工。

第五步：更换c型压板8位置安装在已精加工到位的槽腔位置，立卧转换加工零件剩余槽腔结构，完成零件整体精加工。

进一步地，第四步具体为：

首先使用销子9和机床工作台键槽配合定位工装在工作台上的位置，调整位置满足加工要求后使用螺钉6或者压板压紧工装；将第三步中加工形成零件型面与工装上端的零件定位面10配合，零件工艺凸台4定位面13与工装上的凸台定位面13配合，使用定位销12和定位孔实现定位，如附图1所示，使用螺钉6压紧零件之后，使用可换搭压板组件压紧零件侧面槽腔位置，其中压板螺钉7和螺钉帽14位于工装上压板定位槽16位置，左右两端分别使用一组可换搭压板组件压紧，带压板垫15的一端位于工装的压板槽17内，压板螺钉7和螺钉帽14压紧零件表面，进行立卧转换数控加工零件面槽腔到位，为防止干涉，搭压板位置的槽腔结构在此装夹状态时不加工，拆除零件左右两端头的可换搭压板组件，完成零件两端头槽腔的数控加工，完成加工后再安装上左右两端头的可换搭压板组件。

进一步地，第五步具体为：

更换可换搭压板组件的安装位置，如附图2所示，安装在已精加工到位的槽腔位置，其中压板螺钉7和螺钉帽14位于工装上压板定位槽16位置，进行立卧转换加工零件剩余槽腔结构，完成零件整体精加工。

本申请提出的面向零件多面加工的换搭压板工装及其使用方法，可以改变多面零件需要多次装夹才能完成零件各面结构加工的模式，避免因为反复装夹定位造成的加工基准误差积累、加工工序繁琐、加工周期长和质量风险高的问题，可以实现零件5面结构特征在同一装夹状态和定位基准情况下加工完成，即实现零件多面结构在一个工序数控精加工到位，有效减少生产周期并提高零件加工精度。

实施例4

本发明提出了一种面向零件多面加工的换搭压板工装，主要由工装主体、可换搭压板组件以及螺钉6等连接部件组成。

工装主体包括工装基体1、避让槽3、减重槽2、零件定位面10、工艺凸台定位面13、压板定位槽16、定位销12、压板槽17。

工装基体1通过销子9与机床工作台上的键槽配合，定位工装在机床上的安装位置，使用螺钉6或压板压紧工装。工装基体1上开有减重槽3，在保证工装刚性的条件下较大幅度地减少工装重量，方面操作人员吊装工装。

在工装上端靠近零件装夹区域，四面均设置有避让槽3，增强工装开敞性，防止机床卧式加工零件侧面结构时刀套和机床主轴结构与工装发生碰撞。在避让槽3上端分布设置压板定位槽16，用于装夹时可换搭压板位置的定位，防止压板安装位置偏差导致碰撞问题产生。在工装上端左右两侧设置有压板槽17，保证左右两端换搭压板时有足够的装夹位置。

工装上端结构设置有零件定位面10和工艺凸台定位面13，零件定位面10为曲面结构，与零件型面一致，用于零件精加工定位，零件定位面上设置有避让孔11，防止钻零件腹板孔时，钻头同时钻削零件和工装导致加工过程不稳定，影响孔加工质量；工艺凸台定位面13分布设置在工装四个角上，具有压紧孔和定位孔结构，用于与零件工艺凸台配合使用，并使用定位销12定位和螺钉6压紧。

可换搭压板组件包括c型压板8、压板螺钉7、螺钉帽14、压板垫15。c型压板8是可换搭压板组件的主体，一端设置有螺纹孔，与压板螺钉7配合使用，另一端设置有弧形压紧面，压紧面上粘贴布材质的压板垫15，防止在零件结构上产生压痕。压板螺钉7一端为螺母结构，另一端安装橡胶材质的螺钉帽14，增加压紧状态的可靠性并防止在零件上产生压痕。

本发明还提供了一种具有型面以及多面槽腔结构零件5的装夹定位和多工位立卧转换数控加工方法，实现零件5面结构特征在一个工序数控精加工到位，一个实例的具体技术方案如下所示：

第一步：零件毛坯为板材结构，在毛坯上下两面钻定位孔、压紧孔和锪窝，用于零件定位装夹。

第二步：分别粗加工零件上下两面，留有精加工余量，此时零件侧面槽腔等开敞性差的区域未加工。

第三步：修基准，精加工零件型面到位，修工艺凸台定位面。

第四步：安装本发明提供的工装、定位装夹零件、进行数控精加工。首先使用销子9和机床工作台键槽配合定位工装在工作台上的位置，调整位置满足加工要求后使用螺钉6或者压板压紧工装。将第三步中加工形成零件型面与工装上端的零件定位面10配合，零件工艺凸台定位面与工装上的凸台定位面13配合，使用定位销12和定位孔实现定位。如附图1所示，使用螺钉6压紧零件之后，使用可换搭压板组件压紧零件侧面槽腔位置，其中压板螺钉7和螺钉帽14位于工装上压板定位槽16位置，左右两端分别使用一组可换搭压板组件压紧，带压板垫15的一端位于工装的压板槽内，压板螺钉7和螺钉帽14压紧零件表面。进行立卧转换数控加工零件5面槽腔到位，为防止干涉，搭压板位置的槽腔结构在此装夹状态时不加工。拆除零件左右两端头的可换搭压板组件，完成零件两端头槽腔的数控加工，完成加工后再安装上左右两端头的可换搭压板组件。

第五步：换搭压板，完成零件剩余结构精加工。更换可换搭压板组件的安装位置，如附图2所示，安装在已精加工到位的槽腔位置，其中压板螺钉7和螺钉帽14位于工装上压板定位槽16位置。进行立卧转换加工零件剩余槽腔结构，完成零件整体精加工。