一种用于某筒形交叉零件铣加工的装夹工装及批量应用的制作方法

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种用于某筒形交叉零件铣加工的装夹工装及批量应用。

背景技术：

随着我国航空、航天事业的不断发展，对军工产品的需求量也越来越大，提高生产效率已成为各军工行业一致追求的目标。以某筒形交叉零件为例,如图1所示,该产品主要由长筒和短筒两部分组焊而成,长筒和短筒中心轴线相交形成钝角角度α。短筒镗铣工序主要加工短筒端面和短筒内径，筒体端面要求水平，端面中心距长筒中心有较严的公差要求，筒体内径加工至设计要求直径、深度，短筒内径以长筒外圆为基准有较高的对称度要求。

所述工件原有加工方法如图2所示，采用卧式装夹方法，将工件长筒段放置在v型座，长筒封口端与短筒部位分别用螺杆垫铁支撑，利用定位销对长筒开口端轴向定位，定位后使用压板对工件三个位置分别进行压紧后，在卧式镗床上对短筒相关部位进行加工。此方式主要存在两处弊端：1)采用单件装夹、单件加工方式效率低，不适合批量生产模式；2)定位销在长筒开口端定位，受长筒、短筒组焊精度的影响，每次定位状态不一致，加工前需要对每件工件对刀并调整程序，浪费机床有效加工时间，也降低生产效率。

技术实现要素：

要解决的技术问题：

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种用于某筒形交叉零件铣加工的装夹工装及批量应用，在该工装的辅助下，能够一次完成两件工件的快速定位和紧固，实现筒形交叉零件短筒的高效铣加工，工装可多个联合使用，达到批量加工的效果，大幅提高生产效率，保证产品质量一致性。

本发明的技术方案是：一种用于某筒形交叉零件铣加工的装夹工装，其特征在于：包括底板、v型座、筋板、尾座板、限位板、压板和顶紧块；所示底板位于整个工装的底部，用于支撑各部件；

所述筋板为异性平板结构，三个筋板相互平行、等间距相对且垂直固定于底板上，相邻筋板之间用于安装待加工工件，构成两个相同的安装空间；筋板一端的竖直高度大于另一端，高的一端对应工件的短筒部分，低的一端对应工件的长筒部分；位于中间的筋板顶部开有螺纹孔；

所述v型座为上端开有v型槽的板状结构，垂直设置于相邻筋板之间，用于支撑工件的长筒端；所述v型槽的槽面从v型座一侧板面到另一侧板面向下倾斜，倾斜槽面与工件的长筒端中心轴平行；

所述尾座板是一侧为倾斜壁面的块状结构，其底面平行固定于底板上，倾斜壁面与所述工件的安装空间正对，并位于工件的长筒端口处；所述倾斜壁面垂直于工件的长筒端中心轴，其底边处设置有台阶，所述台阶上表面与倾斜壁面垂直；

所述顶紧块为长方体结构，其中两个相邻壁面贴合放置于尾座板的倾斜壁面和台阶面上；顶紧螺钉通过螺纹穿过所述尾座板，将顶紧块与工件的长筒端口压紧，用于限制工件在加工过程中沿轴向发生位移；

所述限位板为一侧开有两个并列v型槽的平板，其下板面固定于三个筋板的高端顶部，使得两个v型槽正对两个工件安装空间，用于支撑工件的短筒侧壁；同时保证两个v型槽的槽壁垂直于底板；两个v型槽之间开有螺纹孔；

所述压板为条形板结构，设置于工件的外周面，用于压紧工件；多个螺杆分别穿过压板中部与中间筋板、限位板上的螺纹孔配合安装，通过拧紧螺杆实现工件长筒与短筒的定位。

本发明的进一步技术方案是：所述筋板包括第一筋板和第二筋板，第一筋板为上端带有倾斜侧边的平板，第二筋板为上、下边平行的平板，第一筋板的竖直高度小于第二筋板，且并列固定于第二筋板侧边的延伸方向。

本发明的进一步技术方案是：所述第一筋板的倾斜侧边与底板的α-90°。

本发明的进一步技术方案是：所述第一筋板上开有减重孔。

本发明的进一步技术方案是：所述v型座包括第一v型座和第二v型座，第一v型座用于支撑工件长筒开口端的外周面，第二v型座用于支撑工件长筒中段的外周面；所述第一v型座竖直方向是第二v型座的等比缩小，两个v型座的两个v型槽槽面位于同一面内，该面平行与工件长筒的中心轴。

本发明的进一步技术方案是：所述v型座的v型槽槽面向下倾斜角为α-90°。

本发明的进一步技术方案是：所述压板和螺杆的数量均为3个，中间筋板沿长度方向开有两个螺纹孔，两个压板分别通过两个螺杆安装于中间筋板的上方，分别用于压紧工件长筒端口和中部的外周面；第三个压板通过螺杆安装于限位板的外侧，用于压紧工件端筒的外周面。

一种用于某筒形交叉零件铣加工的装夹工装作为某筒形交叉零件批量铣加工的应用，其特征在于：所述装夹工装的底板为长方形平板，相对两侧长边分别与位于外侧的两个所述筋板平行；一侧长边侧面设置有凹槽，另一侧长侧面设置有凸台，所述凸台与凹槽为插入式配合结构；多个所述装夹工装通过底部的插入式配合结构相连，相邻装夹工装的凸台与凹槽均通过螺栓拧紧固定，通过合并能够应用于某筒形交叉零件的批量铣加工。

有益效果

本发明的有益效果在于：

1)定位一致性高，操作方便。在无紧固的作用下，工件自由放置于v型座上，有两个自由度，一是在工件自重影响下沿长筒轴向斜向下运动，二是短筒绕长筒中心轴转动的趋势。常规思路中，为限制工件沿长筒轴向运动，通常将长筒开口端作为定位点，设计限位结构直接限制工件沿长筒轴向斜向下方向的运动。但是，由于焊接误差的存在，每件工件的短筒中心距长筒开口端的距离不一致，以长筒开口端定位需要每次对短筒中心进行重新找正并进行程序调整，定位状态不一致。本发明中，将工件定位基准转移至短筒，利用顶紧块和尾座板的配合使用，使工件短筒与限位板的v形面接触，利用v形结构限制工件短筒沿长筒轴向和绕长筒中心轴转动，达到以短筒为基准定位目的，由于短筒属于机加零件，短筒外圆尺寸一致性高，定位一致性较通常方式有显著提升。此外，顶紧块沿尾座板斜面插入深度不同，可弥补长筒、短筒组焊误差对定位造成的影响，且操作方式简单、高效。

2)装夹、生产效率双提升。通常情况下，使用压板压紧工件，主要有两种方式：一是在压板两端各设置一处紧固螺孔或其它形式连接机构，两端同时施力压紧筒形件；二是在压板一端设置垫块，另一端接触工件，中间合适位置使用螺钉或其它压紧方式利用杠杆原理对工件施加压紧力。本发明中，一次最少装夹两个工件，使用螺钉紧固时，两个工件可互相作为另一件工件的“垫块”，因此使用一个压板可同时完成两件工件的装夹紧固，相较于一次装夹一件工件的情况，增加装夹工件数量的同时提升了装夹效率。实际加工中，由于限位板的双v形定位结构，保证两个工件相对位置尺寸固定，一次对刀完成后，使用程序偏移即可实现两件产品的同时加工，对比单件加工单次找正，提升了机床有效运行比，整体提升了加工效率。

3)本发明在底座上设置了凸台与凹槽的插入式配合结构，多个装夹工装通过底部的插入式配合结构相连，并通过螺栓拧紧固定，通过合并能够应用于某筒形交叉零件的批量铣加工，更好的提升了加工效率。

附图说明

图1是本发明装夹工装所加工工件-某筒形交叉零件示意图；

图2是背景技术中现有某筒形交叉零件的加工装夹示意图；

图3是本发明装夹工装的工装底板示意图；

图4是本发明装夹工装的第一v型座示意图；

图5是本发明装夹工装的第二v型座示意图；

图6是本发明装夹工装的第一筋板示意图；

图7是本发明装夹工装的第二筋板示意图；

图8是本发明装夹工装的尾座板示意图；

图9是本发明装夹工装的限位板示意图；

图10是本发明装夹工装的压板示意图；

图11是本发明装夹工装的螺杆示意图；

图12是本发明装夹工装的顶紧块示意图；

图13是本发明装夹工装的顶紧螺钉示意图；

图14是本发明装夹工装的装配示意图；

图15是本发明装夹工装装配筒形交叉零件的示意图；

附图标记说明：1—底座，2—第一v型座，3—第二v型座，4—第一筋板，5—第二筋板，6—尾座板，7—限位板，8—压板，9—螺杆，10—顶紧块，11—顶紧螺钉，12—工件，13—定位销，14—紧固螺孔，15—垫铁。

具体实施方式

下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图14所示，本发明一种用于某筒形交叉零件批量铣加工的装夹工装，底板、v型座、筋板、尾座板、限位板、压板和顶紧块；所示底板位于整个工装的底部，用于支撑各部件；

参照图6、7所示，所述筋板为异性平板结构，三个筋板相互平行、等间距相对且垂直固定于底板上，相邻筋板之间用于安装待加工工件，构成两个相同的安装空间；包括第一筋板和第二筋板，第一筋板为上端带有倾斜侧边的平板，倾斜侧边与底板的夹角为α-90°。所述第一筋板上开有减重孔。第二筋板为上、下边平行的平板，第一筋板的竖直高度小于第二筋板，且并列固定于第二筋板侧边的延伸方向。其中第二筋板对应工件的短筒部分，第一筋板对应工件的长筒部分；位于中间的筋板顶部开有螺纹孔；

参照图4、5所示，所述v型座包括第一v型座和第二v型座，均为为上端开有v型槽的板状结构，垂直设置于相邻筋板之间，用于支撑工件的长筒端；所述v型槽的槽面从v型座一侧板面到另一侧板面向下倾斜，倾斜槽面与工件的长筒端中心轴平行；第一v型座用于支撑工件长筒开口端的外周面，第二v型座用于支撑工件长筒中段的外周面；所述第一v型座竖直方向是第二v型座的等比缩小，两个v型座的两个v型槽槽面位于同一面内，该面平行与工件长筒的中心轴。所述v型座的v型槽槽面向下倾斜角为α-90°。

参照图8所示，所述尾座板是一侧为倾斜壁面的块状结构，其底面平行固定于底板上，倾斜壁面与所述工件的安装空间正对，并位于工件的长筒端口处；所述倾斜壁面垂直于工件的长筒端中心轴，其底边处设置有台阶，所述台阶上表面与倾斜壁面垂直；

参照图12、13所示，所述顶紧块为长方体结构，其中两个相邻壁面贴合放置于尾座板的倾斜壁面和台阶面上；顶紧螺钉通过螺纹穿过所述尾座板，将顶紧块与工件的长筒端口压紧，用于限制工件在加工过程中沿轴向发生位移；

参照图9所示，所述限位板为一侧开有两个并列v型槽的平板，其下板面固定于三个筋板的高端顶部，使得两个v型槽正对两个工件安装空间，用于支撑工件的短筒侧壁；同时保证两个v型槽的槽壁垂直于底板；两个v型槽之间开有螺纹孔；

参照图10、11所示，所述压板设置于工件的外周面，用于压紧工件；压板和螺杆的数量均为3个，中间筋板沿长度方向开有两个螺纹孔，两个压板分别通过两个螺杆安装于中间筋板的上方，分别用于压紧工件长筒端口和中部的外周面；第三个压板通过螺杆安装于限位板的外侧，用于压紧工件端筒的外周面。

参照图14、15所示，本实施例中工装由底板1、限位板7各1件，第一v型座2、第二v型座3、尾座板6、顶紧块10、顶紧螺钉11各2件，第一筋板4、第二筋板5、压板8、螺杆9各3件组成，其中底板1、第一v型座2、第二v型座3、第一筋板4、第二筋板5、为铸铁件，尾座板6、限位板7、压板8、螺杆9、顶紧块10、顶紧螺钉11为调质态钢件，调质硬度小于产品硬度。

装配步骤：①第一v型座2、第二v型座3、第一筋板4、第二筋板5、尾座板6焊接固定至底板1相应位置；②限位板7焊接固定至第二筋板5上端面；③将3件螺杆9预安装至中间位置的第一筋板4、限位板7中对应螺纹孔；④将3件压板8预安装至对应螺杆9；⑤将2件顶紧螺钉11预安装至顶紧块10螺纹孔中。

实际使用时，首先将整套工装置于铣床工作台合适位置，底板四边由压板压紧，旋转3件压板8至合适位置以不干涉工件装入过程，安装两件工件，长筒分别与第一v型座2、第二v型座3贴合，短筒分别与限位板7的两个v型面贴合，插入两顶紧块10，旋转顶紧螺钉11至顶紧块10将工件顶紧状态，旋转压板8并配合拧紧螺杆9至合适夹紧力，完成装夹过程。

参照图2所示，多套工装联合使用时，将多套工装的底板长边并排，利用底板1两边凸台和凹槽进行定位，用螺钉将两块或多块底板进行连接，实现多套工装连接的效果。工件装夹过程与单套工装步骤相同。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。