圆锥曲面上七星孔的定位加工工装及定位加工方法与流程

本发明涉及一种机械加工工装，特别涉及一种卧式加工中心无法加工的圆锥曲面七星孔的定位加工工装及定位加工方法。

背景技术：

数控五轴联动加工中心是一种科技含量高、精密度高，专门用于加工复杂曲面的机床，工件一次装夹就可完成五面体的加工，还可以对复杂空间曲面进行钻孔、铣削和镗孔等高精度加工。根据五轴联动加工中心的加工特点，对于机械加工中空间曲面零件的加工，通常安排在五轴联动加工中心上完成，由于五轴联动加工中心价格昂贵，一般企业配备数量较少，因此，造成五轴联动加工中心的加工任务大量积压，零件周转迟缓，严重影响到生产进度。在大型圆锥曲面上加工七星孔时，由于七星孔的各中心轴线处于空间不同角度，七星孔中的每个孔的中心轴线是垂直于该孔中心点所在的圆锥曲面上的母线的；若不用五轴联动加工中心进行圆锥曲面上的七星孔加工，而采用卧式加工中心进行七星孔的加工时，由于卧式加工中心只能完成空间三轴的定位加工，就需要通过定位工装来完成。

技术实现要素：

本发明提供了一种圆锥曲面上七星孔的定位加工工装及定位加工方法，解决了用卧式加工中心进行圆锥曲面上的七星孔加工的定位技术问题。

本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的：

一种圆锥曲面上七星孔的定位加工工装，包括被加工的圆锥曲面工件、圆锥曲面形钻模上模板和圆锥曲面形钻模下模板，在圆锥曲面形钻模上模板上通过数控五轴联动加工中心加工有上模板圆锥曲面七星孔，在圆锥曲面形钻模下模板上通过数控五轴联动加工中心加工有下模板圆锥曲面七星孔，上模板圆锥曲面七星孔的各孔的中心轴线与该孔所在曲面的母线垂直，下模板圆锥曲面七星孔的各孔的中心轴线与该孔所在曲面的母线垂直，在上模板圆锥曲面七星孔中设置有上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套，在下模板圆锥曲面七星孔中设置有下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套，在圆锥曲面形钻模上模板与圆锥曲面形钻模下模板之间夹持有被加工的圆锥曲面工件，上模板圆锥曲面七星孔与下模板圆锥曲面七星孔是对应设置的，在上模板圆锥曲面七星孔与下模板圆锥曲面七星孔之间的被加工的圆锥曲面工件上设置有预先加工出的七星直孔，七星直孔的孔径小于下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套的孔径；在上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套中设置有上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套，在下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套中设置有下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套，在上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套的顶面上设置有上斜垫圈，在下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套的下端面上设置有下斜垫圈，双头螺栓的下端依次穿过上斜垫圈、上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套、下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套和下斜垫圈与下压接螺母连接在一起，在双头螺栓的上端连接有上压接螺母，双头螺栓的中心轴线与被加工的圆锥曲面工件的圆锥曲面中心轴线是垂直的。

在上模板圆锥曲面七星孔的七个孔中设置有一个中心孔，另外六个边孔是围绕中心孔设置的。

一种圆锥曲面上七星孔的定位加工方法，包括以下步骤：

第一步、根据被加工的圆锥曲面工件加工圆锥曲面形钻模上模板和圆锥曲面形钻模下模板，使圆锥曲面形钻模上模板与被加工的圆锥曲面工件的外侧面贴合，使圆锥曲面形钻模下模板与被加工的圆锥曲面工件的内侧面贴合；

第二步、通过数控五轴联动加工中心在圆锥曲面形钻模上模板上加工出上模板圆锥曲面七星孔，通过数控五轴联动加工中心在圆锥曲面形钻模下模板上加工出下模板圆锥曲面七星孔；

第三步、将被加工的圆锥曲面工件竖立放置在卧式加工中心的工作台上，用百分表找正工件中心，加工出七个七星直孔，每个七星直孔的中心轴线是垂直于被加工的圆锥曲面工件的圆锥曲面中心轴线的，七星直孔的孔径小于下模板圆锥曲面七星孔的孔径；

第四步、加工出七个上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套，加工出七个下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套，加工出二个上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套，加工出二个下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套，加工出二个上斜垫圈和二个下斜垫圈，加工出四个平垫圈；

第五步、将上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套装入到上模板圆锥曲面七星孔中，将下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套装入到下模板圆锥曲面七星孔中；

第六步、在圆锥曲面形钻模上模板与圆锥曲面形钻模下模板之间夹持被加工的圆锥曲面工件，并使上模板圆锥曲面七星孔与下模板圆锥曲面七星孔对应设置，在两对应设置的上模板圆锥曲面七星孔与下模板圆锥曲面七星孔之间设置有七星直孔；

第七步、选择一个边侧的上模板圆锥曲面七星孔，在该孔中的上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套中套入上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套，在该孔对应的下模板圆锥曲面七星孔中的下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套中套入下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套；取一个双头螺栓，将双头螺栓的下端依次穿过上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套、下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套和下斜垫圈与下压接螺母连接在一起，在双头螺栓的上端连接有上斜垫圈和上压接螺母，使双头螺栓的中心轴线与被加工的圆锥曲面工件的圆锥曲面的中心轴线垂直；

第八步、在与第七步所选择的边侧的上模板圆锥曲面七星孔及中心孔在一条直线上的另一个上模板圆锥曲面七星孔中，重复第七步步骤，完成工装定位工作；

第九步、用布砂轮加工七星孔中的四个边侧的七星孔和中心孔，将七星直孔扩孔，使扩口后的被加工的圆锥曲面工件上的孔径与上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套的孔径相同；

第十步、在上模板圆锥曲面七星孔中的中心孔中的上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套的顶面上设置平垫圈，在下模板圆锥曲面七星孔中的中心孔中的下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套下底面上设置另一平垫圈，将中心双头螺栓的下端依次穿过上模板圆锥曲面七星孔中的中心孔中的上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套、被加工的圆锥曲面工件上的中心孔、下模板圆锥曲面七星孔中的中心孔中的下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套和另一平垫圈后与中心孔下压紧螺母连接在一起，将平垫圈套接在中心双头螺栓的上端后，将中心孔上压紧螺母与中心双头螺栓的上端螺接在一起；

第十一步、将第七步所选择的边侧的上模板圆锥曲面七星孔中的双头螺栓卸掉，并将上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套和下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套取出，用布砂轮加工该七星孔，将七星直孔扩孔，使扩口后的被加工的圆锥曲面工件上的孔径与上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套的孔径相同；

第十二步、在第十一步加工好的上模板圆锥曲面七星孔中的边侧孔中的上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套的顶面上设置第三平垫圈，在下模板圆锥曲面七星孔中的中心孔中的下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套下底面上设置第四平垫圈，将边侧双头螺栓的下端依次穿过上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套、被加工的圆锥曲面工件上的边侧孔、下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套和第四平垫圈后与边侧下压紧螺母连接在一起，将第三平垫圈套接在边侧双头螺栓的上端后，将边侧上压紧螺母与边侧双头螺栓的上端螺接在一起；

第十三步、将第八步所选择的边侧的上模板圆锥曲面七星孔中的双头螺栓卸掉，并将上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套和下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套取出，用布砂轮加工该七星孔，将七星直孔扩孔，使扩口后的被加工的圆锥曲面工件上的孔径与上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套的孔径相同；

第十四步、卸掉第十步设置的中心双头螺栓和第十二步设置的边侧双头螺栓，取下圆锥曲面形钻模上模板和圆锥曲面形钻模下模板，完成圆锥曲面上七星孔的定位加工。

本发明通过钻模本体的曲面和定位轴将工件和工装进行定位和固定，确保定位准确，有效解决了空间角度七星孔也可以采用其它方法来加工的问题；该工装结构简单，操作方便，制造成本低，特别适合于大批量生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明在俯视方向上的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明：

一种圆锥曲面上七星孔的定位加工工装，包括被加工的圆锥曲面工件11、圆锥曲面形钻模上模板1和圆锥曲面形钻模下模板2，在圆锥曲面形钻模上模板1上通过数控五轴联动加工中心加工有上模板圆锥曲面七星孔12，在圆锥曲面形钻模下模板2上通过数控五轴联动加工中心加工有下模板圆锥曲面七星孔15，上模板圆锥曲面七星孔12的各孔的中心轴线与该孔所在曲面的母线垂直，下模板圆锥曲面七星孔15的各孔的中心轴线与该孔所在曲面的母线垂直，在上模板圆锥曲面七星孔12中设置有上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4，在下模板圆锥曲面七星孔15中设置有下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17，在圆锥曲面形钻模上模板1与圆锥曲面形钻模下模板2之间夹持有被加工的圆锥曲面工件11，上模板圆锥曲面七星孔12与下模板圆锥曲面七星孔15是对应设置的，在上模板圆锥曲面七星孔12与下模板圆锥曲面七星孔15之间的被加工的圆锥曲面工件11上设置有预先加工出的七星直孔16，七星直孔16的孔径小于下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17的孔径；在上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4中设置有上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套3，在下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17中设置有下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套18，在上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套3的顶面上设置有上斜垫圈8，在下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套18的下端面上设置有下斜垫圈13，双头螺栓10的下端依次穿过上斜垫圈8、上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套3、下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套18和下斜垫圈13与下压接螺母14连接在一起，在双头螺栓10的上端连接有上压接螺母9，双头螺栓10的中心轴线与被加工的圆锥曲面工件11的圆锥曲面中心轴线是垂直的，上斜垫圈8和下斜垫圈13均是斜面的，将它们对称设置与圆锥曲面配合后，才能使双头螺栓10的中心轴线与被加工的圆锥曲面工件11的圆锥曲面中心轴线垂直。

在上模板圆锥曲面七星孔12的七个孔中设置有一个中心孔，另外六个边孔是围绕中心孔设置的。

一种圆锥曲面上七星孔的定位加工方法，包括以下步骤：

第一步、根据被加工的圆锥曲面工件11加工圆锥曲面形钻模上模板1和圆锥曲面形钻模下模板2，使圆锥曲面形钻模上模板1与被加工的圆锥曲面工件11的外侧面贴合，使圆锥曲面形钻模下模板2与被加工的圆锥曲面工件11的内侧面贴合；

第二步、通过数控五轴联动加工中心在圆锥曲面形钻模上模板1上加工出上模板圆锥曲面七星孔12，通过数控五轴联动加工中心在圆锥曲面形钻模下模板2上加工出下模板圆锥曲面七星孔15；

第三步、将被加工的圆锥曲面工件11竖立放置在卧式加工中心的工作台上，用百分表找正工件中心，加工出七个七星直孔16，每个七星直孔16的中心轴线是垂直于被加工的圆锥曲面工件11的圆锥曲面中心轴线的，七星直孔16的孔径小于下模板圆锥曲面七星孔15的孔径；

第四步、加工出七个上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4，加工出七个下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17，加工出二个上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套3，加工出二个下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套18，加工出二个上斜垫圈8和二个下斜垫圈13，加工出四个平垫圈5；

第五步、将上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4装入到上模板圆锥曲面七星孔12中，将下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17装入到下模板圆锥曲面七星孔15中；

第六步、在圆锥曲面形钻模上模板1与圆锥曲面形钻模下模板2之间夹持被加工的圆锥曲面工件11，并使上模板圆锥曲面七星孔12与下模板圆锥曲面七星孔15对应设置，在两对应设置的上模板圆锥曲面七星孔12与下模板圆锥曲面七星孔15之间设置有七星直孔16；

第七步、选择一个边侧的上模板圆锥曲面七星孔12，在该孔中的上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4中套入上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套3，在该孔对应的下模板圆锥曲面七星孔15中的下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17中套入下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套18；取一个双头螺栓10，将双头螺栓10的下端依次穿过上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套3、下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套18和下斜垫圈13与下压接螺母14连接在一起，在双头螺栓10的上端连接有上斜垫圈8和上压接螺母9，使双头螺栓10的中心轴线与被加工的圆锥曲面工件11的圆锥曲面的中心轴线垂直；

第八步、在与第七步所选择的边侧的上模板圆锥曲面七星孔12及中心孔在一条直线上的另一个上模板圆锥曲面七星孔12中，重复第七步步骤，完成工装定位工作；

第九步、用布砂轮加工七星孔中的四个边侧的七星孔和中心孔，将七星直孔16扩孔，使扩口后的被加工的圆锥曲面工件11上的孔径与上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4的孔径相同；

第十步、在上模板圆锥曲面七星孔12中的中心孔中的上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4的顶面上设置平垫圈5，在下模板圆锥曲面七星孔15中的中心孔中的下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17下底面上设置另一平垫圈5，将中心双头螺栓7的下端依次穿过上模板圆锥曲面七星孔12中的中心孔中的上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4、被加工的圆锥曲面工件11上的中心孔、下模板圆锥曲面七星孔15中的中心孔中的下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17和另一平垫圈5后与中心孔下压紧螺母连接在一起，将平垫圈5套接在中心双头螺栓7的上端后，将中心孔上压紧螺母6与中心双头螺栓7的上端螺接在一起；

第十一步、将第七步所选择的边侧的上模板圆锥曲面七星孔12中的双头螺栓10卸掉，并将上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套3和下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套18取出，用布砂轮加工该七星孔，将七星直孔16扩孔，使扩口后的被加工的圆锥曲面工件11上的孔径与上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4的孔径相同；

第十二步、在第十一步加工好的上模板圆锥曲面七星孔12中的边侧孔中的上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4的顶面上设置第三平垫圈5，在下模板圆锥曲面七星孔15中的中心孔中的下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17下底面上设置第四平垫圈5，将边侧双头螺栓的下端依次穿过上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4、被加工的圆锥曲面工件11上的边侧孔、下模板圆锥曲面七星孔大固定钻套17和第四平垫圈5后与边侧下压紧螺母连接在一起，将第三平垫圈5套接在边侧双头螺栓的上端后，将边侧上压紧螺母与边侧双头螺栓的上端螺接在一起；

第十三步、将第八步所选择的边侧的上模板圆锥曲面七星孔12中的双头螺栓10卸掉，并将上模板圆锥曲面七星孔小固定钻套3和下模板圆锥曲面七星孔小固定钻套18取出，用布砂轮加工该七星孔，将七星直孔16扩孔，使扩口后的被加工的圆锥曲面工件11上的孔径与上模板圆锥曲面七星孔大固定钻套4的孔径相同；

第十四步、卸掉第十步设置的中心双头螺栓7和第十二步设置的边侧双头螺栓，取下圆锥曲面形钻模上模板1和圆锥曲面形钻模下模板2，完成圆锥曲面上七星孔的定位加工；将圆锥曲面形钻模上模板（1）和圆锥曲面形钻模下模板2取下后，再装到下一个被加工的圆锥曲面工件11上，依次反复操作，完成对批量工件的加工，节省了昂贵的数控五轴联动加工中心的加工费用。