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CN103921070B - 直升机机身上部半框的加工方法及真空吸附夹具 - Google Patents

直升机机身上部半框的加工方法及真空吸附夹具 Download PDF

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Abstract

本发明属于机械加工技术，涉及对直升机机身上部半框加工方法的改进和真空吸附夹具。本发明的加工步骤是：制造机身上部半框的毛坯；加工机身上部半框的下表面(5)；加工机身上部半框的上表面(2)；加工机身上部半框的侧面(1)。本发明的真空吸附夹具，其特征在于：它由一个内部带有真空吸附机构的夹具体(9)、左定位销(12)、右定位销(13)和压紧螺栓组成。本发明解决了加工时零件变形量大、零件的轮廓度、壁厚和腹板尺寸难保证的难题，提高了加工合格率和加工效率。

Description

直升机机身上部半框的加工方法及真空吸附夹具
技术领域
本发明属于机械加工技术，涉及对直升机机身上部半框加工方法的改进和真空吸附夹具。
背景技术
某型直升机一种机身上部半框的结构参见图1和图2，该机身上部半框的俯视轮廓形状为弓形，该机身上部半框的侧面1为平面和曲面连接组成复杂型面，该机身上部半框的上表面2上带有由横竖加强筋构成的框，框的底面为腹板，在机身上部半框的上表面2上有左定位孔3和右定位孔4，还有其他的凸台结构和通孔结构，该机身上部半框的下表面5为平面。目前的加工方案是：采用五轴联动数控机床进行加工，第一步、下料；第二步、加工机身上部半框的下表面5：加工时将机身上部半框的上表面2放在五轴联动数控机床的工作台上，用压板压紧机身上部半框的下表面5，然后加工机身上部半框的下表面5；第三步、加工机身上部半框的上表面2：将毛坯翻转180度，将机身上部半框的下表面5放在五轴联动数控机床的工作台上，用压板压紧机身上部半框的上表面2，然后加工机身上部半框的上表面2；第四步、加工机身上部半框的侧面1。其缺点是：零件变形量大、零件的轮廓度、壁厚和腹板尺寸难保证，合格率和加工效率低。
发明内容
本发明的目的是：提出一种改进的直升机机身上部半框的加工方法和真空吸附夹具，以便解决加工时零件变形量大、零件的轮廓度、壁厚和腹板尺寸难保证的难题，提高加工合格率和加工效率。
本发明的技术方案是：直升机机身上部半框的加工方法，该机身上部半框的俯视轮廓形状为弓形，该机身上部半框的侧面1为平面和曲面连接组成复杂型面，该机身上部半框的上表面2上带有由横竖加强筋构成的框，框的底面为腹板，在机身上部半框的上表面2上有左定位孔3和右定位孔4，还有其他的凸台结构和通孔结构，该机身上部半框的下表面5为平面，其特征在于，采用五轴联动数控机床加工机身上部半框，加工的步骤是：
1、制造机身上部半框的毛坯：采用板料下料形成矩形毛料，在毛料长度方向的两端加工出左定位孔3和右定位孔4，建立三维坐标系，以右定位孔4的中心点为原点，以过左定位孔3和右定位孔4中心点的直线为X轴，正方向朝向左定位孔3，Y轴的正方向向后，Z轴的正方向向上；按照机身上部半框的俯视轮廓加工出毛坯侧面8的轮廓，毛坯侧面8的轮廓按照机身上部半框的理论轮廓外延60mm～100mm，然后沿毛坯侧面8的轮廓加工出压紧用的螺栓过孔7，螺栓过孔7位于毛坯6的外延部分上，沿毛坯6的俯视轮廓均布；
2、加工机身上部半框的下表面5：将毛坯6的上表面向下安放在五轴联动数控工作台上的真空吸附夹具的吸附面上，将左定位销12插入左定位孔3内定位，将右定位销13插入右定位孔4内定位，将压紧螺栓穿过毛坯6上的螺栓过孔7拧进真空吸附夹具凸台10上的螺纹孔内，将毛坯6的边缘固定在真空吸附夹具的凸台10上，此时，毛坯6的上表面和真空吸附夹具的吸附面贴合，打开真空泵将毛坯6的上表面真空吸附夹紧；按照图纸要求对毛坯的下表面进行粗加工和精加工，使之成为机身上部半框的下表面5；
3、加工机身上部半框的上表面2：卸下毛坯6并翻转180度，将毛坯6的下表面向下安放在五轴联动数控工作台上的真空吸附夹具的吸附面上，将左定位销12插入左定位孔3内定位，将右定位销13插入右定位孔4内定位，将压紧螺栓穿过毛坯6上的螺栓过孔7拧进真空吸附夹具凸台10上的螺纹孔内，将毛坯6的边缘固定在真空吸附夹具的凸台10上，此时，毛坯6的下表面和真空吸附夹具的吸附面贴合，打开真空泵将毛坯6的上表面真空吸附夹紧；按照图纸要求对毛坯的上表面进行粗加工和精加工，使之成为机身上部半框的上表面2；
4、加工机身上部半框的侧面1：按照图纸要求加工机身上部半框的侧面1,刀具从机身上部半框的侧面1和压紧螺栓之间切过，直到将毛坯6的外延部分切除为止，形成机身上部半框。
用于加工机身上部半框的真空吸附夹具，其特征在于：它由一个内部带有真空吸附机构的夹具体9、左定位销12、右定位销13和压紧螺栓组成，在夹具体9上表面上有一个凸台10，凸台10的侧面11的轮廓和毛坯6侧面8的轮廓相同，凸台10的上表面为平面，在凸台10的上表面上有左右两个夹具定位孔，夹具左定位孔的位置与机身上部半框的左定位孔的位置对应并且孔径相同，夹具右定位孔的位置与机身上部半框的右定位孔的位置对应并且孔径相同，在凸台10上沿俯视轮廓右均布的了螺纹孔15，螺纹孔15的数量与毛坯6上螺栓过孔7的数量相同并且位置对应，每个螺纹孔15有一个压紧螺栓；当毛坯6在夹具体9上定位时，左定位销12穿过定位孔3后插在夹具左定位孔内并保持间隙配合，右定位销13穿过定位孔4后插在夹具右定位孔内并保持间隙配合，毛坯6上机身上部半框对应的部分与凸台10上真空吸附机构的吸附面贴合。
本发明的优点是：提出了一种改进的直升机机身上部半框的加工方法和真空吸附夹具，解决了加工时零件变形量大、零件的轮廓度、壁厚和腹板尺寸难保证的难题，提高了加工合格率和加工效率。经试验证明，本发明的加工合格率提高了90%以上，加工效率提高了50%以上。
附图说明
图1是型直升机一种机身上部半框的结构示意图。
图2是图1的后视图。
图3是机身上部半框的毛坯的结构示意图。
图4是真空吸附夹具的结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1至图4，直升机机身上部半框的加工方法，该机身上部半框的俯视轮廓形状为弓形，该机身上部半框的侧面1为平面和曲面连接组成复杂型面，该机身上部半框的上表面2上带有由横竖加强筋构成的框，框的底面为腹板，在机身上部半框的上表面2上有左定位孔3和右定位孔4，还有其他的凸台结构和通孔结构，该机身上部半框的下表面5为平面，其特征在于，采用五轴联动数控机床加工机身上部半框，加工的步骤是：
1、制造机身上部半框的毛坯：采用板料下料形成矩形毛料，在毛料长度方向的两端加工出左定位孔3和右定位孔4，建立三维坐标系，以右定位孔4的中心点为原点，以过左定位孔3和右定位孔4中心点的直线为X轴，正方向朝向左定位孔3，Y轴的正方向向后，Z轴的正方向向上；按照机身上部半框的俯视轮廓加工出毛坯侧面8的轮廓，毛坯侧面8的轮廓按照机身上部半框的理论轮廓外延60mm～100mm，然后沿毛坯侧面8的轮廓加工出压紧用的螺栓过孔7，螺栓过孔7位于毛坯6的外延部分上，沿毛坯6的俯视轮廓均布；
2、加工机身上部半框的下表面5：将毛坯6的上表面向下安放在五轴联动数控工作台上的真空吸附夹具的吸附面上，将左定位销12插入左定位孔3内定位，将右定位销13插入右定位孔4内定位，将压紧螺栓穿过毛坯6上的螺栓过孔7拧进真空吸附夹具凸台10上的螺纹孔内，将毛坯6的边缘固定在真空吸附夹具的凸台10上，此时，毛坯6的上表面和真空吸附夹具的吸附面贴合，打开真空泵将毛坯6的上表面真空吸附夹紧；按照图纸要求对毛坯的下表面进行粗加工和精加工，使之成为机身上部半框的下表面5；
3、加工机身上部半框的上表面2：卸下毛坯6并翻转180度，将毛坯6的下表面向下安放在五轴联动数控工作台上的真空吸附夹具的吸附面上，将左定位销12插入左定位孔3内定位，将右定位销13插入右定位孔4内定位，将压紧螺栓穿过毛坯6上的螺栓过孔7拧进真空吸附夹具凸台10上的螺纹孔内，将毛坯6的边缘固定在真空吸附夹具的凸台10上，此时，毛坯6的下表面和真空吸附夹具的吸附面贴合，打开真空泵将毛坯6的上表面真空吸附夹紧；按照图纸要求对毛坯的上表面进行粗加工和精加工，使之成为机身上部半框的上表面2；
4、加工机身上部半框的侧面1：按照图纸要求加工机身上部半框的侧面1,刀具从机身上部半框的侧面1和压紧螺栓之间切过，直到将毛坯6的外延部分切除为止，形成机身上部半框。
用于加工机身上部半框的真空吸附夹具，其特征在于：它由一个内部带有真空吸附机构的夹具体9、左定位销12、右定位销13和压紧螺栓组成，在夹具体9上表面上有一个凸台10，凸台10的侧面11的轮廓和毛坯6侧面8的轮廓相同，凸台10的上表面为平面，在凸台10的上表面上有左右两个夹具定位孔，夹具左定位孔的位置与机身上部半框的左定位孔的位置对应并且孔径相同，夹具右定位孔的位置与机身上部半框的右定位孔的位置对应并且孔径相同，在凸台10上沿俯视轮廓右均布的了螺纹孔15，螺纹孔15的数量与毛坯6上螺栓过孔7的数量相同并且位置对应，每个螺纹孔15有一个压紧螺栓；当毛坯6在夹具体9上定位时，左定位销12穿过定位孔3后插在夹具左定位孔内并保持间隙配合，右定位销13穿过定位孔4后插在夹具右定位孔内并保持间隙配合，毛坯6上机身上部半框对应的部分与凸台10上真空吸附机构的吸附面贴合。
真空吸附夹具内部的真空吸附机构的结构为公知结构。真空吸附夹具的使用方法是：将真空吸附机构的抽气嘴与真空泵连通，将毛坯6在真空吸附夹具上定位后，真空吸附机构与毛坯6的贴合面之间有密封装置，当开动真空泵后，毛坯6和真空吸附机构的吸附面之间形成负压，将毛坯6吸紧在真空吸附机构的吸附面上。
实施例1
某型直升机机身上部半框的加工方法，加工的步骤是：
1、制造机身上部半框的毛坯：采用板料下料形成矩形毛料，在毛料长度方向的两端加工出左定位孔3和右定位孔4，建立三维坐标系，以右定位孔4的中心点为原点，以过左定位孔3和右定位孔4中心点的直线为X轴，正方向朝向左定位孔3，Y轴的正方向向后，Z轴的正方向向上；按照机身上部半框的俯视轮廓加工出毛坯侧面8的轮廓，毛坯侧面8的轮廓按照机身上部半框的理论轮廓外延70mm，然后沿毛坯侧面8的轮廓加工出压紧用的螺栓过孔7，螺栓过孔7位于毛坯6的外延部分上，沿毛坯6的俯视轮廓均布；
2、加工机身上部半框的下表面5：将毛坯6的上表面向下安放在五轴联动数控工作台上的真空吸附夹具的吸附面上，将左定位销12插入左定位孔3内定位，将右定位销13插入右定位孔4内定位，将压紧螺栓穿过毛坯6上的螺栓过孔7拧进真空吸附夹具凸台10上的螺纹孔内，将毛坯6的边缘固定在真空吸附夹具的凸台10上，此时，毛坯6的上表面和真空吸附夹具的吸附面贴合，打开真空泵将毛坯6的上表面真空吸附夹紧；按照图纸要求对毛坯的下表面进行粗加工和精加工，使之成为机身上部半框的下表面5；
3、加工机身上部半框的上表面2：卸下毛坯6并翻转180度，将毛坯6的下表面向下安放在五轴联动数控工作台上的真空吸附夹具的吸附面上，将左定位销12插入左定位孔3内定位，将右定位销13插入右定位孔4内定位，将压紧螺栓穿过毛坯6上的螺栓过孔7拧进真空吸附夹具凸台10上的螺纹孔内，将毛坯6的边缘固定在真空吸附夹具的凸台10上，此时，毛坯6的下表面和真空吸附夹具的吸附面贴合，打开真空泵将毛坯6的上表面真空吸附夹紧；按照图纸要求对毛坯的上表面进行粗加工和精加工，使之成为机身上部半框的上表面2；
4、加工机身上部半框的侧面1：按照图纸要求加工机身上部半框的侧面1,刀具从机身上部半框的侧面1和压紧螺栓之间切过，直到将毛坯6的外延部分切除为止，形成机身上部半框。

Claims (2)

1.直升机机身上部半框的加工方法，该机身上部半框的俯视轮廓形状为弓形，该机身上部半框的侧面(1)为平面和曲面连接组成复杂型面，该机身上部半框的上表面(2)上带有由横竖加强筋构成的框，框的底面为腹板，在机身上部半框的上表面(2)上有左定位孔(3)和右定位孔(4)，还有其他的凸台结构和通孔结构，该机身上部半框的下表面(5)为平面，其特征在于，采用五轴联动数控机床加工机身上部半框，加工的步骤是：
1.1、制造机身上部半框的毛坯：采用板料下料形成矩形毛料，在毛料长度方向的两端加工出左定位孔(3)和右定位孔(4)，建立三维坐标系，以右定位孔(4)的中心点为原点，以过左定位孔(3)和右定位孔(4)中心点的直线为X轴，正方向朝向左定位孔(3)，Y轴的正方向向后，且指向弓背方向，Z轴的正方向向上；按照机身上部半框的俯视轮廓加工出毛坯侧面(8)的轮廓，毛坯侧面(8)的轮廓按照机身上部半框的理论轮廓外延60mm～100mm，然后沿毛坯侧面(8)的轮廓加工出压紧用的螺栓过孔(7)，螺栓过孔(7)位于毛坯(6)的外延部分上，沿毛坯(6)的俯视轮廓均布；
1.2、加工机身上部半框的下表面(5)：将毛坯(6)的上表面向下安放在五轴联动数控工作台上的真空吸附夹具的吸附面上，将左定位销(12)插入左定位孔(3)内定位，将右定位销(13)插入右定位孔(4)内定位，将压紧螺栓穿过毛坯(6)上的螺栓过孔(7)拧进真空吸附夹具凸台(10)上的螺纹孔内，将毛坯(6)的边缘固定在真空吸附夹具的凸台(10)上，此时，毛坯(6)的上表面和真空吸附夹具的吸附面贴合，打开真空泵将毛坯(6)的上表面真空吸附夹紧；按照图纸要求对毛坯的下表面进行粗加工和精加工，使之成为机身上部半框的下表面(5)；
1.3、加工机身上部半框的上表面(2)：卸下毛坯(6)并翻转180度，将毛坯(6)的下表面向下安放在五轴联动数控工作台上的真空吸附夹具的吸附面上，将左定位销(12)插入左定位孔(3)内定位，将右定位销(13)插入右定位孔(4)内定位，将压紧螺栓穿过毛坯(6)上的螺栓过孔(7)拧进真空吸附夹具凸台(10)上的螺纹孔内，将毛坯(6)的边缘固定在真空吸附夹具的凸台(10)上，此时，毛坯(6)的下表面和真空吸附夹具的吸附面贴合，打开真空泵将毛坯(6)的上表面真空吸附夹紧；按照图纸要求对毛坯的上表面进行粗加工和精加工，使之成为机身上部半框的上表面(2)；
1.4、加工机身上部半框的侧面(1)：按照图纸要求加工机身上部半框的侧面(1),刀具从机身上部半框的侧面(1)和压紧螺栓之间切过，直到将毛坯(6)的外延部分切除为止，形成机身上部半框。
2.用于加工机身上部半框的真空吸附夹具，其特征在于：它由一个内部带有真空吸附机构的夹具体(9)、左定位销(12)、右定位销(13)和压紧螺栓组成，在夹具体(9)上表面上有一个凸台(10)，凸台(10)的侧面(11)的轮廓和毛坯(6)侧面(8)的轮廓相同，凸台(10)的上表面为平面，在凸台(10)的上表面上有左右两个夹具定位孔，夹具左定位孔的位置与机身上部半框的左定位孔的位置对应并且孔径相同，夹具右定位孔的位置与机身上部半框的右定位孔的位置对应并且孔径相同，在凸台(10)上沿俯视轮廓有均布的螺纹孔(15)，螺纹孔(15)的数量与毛坯(6)上螺栓过孔(7)的数量相同并且位置对应，每个螺纹孔(15)有一个压紧螺栓；当毛坯(6)在夹具体(9)上定位时，左定位销(12)穿过左定位孔(3)后插在夹具左定位孔内并保持间隙配合，右定位销(13)穿过右定位孔(4)后插在夹具右定位孔内并保持间隙配合，毛坯(6)上机身上部半框对应的部分与凸台(10)上真空吸附机构的吸附面贴合。
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