[发明专利]弱刚度薄壁结构件及其加工方法和工位快换定位装夹装置

说明书

弱刚度薄壁结构件及其加工方法和工位快换定位装夹装置，属于精密机械加工技术领域，用于加工对垂直度和对称度要求较高及多面薄壁结构特征的构件，能够实现同一工装多工位快换及高精度定位，高精度的锥形配合面定位基准可解决零件本身的同一工序重复装夹精度，使其零件理论工件坐标系与实际加工坐标系的误差大大降低，同一工装多工位装只需定义不同工位工件加工坐标系即可实现不同工序加工，避免了重复校准工件坐标系调节，减少了多次校准误差，实现多面结构且形位及形面精度的高精度零件加工，特别是对称度较高的零件加工，有效提高零件加工质量及加工效率，解决装夹难题，避免多次装夹。

技术领域

本发明属于精密机械加工技术领域，特别是涉及到一种弱刚度薄壁结构件及其超精密加工方法和工位快换定位装夹装。

背景技术

随着航空航天、国防工业、微电子工业、宇宙开发、海洋技术、汽车制造等高科技领域的飞速发展，薄壁特征结构类零件应用越来越广泛，而由于结构的复杂和高精度要求，对零件的加工方法成熟度还有待提高。生产者不仅要考虑加工效率，还要考虑多次装夹带来的加工精度影响。由于一些零件产品的特殊结构，加工工序需要经常在工作台上换来换去，采取多个工装多个工序的工艺方法大大增加了加工误差及装夹误差甚至影响加工效率。因此，寻找一套有效的加工工件快换及高精度装夹方法和装置迫在眉睫。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供弱刚度薄壁结构件及其加工方法和工位快换定位装夹装置，用于加工对垂直度和对称度要求较高及多面薄壁结构特征的构件。通过同一工装多工位、同一工位可180°旋转快换定位装夹，实现多面结构且形位及形面精度的高精度零件加工，特别是对称度较高的零件加工，有效提高零件加工质量及加工效率，解决装夹难题，避免多次装夹。

弱刚度薄壁结构件，其特征是：包括薄壁结构面Ⅰ、薄壁结构面Ⅱ、薄壁结构面Ⅲ、薄壁结构面Ⅳ以及薄壁结构面Ⅴ，所述薄壁结构面Ⅰ为弱刚度薄壁结构件的顶面；薄壁结构面Ⅱ、薄壁结构面Ⅲ、薄壁结构面Ⅳ以及薄壁结构面Ⅴ为四个弱刚度薄壁结构件的侧面。

工位快换定位装夹装置，其特征是：包括底座、定位锥套、定位销、固定拉钉、定位锥柄、夹具以及工作台，所述底座通过U型孔固定设置在工作台上，底座上部设置有与固定拉钉配合的螺纹孔，底座的顶面及侧面设置有与定位锥套配合的配合面、螺纹孔以及定位销孔；所述定位锥套上设置有沉头孔、定位销孔、定位键槽以及锥形定位面，定位锥套通过沉头孔、螺钉以及定位销固定设置在底座上；所述定位锥柄设置有锥柄、拉钉球槽、凸台定位键以及螺纹孔，定位锥柄通过螺纹孔与夹具连接，通过凸台定位键以及螺纹孔与底座连接；所述夹具包括虎钳或弹簧套。

所述工位快换定位装夹装置的定位锥面精度尺寸及形位精度＜0.002mm，其装配零件的装配基准面重要尺寸精度＜0.003mm，形位精度＜0.005mm，工位装配后的锥形定位处的轴线与机床轴线平行度＜2μm，定位锥柄重复定位精度＜2μm。

弱刚度薄壁结构件的加工方法，其特征是：加工所述的弱刚度薄壁结构件，采用所述的工位快换定位装夹装置，包括以下步骤，且以下步骤顺次进行，

步骤一、分析零件加工工艺，制作所述工位快换定位装夹装置，备料；

步骤二、确定切削用量及刀具；

步骤三、在数控系统中定义第一工位工件加工坐标系为G54坐标系；

步骤四、粗加工薄壁结构面Ⅰ，半精加工薄壁结构面Ⅰ，通过测头在线检测误差变形，精加工薄壁结构面Ⅰ，在线检测误差变形并进行误差补偿加工，完成第一工位工件加工；

步骤五、通过工位快换定位装夹装置将工件和夹具换到第二工位，在数控系统中定义第二工位工件加工坐标系为G55坐标系；

步骤六、粗加工薄壁结构面Ⅱ，半精加工薄壁结构面Ⅱ，通过测头在线检测误差变形，精加工薄壁结构面Ⅱ，在线检测误差变形并进行误差补偿加工；