[发明专利]一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置和方法

说明书

本发明涉及一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置和方法，属于薄壁结构零件定位加工领域；一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置由底座、数控转台、过渡板、定心单元组成，定心单元主要由三爪自定心卡盘、安装盘、卡爪、大端定位销、旋转气缸、小端定位销组成，利用定位销可完成锥筒舱段的角向定位，利用三爪卡盘机构可完成长锥筒舱段的径向定位，利用旋转气缸可完成长锥筒舱段的轴向定位；本发明设计了一种能实现锥筒大端、小端在同一装置上完成装夹定位，减少专用夹具数量，提高加工效率。

技术领域

本发明属于薄壁结构零件定位加工领域，涉及一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置和方法。

背景技术

薄壁长锥筒类舱段广泛应用于机械制造领域。航天飞行器通常由多个舱段对接装配组成，舱段之间采用连接螺钉连接。当舱段轴向长度较长时，操作人员无法从舱段内腔安装连接螺钉，需在舱段两端外表面上加工用于安装连接螺钉的操作窗口。由于舱段长度较长，产品装夹后，一次加工完成两端的窗口难度较大，因此，采用先加工完一端的窗口，对产品进行翻转并重新装夹后，再加工另一端窗口的加工方案。

目前，薄壁长锥筒类舱段通常通过专用定心夹具或压板等通用夹具进行定位锁紧，定位装夹精度较低，手动调整和装夹过程复杂、自动化水平低，严重影响了舱段加工质量的一致性。不同系列锥筒的尺寸不同，而且同一个锥筒的大端和小端的尺寸和角度要求均不同，锥筒与锥筒之间的换装、锥筒的大端与小端之间的换装需要多个专用夹具，且夹具结构多样，由于锥筒加工工具有角度要求需要周向定位，每次换装需要大量时间找正调零，占机时间过长，工人劳动强度大，降低了数控铣床的加工效率。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置和方法，设计了一种能实现锥筒大端、小端在同一装置上完成装夹定位，减少专用夹具数量，提高加工效率。

本发明解决技术的方案是：

一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置，包括底座、数控转台、过渡板和定心单元；其中，底座水平放置；数控转台水平固定连接在底座顶部；过渡板安装在数控转台顶部；

定心单元包括三爪自定心卡盘、安装盘、3个卡爪和2组旋转气缸；其中，三爪自定心卡盘同轴固定安装在过渡板顶部；安装盘为阶梯柱状结构，且安装盘分为底部圆柱体、中部圆柱体和顶部圆柱体；其中，底部圆柱体轴向设置有柱状通孔，底部圆柱体同轴套装在三爪自定心卡盘的外侧壁；中部圆柱体为设置在底部圆柱体顶部的圆板状结构，且中部圆柱体套装在三爪自定心卡盘的外侧壁处；中部圆柱体上表面设置有环形凹槽，其中1组旋转气缸沿周向均匀分布在该环形凹槽中；顶部圆柱体同轴固定安装在中部圆柱体的顶部，顶部圆柱体的顶部设置有圆形凹槽，另1组旋转气缸沿周向均匀分布在圆形凹槽中；底部圆柱体的底部与过渡板上表面固连；3个卡爪沿周向均匀分布在三爪自定心卡盘的上表面，且3个卡爪的顶部穿过安装盘的顶部圆柱体。

在上述的一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置，所述定心单元还包括大端定位销和小端定位销；安装盘的中部圆柱体外边缘上表面沿周向均匀开设圆孔，大端定位销安装在该圆孔中；安装盘的顶部圆柱体外边缘上表面沿周向均匀开设圆孔，小端定位销安装在该圆孔中。

在上述的一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置，2组旋转气缸的个数相同，角向位置相同。

在上述的一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置，卡爪的顶部型面为阶梯状结构。

在上述的一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹装置，旋转气缸顶部设置有L形压块；初始状态，压块指向旋转气缸所在圆周的切向方向；当安装盘顶部与外部舱段对接时，L形压块顺时针旋转90°，实现压紧外部舱段的内壁。

一种薄壁长锥筒类舱段快速装夹方法，包括如下步骤：

步骤一、装夹外部舱段的大径端时，外部舱段大径端轴向竖直向下放置，将大端定位销插进外部舱段的大径端底部；