一种V字形变截面零件精准制造组合装置及加工方法

技术领域

本发明属于航空钣金零件制造领域，涉及一种V字形变截面零件精准制造组合装置及加工方法。

背景技术

飞机零件受机身外形影响，结构特性不同。V字形钣弯零件位于飞机后机身1号框，此类零件主要作用是支撑后机身框架，其外形结构呈V字形，变截面外形窄长、截面宽度尺寸小、周边外形倒圆角，V形内角角度由90°过渡至105°，材料厚度大于3㎜。一般该类零件的加工方法是液压成形，液压成形是通过橡皮囊作为传递介质，将铝合金板材按工装加压成形的方法。液压成形多适用于同角度的凸凹曲线直弯边，截面形状相对简单的钣弯零件。对于变角度厚度超过3㎜的零件，若使用液压成形，缺点是V角根部内角角度达不到设计要求的90°～105°，角度实测值96°～110°，R角实测值为R9大于理论值R7，又因该类零件材料厚度大于3㎜，液压成形后，外形型面与工装之间间隙差值2㎜远大于0.76㎜。

发明内容

本发明要解决飞机V字形钣弯零件精准制造问题，提出了一种V字形变截面零件精准制造组合装置及加工方法，实现V字形变截面零件V角根部内角、R角值、外形型面满足设计数模要求的理论值及公差要求。

本发明的技术方案通过以下方案实现：

一种V字形变截面零件精准制造组合装置，所述的一种V字形变截面零件精准制造组合装置包括：通用R7闸刀装置、拉弯模装置和钻孔敲修一体模装置。以上三个装置均采用闸压成形、拉弯成形和限位钻孔的成形方法组合而成。

所述的通用R7闸刀装置用于闸压成形，将矩形平板铝合金板材闸压成105°等角度的V字形角材，闸压后的钣弯件特性是横截面等宽度、V形底部内圆角R7，内边等角度105°。通用R7闸刀装置由刀体1、模柄2、刀头3、底座4、吊环5、螺钉6、垫圈7组成。刀体1采用T10A碳素工具钢材料，是一个整体结构，包含模柄2和刀头3，模柄2位于刀体1的顶端起夹持作用，呈逆时针旋转90°的凹槽形状，凹槽处第一个立边长度为横边长度的一半，模柄2通过凹槽悬挂在数控液压折弯机的喉口处。刀头3的前刀面垂直于模柄2的顶端横边，中间开出梯形豁口，有利于降低闸压成形时板材材料回弹变量，刀头3的后刀面与前刀面夹角大于40°，二者之间的R角值为7㎜，刀头3的后刀面与模柄2凹槽处连接。底座4采用钢体材料，呈“槽型”结构，总长度比板材长度≥10mm，总宽度为内型面宽度的3倍，总高度不低于内型面高度的1.5倍。内型面的高度比板材宽度的一半低5～10mm,内型面的宽度等于内型面的高度，内型面顶端边缘倒圆角，避免在折弯板材时出现折痕，同时避免折弯板材时与闸刀刀具间相互干涉。底座4外侧各有两处吊环5，吊环5与底座4之间通过螺钉6和垫圈7连接并螺紧。

所述的拉弯模装置用于等截面等角度的钣弯角材拉弯成形，拉弯后的零件特征是变截面变角度，角度实现了90°～105°过渡。拉弯模装置包括模座8、安装孔9、减轻孔10、基准孔11组成。模座8采用A3碳素结构钢材料，呈梯形，整体结构尺寸为3500×600×150(㎜)，模座8中间制出2个φ135的安装孔9，安装孔9的孔中心间距为914㎜，每个安装孔9的孔中心距模座8底端300㎜，安装孔9的作用是模座8与拉弯机定位桩定位连接。减轻孔10用来减轻模座8的重量，直径不小于φ250，贯穿于模座8，均匀分布于模座8上。两个基准孔11直径φ10H7，是数控加工及检测模座8的铣切基准。

所述的钻孔敲修一体模装置用于检测零件外形全型面及钻制2-φ5.2定位孔，2-φ5.2定位孔用于数控铣切零件外缘的定位。钻孔敲修一体模装置由模胎12、定位块13、翻转式左钻模板14、翻转式右钻模板15、钻套16、插销17、螺钉18、圆柱销19组成。模胎12采用铸钢材料，外观尺寸为3230×160×80(㎜)，模胎12的上型面结构与零件的外形形状一致，上型面上划零件边缘线。两个定位块13分别通过两个螺钉18和两个圆柱销19螺紧于模胎12的同侧两端头，位置在零件边缘线两端头+20㎜处。翻转式左钻模板14和翻转式右钻模板15厚度20㎜，呈勾形结构，钻模板与模胎12上型面角度一致，二者之间间隙等于零件材料厚度，两块钻模板一端分别通过1个螺钉18和1个插销17固定在定位块13上，另一端距离端头20毫米处钻制φ10H7孔，孔的法线垂直于零件外形面上，孔内镶制钻套16，钻套16内径φ5.5，设置钻套16的作用是钻制φ5.2定位孔(孔位精度±0.1㎜)，实现限位钻孔的功能。

一种V字形变截面零件精准制造组合装置的加工方法，包括以下步骤：

步骤1：将通用R7闸刀装置中模柄2装入闸压床的夹板与固定块之间，模柄2卡槽装入闸压床固定块槽口内。利用扳手手动拧紧闸压床固定螺丝，实现模柄2与设备滑块的连接。手动松开闸压床工作台的模具固定螺丝，将通用R7闸刀装置底座4摆放在闸压床工作台上，保证槽口与已装夹闸刀的弯曲圆角中心对正。

步骤2：启动设备，将滑块向下滑动，使闸刀与模座2合模。在合模状态，手动拧紧工作台的模具固定螺丝，将通用R7闸刀装置与模座2装夹固定在合模时的位置，保证弯曲轴线重合。

步骤3：将板材料送入，平稳摆放在模座2上，端面与后挡板贴合，踩下设备合模开关，滑块下滑，将板材料折弯。松开合模开关，滑块上行后取出零件。

步骤4：将拉弯模装置的模座8通过拉弯机平台上的两个固定安装孔9固定在拉弯机平台上，调整两个安装孔9的位置来适应拉弯工装上的两个定位孔，保证工装与拉弯机固定好。调整工装与工作台的角度，根据V形零件截面形状来选择V型钳口，将零件两端夹持在钳口，两端夹持量不小于100mm，零件中心部位顶住拉弯模装置弯曲中心部位，调整拉力值,零件随钳口移动，钳口与拉弯模相对位移，最终V形件弯曲至与拉弯模装置完全贴紧。卸载拉力，沿垂直于工装型面方向取出零件。

步骤5：将拉弯后的V形零件放置于钻孔敲修一体模装置，自然状态下用塞尺检查零件与模胎12贴合间隙，若局部间隙大于0.5㎜，手工敲修超差处零件外形，确保间隙≤0.5㎜，利用翻转式左钻模板14和翻转式右钻模板15进行垂直于零件型面钻制2个φ5.2定位孔。

步骤6：数控铣切零件外形及周边倒角，同时采用2个φ5.2定位孔进行定位。

本发明解决了各种长度、不同厚度的变曲率板材零件精准制造问题，既保证了零件在自然状态下外形的公差≤0.5㎜，又满足了数控铣切外形边缘前的定位孔孔位精度±0.1㎜，避免了二次定位产生的公差累积。

附图说明

图1为本发明一种V字形变截面零件精准制造的通用R7闸刀简图。图1(a)为侧视图，图1(b)为主视图。

图2为本发明一种V字形变截面零件精准制造的拉弯模简图；图2(a)为主视图，图2(b)为A处截面剖面图。

图3为本发明一种V字形变截面零件精准制造的钻孔敲修一体模简图。

图4为本发明一种V字形变截面零件精准制造的钻孔敲修一体模剖视图。图4(a)为插销、螺钉的局部放大图，图4(b)为定位块、钻套的局部放大图。

图中：1刀体；2模柄；3刀头；4底座；5吊环；6螺钉；7垫圈；8模座；9安装孔；10减轻孔；11基准孔；12模胎；13定位块；14翻转式左钻模板；15翻转式右钻模板；16钻套；17插销；18螺钉；19圆柱销。

具体实施方式

下面结合附图和技术方案对本发明的具体实施例作进一步说明。

如图所示，一种V字形变截面零件精准制造组合装置，包括：通用R7闸刀装置、拉弯模装置和钻孔敲修一体模装置。以上三个装置均采用闸压成形、拉弯成形和限位钻孔的成形方法组合而成。

所述的通用R7闸刀装置用于闸压成形，将矩形平板铝合金板材闸压成105°等角度的V字形角材，闸压后的钣弯件特性是横截面等宽度、V形底部内圆角R7，内边等角度105°。通用R7闸刀装置由刀体1、模柄2、刀头3、底座4、吊环5、螺钉6、垫圈7组成。刀体1采用T10A碳素工具钢材料，是一个整体结构，包含模柄2和刀头3，模柄2位于刀体1的顶端起夹持作用，呈逆时针旋转90°的凹槽形状，凹槽处第一个立边长度为横边长度的一半，模柄2通过凹槽悬挂在数控液压折弯机的喉口处。刀头3的前刀面垂直于模柄2的顶端横边，中间开出梯形豁口，有利于降低闸压成形时板材材料回弹变量，刀头3的后刀面与前刀面夹角大于40°，二者之间的R角值为7㎜，刀头3的后刀面与模柄2凹槽处连接。底座4采用钢体材料，呈“槽型”结构，总长度比板材长度≥10mm，总宽度为内型面宽度的3倍，总高度不低于内型面高度的1.5倍。内型面的高度比板材宽度的一半低5～10mm,内型面的宽度等于内型面的高度，内型面顶端边缘倒圆角，避免在折弯板材时出现折痕，同时避免折弯板材时与闸刀刀具间相互干涉。底座4外侧各有两处吊环5，吊环5与底座4之间通过螺钉6和垫圈7连接并螺紧。

所述的拉弯模装置用于等截面等角度的钣弯角材拉弯成形，拉弯后的零件特征是变截面变角度，角度实现了90°～105°过渡。拉弯模装置包括模座8、安装孔9、减轻孔10、基准孔11组成。模座8采用A3碳素结构钢材料，呈梯形，整体结构尺寸为3500×600×150(㎜)，模座8中间制出2个φ135的安装孔9，安装孔9的孔中心间距为914㎜，每个安装孔9的孔中心距模座8底端300㎜，安装孔9的作用是模座8与拉弯机定位桩定位连接。减轻孔10用来减轻模座8的重量，直径不小于φ250，贯穿于模座8，均匀分布于模座8上。两个基准孔11直径φ10H7，是数控加工及检测模座8的铣切基准。

所述的钻孔敲修一体模装置用于检测零件外形全型面及钻制2-φ5.2定位孔，2-φ5.2定位孔用于数控铣切零件外缘的定位。钻孔敲修一体模装置由模胎12、定位块13、翻转式左钻模板14、翻转式右钻模板15、钻套16、插销17、螺钉18、圆柱销19组成。模胎12采用铸钢材料，外观尺寸为3230×160×80(㎜)，模胎12的上型面结构与零件的外形形状一致，上型面上划零件边缘线。两个定位块13分别通过两个螺钉18和两个圆柱销19螺紧于模胎12的同侧两端头，位置在零件边缘线两端头+20㎜处。翻转式左钻模板14和翻转式右钻模板15厚度20㎜，呈勾形结构，钻模板与模胎12上型面角度一致，二者之间间隙等于零件材料厚度，两块钻模板一端分别通过1个螺钉18和1个插销17固定在定位块13上，另一端距离端头20毫米处钻制φ10H7孔，孔的法线垂直于零件外形面上，孔内镶制钻套16，钻套16内径φ5.5，设置钻套16的作用是钻制φ5.2定位孔(孔位精度±0.1㎜)，实现限位钻孔的功能。

一种V字形变截面零件精准制造组合装置的加工方法，以超厚度大尺寸变曲率钣弯零件为例，包括以下步骤：

步骤1：将通用R7闸刀装置中模柄2装入闸压床的夹板与固定块之间，模柄2卡槽装入闸压床固定块槽口内。利用扳手手动拧紧闸压床固定螺丝，实现模柄2与设备滑块的连接。手动松开闸压床工作台的模具固定螺丝，将通用R7闸刀装置底座4摆放在闸压床工作台上，保证槽口与已装夹闸刀的弯曲圆角中心对正。

步骤2：启动设备，将滑块向下滑动，使闸刀与模座2合模。在合模状态，手动拧紧工作台的模具固定螺丝，将通用R7闸刀装置与模座2装夹固定在合模时的位置，保证弯曲轴线能够重合。

步骤3：将板材料送进，平稳摆放在模座2上，端面与后挡板贴合，踩下设备合模开关，滑块下滑，将板材料折弯。松开合模开关，滑块上行后取出零件。

步骤4：将拉弯模装置的模座8通过拉弯机平台上的两个固定安装孔9固定在拉弯机平台上，调整两个安装孔9的位置来适应拉弯工装上的两个定位孔，保证工装与拉弯机固定好。调整工装与工作台的角度，根据V形零件截面形状来选择V型钳口，将零件两端夹持在钳口，两端夹持量≥100mm，零件中心部位顶住拉弯模装置弯曲中心部位，调整拉力值,零件随钳口移动，钳口与拉弯模相对位移，最终V形件弯曲至与拉弯模装置完全贴紧。卸载拉力，沿垂直于工装型面方向取出零件。

步骤5：将拉弯后的V形零件放置于钻孔敲修一体模装置，自然状态下用塞尺检查零件与模胎12贴合间隙，若局部间隙大于0.5㎜，手工敲修超差处零件外形确保间隙≤0.5㎜后，利用翻转式左钻模板14和翻转式右钻模板15进行垂直于零件型面钻制2个φ5.2定位孔。

步骤6：数控铣切零件外形及周边倒角，同时采用2个φ5.2定位孔进行定位。从而实现了V字形零件精准制造的需求。