一种箱体类产品的两用工装及加工方法

技术领域

本发明涉及航天产品机械加工领域，尤其是一种箱体类产品的两用工装及加工方法。

背景技术

一些箱体类产品在进行机械加工时，利用车床通用夹具难以实现产品偏心圆心找正，且因缺少基准面，产品的装夹也十分困难。此类产品的生产多使用传统组合夹具(车床花盘角铁配合组成的夹具)，但由于组合夹具中标准件之间的误差累计较大，其装夹定位、调动平衡耗时较长，生产成本高、效率低，对操作者技能水平要求高等缺点。因此，对于箱体类不规则产品的大批量生产，亟需一种装卸产品方便、找正高效且加工质量高的加工工装及方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：提供一种箱体类产品的加工方法，以及对应方法下的结构简单，操作方便的工装，能装夹箱体类产品，且通用性强，能替代传统组合夹具。对产品无损伤，能适应大批量的生产节奏，且能保证产品的形位公差。

本发明解决技术的方案是：一种箱体类产品的加工方法，所述箱体类产品为四棱柱箱体结构，为偏心零件；内部有内螺纹和相交孔，其中一个孔贯穿产品两端，并延伸出箱体端面，形成两处圆柱形凸台结构，H圆和M圆；且两处H圆和M圆的中心轴线位置不在方形箱体的中心；方法步骤包括：

设计两用工装，所述两用工装包括夹持端和与之相连的具有两个相互垂直安装平面的定位固定端；

在所述夹持端和定位固定端相交的界面中心定义虚拟坐标系，X轴与夹持端中心轴线重合，Y轴与其中一个安装平面垂直，Z轴满足右手笛卡尔坐标系；

分别根据箱体类产品的两个加工部位与所述安装平面的关系，利用六点定位原理定位产品，同时满足产品要加工部位的中心线与车床主轴回转中心线同轴的关系，在所述安装平面上加工螺纹孔和凹槽；

将两用工装安装在车床上，纵向装夹产品，在两用工装上安装箱体类产品，产品沿X方向将圆柱型凸起结构H圆嵌入安装平面上的凹槽，安装平面与相应的箱体类产品的外圆根部端面紧密贴合，用于定位产品；利用紧固件沿X方向穿过产品工艺孔与两用工装固定，并沿X方向完成箱体类产品的偏心孔F加工；

加工完产品，将紧固件沿着X方拆卸；

横向装夹产品，沿Y方向将产品圆柱形凸起H圆嵌入一安装平面的凹槽，安装平面与相应的箱体类产品的外圆根部端面紧密贴合，用于定位产品；利用紧固件沿Y方向穿过产品工艺孔与两用工装固定，加工时沿X方向完成箱体类产品的偏心孔G加工；

拆卸紧固件，加工完产品，将紧固件沿着Y方拆卸。

优选的，两用工装安装在车床上时需找正工装径向圆跳动和端面圆跳动，两个跳动量均在0.03mm范围内。

一种箱体类产品的两用工装，所述箱体类产品为四棱柱箱体结构，为偏心零件；内部有内螺纹和相交孔，其中一个孔贯穿产品两端，并延伸出箱体端面，形成两处圆柱形凸台结构，H圆和M圆；且两处H圆和M圆的中心轴线位置不在方形箱体的中心，所述工装包括工装本体；所述的工装本体一端为与车床配合的夹持端，另一端为具有两个相互垂直安装平面的定位固定端，两个安装平面分别作为加工产品不同端面内孔时的定位平面，两个安装平面上均设置两处螺纹孔和凹槽；两个安装平面上螺纹孔的位置用于加工时与箱体类产品上工艺孔配合实现产品的固定；两个安装平面上凹槽的位置用于加工时与所述圆柱形凸起结构H圆配合实现产品定位，并满足待加工内孔与所述夹持端的中心线同轴。

优选的，所述工装还包括衬套和紧固件；所述衬套安装在箱体类产品的工艺孔内，紧固件穿过所述衬套并与工装本体上的螺纹孔配合实现产品的固定。

优选的，所述的紧固件为六角螺栓，紧固后六角螺栓与定位平面垂直。

优选的，所述衬套为聚四氟乙烯衬套。

优选的，所述的夹持端为圆柱型结构。

优选的，所述圆柱形凸起与所述凹槽间隙配合。

优选的，所述的间隙为0.01～0.03mm。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

1.本发明工装可靠性高，产品定位准确，可实现快速装卸，大幅缩短产品找正时间由之前的15min降低到现在的2min，找正首件产品后，大批量生产时不需要再找正产品；为加工箱体类产品的偏心孔提供了思路。相比传统组合夹具最高转速由800r/min,可提高至3000r/min,大幅提高生产效率。

2.操作简单技能水平要求低，传统组合夹具使用最少要求技能水平为中级工，现在初级工就可以利用本装加工产品；

3.减轻劳动力，一套工装加工产品两处内腔部位，减少两套组合夹具的使用费用，减少投入的人员成本。

4.该工装通用性强，适用范围广，方便装卸，工装可以装在大部分车床三爪自定心卡盘上，产品拆装只需要拆装两个六角螺栓即可；

5.该工装使用性能良好，使用寿命长一套工装可用于至少5千件产品的生产；

6.创造了经济效益，避免了传统组合夹具装夹时压伤产品的风险，产品一次加工合格率从91％提高至98％，每百件产品相比传统加工方法，节约成本资金2千元左右。

7.该工装推广范围较广具有可扩展性，适用于箱体类结构产品。

附图说明

图1是本发明的结构示意图1，产品处于横向装夹状态。图中(1)产品，(2)工装，(3)衬套，(4)六角螺栓

图2是本发明结构示意图2；产品处于纵向装夹状态。

图3是所示例的产品，其中(H)为大外圆；

图4是横向安装剖切示意图，与图1对应其中(G)为偏心孔；

图5是纵向安装剖切示意图，与图2对应其中(F)为偏心内腔；

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步阐述。

本发明涉及航天产品机械加工领域，公开了一种箱体类产品的加工方法。本发明主要利用六点定位原理定位产品，同时将产品要加工部位的中心线与车床主轴回转中心线同轴，使产品处于正确位置。根据产品要加工部位的中心轴线与产品外表面之间的距离来设计工装。本发明的产品主体如整体结构图3所示，该产品主要特征为外形是四棱柱箱体结构，内部有内螺纹和相交孔、偏心孔G、F等特征。本发明总体上可实现产品的纵向、横向安装，来加工对应的内腔。实现产品的可靠装夹及产品的偏心孔位置加工。并且拆卸产品方便，工装本体可实现大部分车床通用。加工步骤如下：

设计两用工装，所述两用工装包括夹持端和与之相连的具有两个相互垂直安装平面的定位固定端；

分别根据箱体类产品的两个加工部位与所述安装平面的关系，利用六点定位原理定位产品，同时满足产品要加工部位的中心线与车床主轴回转中心线同轴的关系，在所述安装平面上加工螺纹孔和凹槽；

如图1、2所示，产品1可以横向安装在工装2上，也可以纵向安装在工装2上。当产品横向安装在工装2上时如剖切示意图图4所示，为了描述的更加清晰，在工装的中心设立一个虚拟坐标系。X轴与夹持端中心轴线重合，Y轴与其中一个安装平面垂直，Z轴满足右手笛卡尔坐标系；如附图4、5。横向安装产品主要用于加工产品的左侧内孔G如图4，此时产品的左侧内孔的中心线与工装右侧圆柱面的中心线同轴，即产品的左侧内孔中心线、工装右侧圆柱面的中心线均位于X轴上。此时产品在Y负方向上的大外圆H套嵌在工装内，与工装间隙配合。产品与X轴方向平行的下端面，紧贴在工装上，用于定位产品，使产品的下端面处于正确位置。再利用两个六角螺栓4，沿着Y轴负方向穿过产品，与工装上的内螺纹孔配合紧固，限制了产品沿Y轴方向的旋转，和Z方向上的位移。使产品准确定位于工装上。加工完产品，将紧固件沿着Y方拆卸。

如图2、所示，当产品纵向安装在工装2上时如剖切示意图图5所示，纵向安装产品主要用于加工产品的左侧与X方向同轴的内螺纹孔F，此时所述产品的左侧内螺纹孔的中心线与工装右侧圆柱面的中心线同轴，即产品的左侧内螺纹孔的中心线、工装右侧圆柱面的中心线均位于X轴上。此时产品在X轴负方向上的大外圆H套嵌在工装内，与工装上的内孔间隙配合。产品与Y轴方向平行的右端面，紧贴在工装上，用于定位产品端面，使产品的右端面处于正确位置。再利用两个六角螺栓4，沿着X轴正方向穿过产品，与工装配合紧固，限制了产品沿X轴方向的旋转，和Y轴方向上的位移。使产品准确定位于工装上。加工完产品，将紧固件沿着X方拆卸。

本发明给出一种适用上述加工方法的两用工装，包括工装本体2，聚四氟乙烯衬套3以下简称衬套，六角螺栓4。六角螺栓4可穿过衬套3与产品1的两处内孔，并与工装本体2配合。

所述的工装本体2一端为与车床配合的夹持端，另一端为具有两个相互垂直安装平面的定位固定端，两个安装平面分别作为加工产品不同端面内孔时的定位平面，两个安装平面上均设置螺纹孔和凹槽；两个安装平面上螺纹孔的位置用于加工时与箱体类产品上工艺孔配合实现产品的固定；两个安装平面上凹槽的位置用于加工时与所述圆柱形凸起结构配合实现产品定位，并满足待加工内孔与所述夹持端的的中心线同轴。

工装本体2的右侧圆柱面部分(夹持端)用于装夹在车床三爪卡盘内，且工装右侧圆柱面的中心线与车床主轴同轴。两个六角螺栓4用于紧固产品时，六角螺栓4的外圆部分中心线均与产品定位面垂直。两个六角螺栓4用于紧固产品时，均需穿过聚四氟乙烯衬套3，衬套3的作用在于保护产品不被螺栓压伤。

本发明工装可靠性高，设计合理结构简单，操作简单，技能水平要求低，配合间隙小定位准确度高。避免了传统组合夹具(车床花盘角铁配合组成的夹具)使用时的众多弊端，大幅缩短产品装夹找正时间实现偏心内腔的便捷加工，减轻劳动力，减少人员成本。能适应航天产品快速试验、迭代生产的节奏。该工装使用性能良好，使用寿命长一套工装可用于大批量生产。推广范围较广，具有很高的经济价值。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。