[發明專利]一種超大徑厚比薄壁件的主動尋位、夾緊方法及其裝置

有效

• 申請號: 202011429443.4
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112621283B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 李蓓智;任祉達;劉曉;董豐波;周金強;周勤之
• 申請（專利權）人: 東華大學;上海航天設備制造總廠有限公司
• 主分類號: B23Q3/06
• 分類號: B23Q3/06
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于大型零件機械加工技術領域，公開了一種超大徑厚比薄壁件的主動尋位、夾緊方法及其裝置，在位采集待加工薄壁件外表面輪廓數據，并通過優化處理方法自動表征所述薄壁件外表面輪廓的特征及所述薄壁件外表面輪廓的幾何中心，并依據所述幾何中心確定薄壁件在數控機床上的切削加工中心。薄壁件的徑厚比超過850，薄壁件的內外表面輪廓與帶孔底盤平面呈銳角，半精加工和精加工前，所述帶孔底盤底部的基準孔保留加工余量用于壓板夾緊。本發明避免了極大徑厚比大型薄壁件定的位誤差，避免了在薄壁件弱剛性部位上的夾緊變形，減少了薄壁件在其較大懸臂處剛度極差等所等造成的加工誤差。

技術領域

本發明屬于大型零件機械加工技術領域，尤其涉及一種超大徑厚比薄壁件的主動尋位、夾緊方法及其裝置。

背景技術

目前，在大型零件機械加工中，需要對徑厚比超過850的超大不規則錐體薄壁件進行加工。現有加工過程中，采用了傳統的符合基準重合原則的定位方法，即以該薄壁件內側底平面及其與底平面垂直的短圓柱孔為定位基準，這種定位方式難以控制其在薄壁件安裝及其加工過程中產生的變形。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

(1)薄壁件內外輪廓表面的實際加工余量、加工變形的差異，難以確定薄壁件的幾何中心，難以保證圓錐薄壁件的精確定位，難以保證薄壁件內外輪廓表面的壁厚、輪廓度和位置度精度。

(2)采用手工方式依次擰緊壓板螺栓的夾緊方式,導致夾緊力分布不均、夾緊力大小不一致等人工操作所引發的在薄壁件夾緊過程中夾緊變形，進而影響加工精度。

解決以上問題及缺陷的難度為：

(1)安裝定位難度，由于薄壁件缺少自身幾何中心定位孔、定位基準面等特征，難以使用傳統方法找到薄壁件幾何中心。

(2)由于薄壁件弱剛性的特點，采用傳統安裝夾緊方法往往會導致安裝夾緊過程中薄壁件變形，影響后續加工精度。

解決以上問題及缺陷的意義為：

(1)實現薄壁件的自動化尋找幾何中心，減小毛坯件的切削余量進而節省成本，降低操作難度。

(2)通過夾緊力的同步、均勻、密集施加，減小夾緊過程中薄壁件的預變形，提升加工精度。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種超大徑厚比薄壁件的主動尋位、夾緊方法及其裝置。

本發明是這樣實現的，一種超大徑厚比薄壁件的主動尋位方法尤其適應于控制軸向截面為傾斜“L”型且徑厚比大于850的薄壁零件加工變形和精度。

以超大徑厚比薄壁件待加工表面輪廓為依據，確定薄壁件定位基準的主動尋位，具體包括：在位采集待加工外表面輪廓數據，并通過優化處理算法自動表征該薄壁件外輪廓特征及其幾何中心，并據此確定薄壁件在數控機床上的切削加工中心。

進一步，所述薄壁件徑厚比指的是薄壁件回轉半徑與其壁厚之比超過850，內表面輪廓與帶孔底盤平面呈銳角關系，在底部的設計基準孔處設計有用于壓板夾緊的加工余量。

進一步，所述在位采集待加工外表面輪廓數據包括：通過安裝在機床主軸上的接觸式測量頭自動在位測量薄壁件待加工外輪廓在圓周及不同高度方向的各個位置數據，獲得薄壁件待加工外表面輪廓在圓周及高度方向上的表面坐標數據。

進一步，所述優化處理方法包括：基于所采集的薄壁件外輪廓數據，分別擬合薄壁件在不同軸向高度方向上外輪廓的若干幾何中心，并以加工余量均勻分布為優化目標確定薄壁件的加工中心。

本發明的另一目的在于提供一種實施所述超大徑厚比薄壁件的主動尋位方法獲取的超大徑厚比薄壁件。

本發明的另一目的在于提供一種加工所述超大徑厚比薄壁件中的夾緊方法，所述夾緊方法包括：