[發明專利]一種薄壁球殼類微小構件二次裝夾工藝方法

有效

• 申請號: 202111061867.4
• 申請日: 2021-09-10
• 公開（公告）號: CN113695936B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 陳明君;郭銳陽;于天宇;周星穎;王廣洲;李國
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B23Q3/00
• 分類號: B23Q3/00;B23Q17/24;B23Q17/22
• 代理公司: 黑龍江立超同創知識產權代理有限責任公司 23217
• 代理人: 楊立超

本發明公開了一種薄壁球殼類微小構件二次裝夾工藝方法，涉及裝夾工藝的技術領域，解決了目前二次裝夾的可靠性低，重復定位精度低，導致微坑結構加工精度低、表面質量差且加工效率低的問題，本發明通過由高精度的驅動裝置組成的五軸聯動超精密加工裝置對薄壁球殼類微小構件進行表面加工和二次裝夾，初次裝夾真空吸附夾具和二次裝夾真空吸附夾具內均設有零點快換定位系統，通過高分辨率CCD相機對二次裝夾真空吸附夾具和薄壁球殼類微小構件的接觸區域進行監測，通過計算機對二次裝夾真空吸附夾具和薄壁球殼類微小構件的位置進行分析，保證二次裝夾過程中的準確度，零點定位系統重復定位精度高，保證了薄壁球殼類微小構件的高重復定位精度調頭裝夾。

技術領域

本發明涉及裝夾工藝的技術領域，尤其涉及一種薄壁球殼類微小構件二次裝夾工藝方法。

背景技術

薄壁球殼類微小構件具有的重量輕、可靠性高以及結構效率高等諸多優點，廣泛應用于各大航空航天、國防軍事、電子信息、生物醫療等行業。通常這些零件表面面形要求達到亞微米級的形狀精度、納米級的表面粗糙度和極小的亞表面損傷，并要求在曲面等復雜型面基礎上，在全表面制造出微米至亞毫米跨尺度特征結構。例如，能源研究用微小尺度薄壁球殼球徑1～5mm，殼層厚度20～120μm，為了進一步提高產出能源增益，需要在全表面加工出數十個至百余個縱向尺寸0.5～20μm、橫向尺寸50～200μm的微坑結構，要求輪廓誤差優于0.3μm、表面粗糙度Ra優于20nm，微坑結構分布均勻，間距誤差達到微米量級精度。需要采用專用的裝夾方法，結合超精密加工裝置，才能實現全表面微坑結構的加工。

微小尺度薄壁球殼空間尺度較小，相對剛度較弱，壁厚較小，并由于特殊的表面結構特征，非均勻的材質、細微表面缺陷以及加工過程中流體力學不穩定性等一系列問題的存在，對全表面均布微坑結構的加工工藝提出了更高的迫切需求。鑒于微坑結構全表面分布的特殊性，加工過程中需要通過兩道工序，先加工半球面微坑結構，接著調頭裝夾加工完剩余半球面微坑結構。因此，半球面微坑結構加工完成之后的調頭二次裝夾是球殼全表面微坑結構加工工藝中的一個重要組成部分，其可靠性及重復定位精度高低直接決定著球殼表面微坑結構的加工精度和表面質量。當前，現有的調頭二次裝夾方法中，主要以機械式手動操作為主，通過手動拆卸、取件，進行二次裝夾，實現工件的調頭。裝夾可靠性、重復定位精度遠達不到相應要求，進而導致微坑結構加工精度低、表面質量差，且加工效率低。在薄壁球殼全表面微坑結構加工工藝中，如何實現半球面微坑結構加工完成之后的高精度調頭裝夾，已經成為各國學者研究的熱點和亟待解決的瓶頸難題，需要在這方面開展相應的研究，以填補技術空白。

發明內容

針對上述產生的目前二次裝夾的可靠性低，重復定位精度低，導致微坑結構加工精度低、表面質量差且加工效率低的問題，本發明的目的在于提供一種薄壁球殼類微小構件二次裝夾工藝方法。

為了實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種薄壁球殼類微小構件二次裝夾工藝方法，其中，所述薄壁球殼類微小構件二次裝夾工藝方法采用一個初次裝夾真空吸附夾具1、一個二次裝夾真空吸附夾具2、一個高分辨率CCD相機4和一個薄壁球殼類微小構件3，所述初次裝夾真空吸附夾具1上安裝有用于吸附所述薄壁球殼類微小構件3的初次真空吸附吸頭5，所述二次裝夾真空吸附夾具2上安裝有用于吸附所述薄壁球殼類微小構件3的二次真空吸附吸頭6，初次裝夾真空吸附夾具1和二次裝夾真空吸附夾具2的中心軸線相互平行，初次裝夾真空吸附夾具1和二次裝夾真空吸附夾具2的運行軌跡均通過控制系統控制，所述高分辨率CCD相機4用于監測所述初次裝夾真空吸附夾具1、所述二次裝夾真空吸附夾具2和所述薄壁球殼類微小構件3之間的位置信息，初次真空吸附吸頭5和二次真空吸附吸頭6的腔體內部壓力均通過真空發生系統控制；

所述薄壁球殼類微小構件二次裝夾工藝方法包括：