发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置的制作方法

本发明涉及夹具，尤其涉及发动机薄壁弱钢性喷管机加工变形控制装置。

背景技术：

1、发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置是航空发动机尾喷管安装边精密机加工的专用工装设备，主要用于对镍基高温合金薄壁钣金焊接喷管进行装夹定位与变形控制，通过对喷管弱刚性部位的支撑约束、型面变形补偿与多工序装夹适配，保证安装边切削加工的尺寸精度与形位公差，是决定薄壁喷管加工质量与加工效率的核心工艺装备。

2、现有薄壁喷管机加工工装多采用固定基准式装夹结构，仅能实现简单的平移定位，无法对喷管焊接及热处理后产生的不规则型面变形进行补偿，零件基准面与工装基准面之间的偏差难以修正，容易造成安装边加工基准偏移，导致尺寸与形位公差超差，难以满足高精度加工要求。常规装夹方式多采用外侧单点压紧或简单内部支撑，针对喷管中心通道等薄壁弱刚性区域缺乏整体径向约束，加工过程中切削力作用下薄壁部位易产生偏心变形、切削振动与振刀现象，不仅影响加工表面质量，还容易导致薄壁区域失稳压溃，零件报废率高。安装边内外侧面加工需要切换夹紧侧时，现有工装需要完全松开装夹并重新定位夹紧，二次装夹会产生新的定位误差，破坏原有找正精度，且拆装操作繁琐耗时，大幅降低加工效率，反复装夹还容易对薄壁钣金件造成额外的装夹变形。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：包括底座，所述底座上设置有用于承载待加工喷管的装夹平台，所述装夹平台与底座之间设置有用于调节待加工喷管空间位置及姿态的六自由度找正组件，所述装夹平台的中部设置有与待加工喷管的中心通道相对应的中心支撑组件，所述中心支撑组件上设置有能够由待加工喷管中心通道内侧向外胀紧的胀紧固定组件，所述胀紧固定组件与设置于待加工喷管外侧的外箍组件相配合，以对待加工喷管形成内胀外箍式定位，所述装夹平台上还设置有围绕待加工喷管安装边分布的内外切换夹紧组件，所述内外切换夹紧组件包括用于对待加工喷管内侧进行夹紧的内侧夹紧机构和用于对待加工喷管外侧进行夹紧的外侧夹紧机构。

3、优选的，所述六自由度找正组件包括调节座、支撑主轴以及设置于所述调节座和装夹平台之间的多组调节件，多组所述调节件分别用于调节装夹平台沿相互垂直的三个方向的位置以及装夹平台绕三个方向轴线的角度，以调节待加工喷管的空间位置和空间姿态。

4、优选的，所述装夹平台上设置有用于待加工喷管初始位置确定的找正样板，所述找正样板与六自由度找正组件配合，用于建立待加工喷管型面与装夹平台基准面之间的相对位置关系。

5、优选的，所述中心支撑组件包括设置于装夹平台中部的中心柱；所述胀紧固定组件包括围绕所述中心柱设置的多个胀紧块以及用于驱动多个所述胀紧块沿中心柱径向移动的锥形驱动块，所述外箍组件套设于待加工喷管中心通道对应区域的外侧，以使多个胀紧块与外箍组件分别从待加工喷管的内侧和外侧对待加工喷管形成径向约束。

6、优选的，所述装夹平台上还设置有多个粗定位块，多个所述粗定位块围绕中心支撑组件间隔分布，所述粗定位块与待加工喷管上刚度大于其薄壁喷口区域的部位相接触，以对待加工喷管进行角向粗定位并抑制加工振动。

7、优选的，所述中心支撑组件上还设置有压板，所述压板设置有向上的定心凸台，压板压紧时同时对中心通道区域和安装边区域施加轴向约束。

8、优选的，所述压板与中心支撑组件之间设置有可拆卸调高垫片，通过改变所述调高垫片的数量或厚度能够调节压板上支撑面的高度。

9、优选的，所述装夹平台外侧对应安装边加工位置设置有支撑板，所述支撑板上设置有刀具避让槽。

10、优选的，所述装夹平台上还设置有减振组件，所述减振组件包括用于向待加工喷管弱刚性部位灌注固化填充材料的灌注通道，所述固化填充材料为锡铋合金。

11、优选的，所述内侧夹紧机构包括压板和穿过所述压板中心孔的内拉螺钉，所述压板的中心孔与所述内拉螺钉之间为间隙配合；所述外侧夹紧机构包括支撑板和压紧螺钉。

12、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

13、1、采用六自由度找正调节、内胀外箍径向定位、内外切换装夹的一体化结构设计，可有效补偿薄壁喷管焊接与热处理产生的型面变形，大幅提升薄壁零件装夹刚度与加工稳定性，同时实现车削与铣削工序同装夹状态切换，有效控制机加工变形。经实际生产验证，产品加工良品率从8%提升至100%。

14、2、采用胀紧块与外箍组件配合的内胀外箍式径向定位结构，从喷管中心通道内壁向外胀紧，外壁配合外箍组件向内箍紧，将喷管中心通道区域与工装中心柱结合为整体结构，有效增强薄壁部位的局部刚性，避免加工过程中薄壁部位产生偏心变形与轴向窜动，同时装夹力沿圆周均匀分布，防止局部压力过大造成薄壁压溃变形。

15、3、通过螺纹压板定心凸台与内侧压板中心孔的小间隙配合，实现中心通道平面和安装边同时压紧的装夹方式，解决过定位难题，提高零件加工强度和轴向压紧力，消除加工振刀现象，每件加工时间节约约6小时。

16、4、设置内外切换夹紧组件，可在不重新装夹零件的前提下实现安装边内侧与外侧加工面的切换，配合支撑板上的刀具避让槽，实现车削与铣削工序的装夹状态一致，减少工序换装带来的定位误差，提升加工精度与加工效率。

1.发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）上设置有用于承载待加工喷管的装夹平台（3），所述装夹平台（3）与底座（1）之间设置有用于调节待加工喷管空间位置及姿态的六自由度找正组件，所述装夹平台（3）的中部设置有与待加工喷管的中心通道相对应的中心支撑组件，所述中心支撑组件上设置有能够由待加工喷管中心通道内侧向外胀紧的胀紧固定组件，所述胀紧固定组件与设置于待加工喷管外侧的外箍组件（2）相配合，以对待加工喷管形成内胀外箍式定位，所述装夹平台（3）上还设置有围绕待加工喷管安装边分布的内外切换夹紧组件，所述内外切换夹紧组件包括用于对待加工喷管内侧进行夹紧的内侧夹紧机构和用于对待加工喷管外侧进行夹紧的外侧夹紧机构。

2.根据权利要求1所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述六自由度找正组件包括调节座（6）、支撑主轴（5）以及设置于所述调节座（6）和装夹平台（3）之间的多组调节件，多组所述调节件分别用于调节装夹平台（3）沿相互垂直的三个方向的位置以及装夹平台（3）绕三个方向轴线的角度，以调节待加工喷管的空间位置和空间姿态。

3.根据权利要求2所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述装夹平台（3）上设置有用于待加工喷管初始位置确定的找正样板（7），所述找正样板（7）与六自由度找正组件配合，用于建立待加工喷管型面与装夹平台（3）基准面之间的相对位置关系。

4.根据权利要求3所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述中心支撑组件包括设置于装夹平台（3）中部的中心柱；所述胀紧固定组件包括围绕所述中心柱设置的多个胀紧块（4）以及用于驱动多个所述胀紧块（4）沿中心柱径向移动的锥形驱动块（8），所述外箍组件（2）套设于待加工喷管中心通道对应区域的外侧，以使多个胀紧块（4）与外箍组件（2）分别从待加工喷管的内侧和外侧对待加工喷管形成径向约束。

5.根据权利要求4所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述装夹平台（3）上还设置有多个粗定位块（9），多个所述粗定位块（9）围绕中心支撑组件间隔分布，所述粗定位块（9）与待加工喷管上刚度大于其薄壁喷口区域的部位相接触，以对待加工喷管进行角向粗定位并抑制加工振动。

6.根据权利要求5所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述中心支撑组件上还设置有压板（10），所述压板（10）设置有向上的定心凸台，压板（10）压紧时同时对中心通道区域和安装边区域施加轴向约束。

7.根据权利要求6所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述压板（10）与中心支撑组件之间设置有可拆卸调高垫片，通过改变所述调高垫片的数量或厚度能够调节压板（10）上支撑面的高度。

8.根据权利要求7所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述装夹平台（3）外侧对应安装边加工位置设置有支撑板（11），所述支撑板（11）上设置有刀具避让槽。

9.根据权利要求1所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述装夹平台（3）上还设置有减振组件，所述减振组件包括用于向待加工喷管弱刚性部位灌注固化填充材料的灌注通道，所述固化填充材料为锡铋合金。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的发动机薄壁弱刚性喷管机加工变形控制装置，其特征在于：所述内侧夹紧机构包括压板（10）和穿过所述压板（10）中心孔的内拉螺钉，所述压板（10）的中心孔与所述内拉螺钉之间为间隙配合；所述外侧夹紧机构包括支撑板（11）和压紧螺钉。