一种3D打印翼舵类结构件装夹装置及装夹方法与流程

一种3d打印翼舵类结构件装夹装置及装夹方法
技术领域
1.本发明属于3d打印技术领域，涉及一种3d打印翼舵类结构件装夹装置及装夹方法。


背景技术：

2.翼面类零件在航空、航天领域有广泛需求，此类零件多为薄壁复杂异型型面结构。常用方法有利用铸件表面留余量加工成型、板料直接加工成型等，这些方法由于型面余量较大，加工周期较长。本智力成果提出一种新的工艺方法，零件毛坯采用3d打印成型，型面不留机加余量，仅在装配特征留机加余量，可以有效减少切削时间。但3d打印同样存在自身的加工特点：(1)不能铸出工艺夹头导致异形结构件装夹困难；(2)型面精度与理论模型存在少量偏差使利用外形装夹定位带来了偏差；(3)外形轮廓精度存在精度偏差，比如壁厚小于1的区域容易出现缺损现象，大尺寸零件存在变形，使以外形找正的精度受到影响；(4)异形薄壁零件如利用千斤顶装夹，装夹找正操作工作量，且容易因装夹力不当出现变形现象，不能满足翼舵类结构件较高的型面精度要求。因此，需要设计一种应用于3d打印翼舵类结构件的装夹、找正方法，提升找正精度，降低装夹难度，满足产品的质量要求。


技术实现要素：

3.(一)发明目的
4.本发明的目的是：提供一种3d打印翼舵类结构件装夹装置及装夹方法，满足零件较高的找正精度要求和质量要求。
5.(二)技术方案
6.为了解决上述技术问题，本发明提供一种3d打印翼舵类结构件装夹装置，其包括上压板1、下支撑板2、定位销3；上压板1外形与翼舵结构相同，相邻两侧的直角边用于找正工装，底部加工成与翼舵上型面随形的型面；下支撑板2：与上压板1同尺寸，其上设置多出减重槽，上部加工与翼舵下型面随形的型面，中间设筋条支撑块和对接槽支撑块，分别与翼舵内部筋条和对接槽位置对应，用于支撑翼舵下型面，其他位置留间隙；定位销3装在上压板1和下支撑板2上开设的对应的定位孔内，对上压板1和下支撑板2进行定位。
7.本发明还提供一种3d打印翼舵类结构件装夹方法，其包括以下步骤：
8.步骤一：将下支撑板2放置在机床工作台上并固定，固定可采用定位键与工作台的t型槽定位；
9.步骤二：将翼舵类零件8放置在下支撑板2的型面上，检测型面贴合间隙，移动翼舵类零件8实现翼舵类零件8贴合工装型面；
10.步骤三：将上压板1放在翼舵类零件8上，并用2个定位销3实现上压板1与下支撑板2的定位；
11.步骤四：找正翼舵类零件8的弦平面线，用压块5、螺栓6、千斤顶7将工装及零件一起固定在机床工作台上。
12.(三)有益效果
13.上述技术方案所提供的3d打印翼舵类结构件装夹装置及装夹方法，结构简单、可靠性高，实现了翼舵类结构件的以型面定位的快速装夹定位，通过扫描基准块实现翼舵类结构件的准确的基准建立。本方法的精度较高，可以实现翼舵类结构件型面精度要求，较铸件毛坯或板料毛坯的传统加工方法，加工余量小，使生产周期大幅降低。本设计是针对异型零件快速装夹和基准建立的一种简单高效、经济实用的设计。
附图说明
14.图1为一种3d打印翼舵类结构件装夹装置的结构示意图；
15.图1中包含：1上压板2下支撑板，3定位销、4垫板、5压块、6螺栓、7千斤顶、8工件。
16.图2为上压板图示。
17.图3为下支撑板图示。
18.图4为3d打印翼舵类结构件基准块及扫描数据。
具体实施方式
19.为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
20.如图1至图3所示，本实施例3d打印翼舵类结构件装夹装置包括上压板1、下支撑板2、定位销3、垫板4、压块5、螺栓6、千斤顶7。
21.上压板1：外形与翼舵结构相同，相邻两侧的直角边可用于找正工装，底部加工成与翼舵上型面随形的型面。
22.下支撑板2：与上压板1同尺寸，其上设置多出减重槽，上部加工与翼舵下型面随形的型面，中间设筋条支撑块和对接槽支撑块，分别与翼舵内部筋条和对接槽位置对应，用于支撑翼舵下型面，其他位置留间隙。
23.定位销3：装在上压板1和下支撑板2上开设的对应的定位孔内，采用小间隙(间隙0.01)配合实现快速定位，避免发生相对移动。定位销3有两个，间隔布置。上压板1和下支撑板2上，定位孔开设在定位面上，定位面为平面，分别位于上压板1和下支撑板2上同一侧的带状区域内。
24.垫板4：可采用石棉橡胶板材等软质材料，粘贴在上压板1底部型面，用于适应零件型面的少量偏差。
25.压块5、螺栓6、千斤顶7形成装夹组件，装夹组件有多组，间隔布置在机床和上压板1上，实现对零件与机床的装夹。千斤顶7布置在机床上，压块5一端压在上压板1上，另一端通过螺栓6连接千斤顶7。
26.上述装夹装置，通过型面定位实现型面无余量异形翼舵结构件的快速定位；装置支撑位置选在安装槽区域和筋条区域，提供足够的支撑，不会因局部偏差使整体基准改变；垫板采用橡胶板材，软质材料可适应零件少量变形，同时可提供足够摩擦力。
27.基于上述装夹装置，本发明还提供一种3d打印翼舵类结构件装夹方法，主要包括3d打印翼舵类结构件的毛坯的留量要求、划线要求、操作流程及找正过程。
28.3d打印翼舵类结构件的毛坯留量要求：型面不留机加余量，仅在装配特征留机加
余量，同时在选用厚度较厚的对接面设置基准块，并与3d打印翼舵类结构件一共成型。
29.划线要求：在机床加工前，由钳工划翼舵类结构件的弦平面线。
30.3d打印翼舵类结构件装夹方法包括以下步骤：
31.步骤一：将下支撑板2放置在机床工作台上并固定，固定可采用定位键与工作台的t型槽定位；
32.步骤二：将翼舵类零件8放置在下支撑板2的型面上，检测型面贴合间隙，移动翼舵类零件8实现翼舵类零件8贴合工装型面。
33.步骤三：将上压板1放在翼舵类零件8上，并用2个定位销3实现上压板1与下支撑板2的定位。
34.步骤四：找正翼舵类零件8的弦平面线，用压块5、螺栓6、千斤顶7将工装及零件一起固定在机床工作台上。
35.步骤二中，翼舵类零件8放置在下支撑板2的型面上，需要进行找正，找正过程如下：
36.步骤s1：在翼舵类零件8上与舱段接触的对接面区域设置长方形基准块，长度大于20mm，宽10mm，高度比型面高10mm，2处基准块设在对接面的两端，基准块与3d打印翼舵类结构件同时打印成型，如图4所示。
37.步骤s2：3d打印翼舵类结构件打印后连同基准块一起激光扫描，与理论毛坯模型比对，在型面拟合符合加工精度要求后，并标记出基准块的实际余量值，标记的位置选取3d打印的成型面，不能选与基板贴合的表面。
38.步骤s3：在机床上装夹后，拉直基准块表面，通过百分表测量基准块，根据激光扫描数据，调整机床的b轴，使基准块表面的高度差与激光扫描数据相同。从而，利用基准块到翼尖的理论值减去基准块的实际余量值，以基准块建立的基准，获得翼尖到基准块的实际值，获得了零件在宽度方向的基准。此方法可有效避免零件外形轮廓偏差引起的找正误差。
39.步骤s4：根据激光扫描在长度方向端面的余量，确定零件的实际去除量，从而确定了零件在长度方向的基准。
40.完成翼面类异型零件的装夹后即可以开始加工。
41.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。