复合材料平行面对应精分孔一致性的加工方法及加工工装与流程

1.本发明属于纤维复合材料精密加工制造领域，特别是涉及一种复合材料平行面对应精分孔一致性的加工方法及加工工装。


背景技术：

2.纤维复合材料产品以质轻高强的优势在航空航天等领域的应用越来越广泛，随着纤维复合材料产品应用的快速发展，其取代金属材料产品以实现减重和提升性能的应用需求越来越多。而纤维复合材料产品的尺寸精度和可加工性仍然远低于金属材料产品的可加工性和所能达到的尺寸精度，这就制约了复合材料产品在一定尺寸精度要求的产品领域的应用，是复合材料产品进一步发展丞待解决的问题。
3.目前，对于高尺寸精度的要求，该类产品多采用金属制品和纤维复合材料制品配合装配使用的方法，在复合材料制品实现不了加工精度的部位，通过装配金属材料制品来解决尺寸高精度问题，这就对装配配合界面处复合材料制品的可加工性和配合尺寸精度提出了要求。
4.因此如何解决金属材料制品和复合材料制品之间的装配配合精度，以及如何实现复合材料产品的尺寸高精度要求，如何实现复合材料制品的平面内角度精分，平面间对应角度的孔位在轴向上同轴共心的尺寸精度等，成了急需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明旨在提出一种复合材料平行面对应精分孔一致性的加工方法及加工工装，以解决复合材料制品的平面内角度精分，平面间对应角度的孔位在轴向上同轴共心的尺寸精度问题，实现了纤维复合材料产品在尺寸高精度要求产品领域的应用。
6.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种复合材料平行面对应精分孔一致性的加工方法，将平行面复合材料制品紧固安装在复合材料平行面对应精分孔一致性加工工装上，通过钻套在平行面复合材料制品上加工孔位，使用时，将下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装拆分，然后通过内置定位止动夹盘和外置定位止动夹盘分别固定装配在平行面复合材料制品的两端，从而保证了下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装拆分但其上的精分孔相对位置对应一致。
7.更进一步的，具体包括以下步骤：
8.(1)将两个内置定位止动夹盘的定位止动夹盘轴向定位配合槽分别沿着轴向定位配合轨道推入轴向定位轴，将上端内置定位止动夹盘推至一定位置后，拧入顶丝，拧紧固定上端内置定位止动夹盘；推动下端内置定位止动夹盘至两个内置定位止动夹盘的外侧间距和平行面复合材料制品长度一致的位置处，拧入顶丝，拧紧固定，完成内置定位止动夹盘的轴向定位，同时两个内置定位止动夹盘的外侧间距和平行面复合材料制品的长度一致；
9.(2)将下法兰面内精分孔工装的法兰面精分孔工装轴向定位配合槽沿着轴向定位配合轨道推入轴向定位轴的上端，将外置定位止动夹盘的定位止动夹盘轴向定位配合槽沿
着轴向定位配合轨道推入轴向定位轴的下端，确认下法兰面内精分孔工装、下端内置定位止动夹盘和下端外置定位止动夹盘之间的接触面相配合，分别拧入内六角螺栓，紧固连接下法兰面内精分孔工装、下端内置定位止动夹盘和下端外置定位止动夹盘；紧固到位后，在下端外置定位止动夹盘上拧入顶丝，并拧紧，将下端外置定位止动夹盘固定，完成下端法兰面内精分孔工装的安装和固定；
10.(3)将组合好的工装下端放置在底座上，将复合材料制品套放配装到组合工装上，复合材料制品的内表面和定位凸台相配合；
11.(4)将上法兰面内精分孔工装的法兰面精分孔工装轴向定位配合槽沿着轴向定位配合轨道推入轴向定位轴的上端，使定位凸台和复合材料制品的内表面相配合，将外置定位止动夹盘的定位止动夹盘轴向定位配合槽沿着轴向定位配合轨道推入轴向定位轴的上端，确认上法兰面内精分孔工装、上端内置定位止动夹盘和上端外置定位止动夹盘之间的接触面相配合，分别拧入内六角螺栓，紧固连接上法兰面内精分孔工装、上端内置定位止动夹盘和上端外置定位止动夹盘；紧固到位后，在上端外置定位止动夹盘上拧入顶丝，并拧紧，将上端外置定位止动夹盘固定，完成平行面对应精分孔一致性加工工装和复合材料制品的安装和固定；
12.(5)将钻套安装在水平精分孔上，钻套水平定位面和上法兰面内精分孔工装水平配合，钻套轴向定位面和上法兰面内精分孔工装上的水平精分孔轴向配合，通过钻套为复合材料制品配钻复合材料制品水平精分孔，完成后依次将钻套3安装在上法兰面内的精分孔内为复合材料制品配钻，上法兰面内的精分孔全部配钻完成后取下钻套；
13.(6)翻转平行面对应精分孔一致性加工工装和复合材料制品组合体，使工装上端放置在底座上，下端在上面，按照上述方法完成复合材料制品下端面面内精分孔的配钻；下法兰面内的精分孔全部配钻完成后取下钻套，完成复合材料制品的平行面精分孔一致性的配钻；
14.(7)拧下下端内六角螺栓，拧下下端外置定位止动夹盘顶丝，取下下法兰面内精分孔工装，取下复合材料制品，完成在复合材料制品平行的两个面上分别加工出同一平面内复合材料制品水平精分孔和复合材料制品竖直精分孔的孔位精分，同时同一平面内同一位置的精分孔又在平行的两个面之间孔心对应一致的复合材料产品，完成复合材料产品的复合材料平行面对应精分孔一致性加工。
15.一种所述的复合材料平行面对应精分孔一致性加工工装，包括下法兰面内精分孔工装、上法兰面内精分孔工装、外置定位止动夹盘、内置定位止动夹盘、轴向定位轴、轴向定位配合轨道和法兰面精分孔工装轴向定位配合槽，
16.所述下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装呈十字形，安装在轴向定位轴的两侧，所述下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装的水平结构的两侧设置有水平精分孔，竖直结构的两侧设置有竖直精分孔，所述下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装的内侧相对位置分别安装有内置定位止动夹盘，外侧分别安装有外置定位止动夹盘，所述轴向定位轴上周向均匀设置有若干条轴向定位配合轨道，所述下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装内周设置有法兰面精分孔工装轴向定位配合槽，其与轴向定位轴配合。
17.更进一步的，两个内置定位止动夹盘的外侧间距和平行面复合材料制品的长度一
致。
18.更进一步的，所述上法兰面内精分孔工装和下法兰面内精分孔工装的水平精分孔和竖直精分孔以及法兰面工装轴向连接通孔为一体加工成型。
19.更进一步的，所述内置定位止动夹盘和外置定位止动夹盘内周设置有定位止动夹盘轴向定位配合槽，其与轴向定位轴配合。
20.更进一步的，所述内置定位止动夹盘和外置定位止动夹盘上设置有定位止动夹盘轴向连接螺纹孔。
21.更进一步的，所述内六角螺栓拧入定位止动夹盘轴向连接螺纹孔和法兰面工装轴向连接通孔，将下法兰面内精分孔工装、法兰面内精分孔工装、外置定位止动夹盘和内置定位止动夹盘紧固固定。
22.更进一步的，复合材料制品的内表面通过定位凸台分别与下法兰面内精分孔工装和法兰面内精分孔工装配合定位。
23.更进一步的，钻套安装在平行面对应精分孔一致性加工工装的水平精分孔和竖直精分孔上，通过钻套为复合材料制品配钻精分孔，定位的同时，保护工装，延长了工装的使用寿命。
24.与现有技术相比，本发明所述的复合材料平行面对应精分孔一致性的加工方法及加工工装的有益效果是：
25.(1)本发明的平行面对应精分孔一致性加工工装及方法，用于在复合材料制品平行的两个面上分别加工出同一平面内孔位精分，同时同一平面内同一位置的精分孔又在平行的两个面之间孔心对应一致的精加工复合材料产品。
26.(2)本发明通过设计并一体化数控加工出平行面对应精分孔一致性加工工装，该工装设计将下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装进行一体化数控加工出精分孔，同时加工出轴向定位配合槽。同样地，在轴向定位轴上一体化加工出轴向定位配合轨道。使用时，将下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装拆分，但两个法兰面内精分孔工装拆分后，其轴向上的移动和配合通过一体化数控加工的轴向定位配合槽在轴向定位轴的轴向定位配合轨道来实现，这样，将下法兰面内精分孔工装和上法兰面内精分孔工装拆分后通过内、外止动夹盘分别固定装配在复合材料制品的两端，从而保证了两个法兰面内精分孔工装拆分但其上的精分孔相对位置对应一致，进一步通过钻套加工出复合材料制品两个平行端面上的对应位置精分孔。解决了复合材料制品的可加工性和产品平行的两个面之间对应精分孔一致的问题，在复合材料制品上实现了平面内角度精分，平面间对应角度的孔位在轴向上同轴共心的尺寸精度要求，该制品通过跟金属制品的装配配合，进一步实现了复合材料产品尺寸高精度要求。
27.(3)本发明所述的加工工装采用分体式轴向插接和径向定位紧固的安装方法，安装、拆解和定位快捷方便，简单实用。通过将复合材料制品和复合材料平行面对应精分孔一致性加工工装的配合使用，解决了纤维复合材料产品在该类尺寸高精度要求产品领域的应用问题。
附图说明
28.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实
施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
29.图1是平行面对应精分孔一致性加工总体组合结构图；
30.图2为图1的俯视图；
31.图3是本发明所述的复合材料平行面对应精分孔一致性加工工装结构图；
32.图4是轴向定位轴结构图；
33.图5是面内精分孔工装结构图；
34.图6是定位止动夹盘结构图；
35.图7为图6的侧视图；
36.图8是钻套结构图；
37.图9为图8的侧视图；
38.图10是底座结构图；
39.图11为图10的俯视图；
40.图12是复合材料平行面对应精分孔一致的复合材料制品结构图；
41.图13是复合材料平行面对应精分孔一致的复合材料制品的剖视图；
42.图中件号说明：1-平行面复合材料制品、2-复合材料平行面对应精分孔一致性加工工装、3-钻套、4-底座、5-定位凸台、6-下法兰面内精分孔工装、7-上法兰面内精分孔工装、8-外置定位止动夹盘、9-内置定位止动夹盘、10-内六角螺栓、11-轴向定位轴、12-顶丝、13-轴向定位配合轨道、14-法兰面精分孔工装轴向定位配合槽、15-水平精分孔、16-竖直精分孔、17-法兰面工装轴向连接通孔、18-定位止动夹盘轴向定位配合槽、19-定位止动夹盘轴向连接螺纹孔、20-定位止动夹盘顶丝孔、21-钻套水平定位面、22-钻套轴向定位面、23-钻套配钻定位孔、24-复合材料制品水平精分孔、25-复合材料制品竖直精分孔。
具体实施方式
43.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
44.一、具体实施方式一，参见图1-13说明本实施方式，一种复合材料平行面对应精分孔一致性加工工装，包括下法兰面内精分孔工装6、上法兰面内精分孔工装7、外置定位止动夹盘8、内置定位止动夹盘9、轴向定位轴11、轴向定位配合轨道13和法兰面精分孔工装轴向定位配合槽14，
45.所述下法兰面内精分孔工装6和上法兰面内精分孔工装7呈十字形，安装在轴向定位轴11的两侧，所述下法兰面内精分孔工装6和上法兰面内精分孔工装7的水平结构的两侧设置有水平精分孔15，竖直结构的两侧设置有竖直精分孔16，所述下法兰面内精分孔工装6和上法兰面内精分孔工装7的内侧相对位置分别安装有内置定位止动夹盘9，外侧分别安装有外置定位止动夹盘8，所述轴向定位轴11上周向均匀设置有若干条轴向定位配合轨道13，所述下法兰面内精分孔工装6和上法兰面内精分孔工装7内周设置有法兰面精分孔工装轴向定位配合槽14，其与轴向定位轴11配合。
46.所述上法兰面内精分孔工装7、下法兰面内精分孔工装6、外置定位止动夹盘8和内置定位止动夹盘9通过各自的轴向定位配合槽和轴向定位配合轨道13进行配合，安装在轴
向定位轴11上。
47.两个内置定位止动夹盘9的外侧间距和平行面复合材料制品1的长度一致。
48.所述上法兰面内精分孔工装7和下法兰面内精分孔工装6的水平精分孔15和竖直精分孔16以及法兰面工装轴向连接通孔17为一体加工成型。
49.所述内置定位止动夹盘9和外置定位止动夹盘8内周设置有定位止动夹盘轴向定位配合槽18，其与轴向定位轴11配合。所述外置定位止动夹盘8、内置定位止动夹盘9，以及其轴向定位配合槽18为一体加工成型。
50.所述上法兰面内精分孔工装7和下法兰面内精分孔工装6的轴向定位配合槽为一体加工成型，配合槽与轴向定位轴11配合。
51.所述内置定位止动夹盘9和外置定位止动夹盘8上设置有定位止动夹盘轴向连接螺纹孔19。所述外置定位止动夹盘8、内置定位止动夹盘9，以及其轴向连接螺纹孔19为一体加工成型。
52.所述内六角螺栓10拧入定位止动夹盘轴向连接螺纹孔19和法兰面工装轴向连接通孔17，将下法兰面内精分孔工装6、法兰面内精分孔工装7、外置定位止动夹盘8和内置定位止动夹盘9紧固固定。
53.复合材料制品1的内表面通过定位凸台5分别与下法兰面内精分孔工装6和法兰面内精分孔工装7配合定位。
54.钻套3安装在平行面对应精分孔一致性加工工装2的水平精分孔15和竖直精分孔16上，通过钻套3为复合材料制品1配钻精分孔，定位的同时，保护工装，延长了工装的使用寿命。
55.所述复合材料制品1的上下端面相互平行。
56.所述外置定位止动夹盘8和内置定位止动夹盘9分别为两件，在行面复合材料制品1两侧呈对称分布。
57.所述轴向定位轴11的轴向定位配合轨道13为整体加工成型。
58.本发明的工装在使用时，将下法兰面内精分孔工装6和上法兰面内精分孔工装7拆分，但两个法兰面内精分孔工装拆分后，其轴向上的移动和配合通过一体化数控加工的轴向定位配合槽在轴向定位轴的轴向定位配合轨道来实现，这样，将下法兰面内精分孔工装6和上法兰面内精分孔工装7拆分后通过内、外止动夹盘分别固定装配在复合材料制品的两端，从而保证了两个法兰面内精分孔工装拆分但其上的精分孔相对位置对应一致，进一步通过钻套加工出复合材料制品两个平行端面上的对应位置精分孔。解决了复合材料制品的可加工性和产品平行的两个面之间对应精分孔一致的问题，在复合材料制品上实现了平面内角度精分，平面间对应角度的孔位在轴向上同轴共心的尺寸精度要求，该制品通过跟金属制品的装配配合，进一步实现了复合材料产品尺寸高精度要求。
59.所述复合材料平行面对应精分孔一致性的加工方法，将平行面复合材料制品1紧固安装在平行面对应精分孔一致性加工工装2上，放置于操作加工时的固定装置底座4上，通过钻套3在平行面复合材料制品1上加工孔位，所加工出来的复合材料制品1的孔位在面内精分，且同一位置的精分孔在平行的两面之间孔心位置对应一致。
60.所述底座4为一个放置的架子，中间能沉入加工产品和工装，同时能将产品和工装坐落在上面。
61.所述复合材料平行面对应精分孔一致性的加工方法，具体包括以下步骤：
62.(1)将两个内置定位止动夹盘9的定位止动夹盘轴向定位配合槽18分别沿着轴向定位配合轨道13推入轴向定位轴11，将上端内置定位止动夹盘9推至一定位置后，拧入顶丝12，拧紧固定上端内置定位止动夹盘。推动下端内置定位止动夹盘至两个内置定位止动夹盘9的外侧间距和平行面复合材料制品1长度一致的位置处，拧入顶丝12，拧紧固定，完成内置定位止动夹盘9的轴向定位，同时两个内置定位止动夹盘9的外侧间距和平行面复合材料制品的长度一致。
63.(2)将下法兰面内精分孔工装6的法兰面精分孔工装轴向定位配合槽14沿着轴向定位配合轨道13推入轴向定位轴11的上端，将外置定位止动夹盘8的定位止动夹盘轴向定位配合槽18沿着轴向定位配合轨道13推入轴向定位轴11的下端，确认下法兰面内精分孔工装6、下端内置定位止动夹盘9和下端外置定位止动夹盘8之间的接触面相配合，分别拧入内六角螺栓10，紧固连接下法兰面内精分孔工装6、下端内置定位止动夹盘9和下端外置定位止动夹盘8。紧固到位后，在下端外置定位止动夹盘8上拧入顶丝12，拧紧，将下端外置定位止动夹盘8固定，完成下端法兰面内精分孔工装6的安装和固定。
64.(3)将组合好的工装下端放置在底座4上，将复合材料制品1套放配装到组合工装上，复合材料制品1的内表面和定位凸台5相配合。
65.(4)将上法兰面内精分孔工装7的法兰面精分孔工装轴向定位配合槽14沿着轴向定位配合轨道13推入轴向定位轴11的上端，使定位凸台5和复合材料制品1的内表面相配合，将外置定位止动夹盘8的定位止动夹盘轴向定位配合槽18沿着轴向定位配合轨道13推入轴向定位轴11的上端，确认上法兰面内精分孔工装7、上端内置定位止动夹盘9和上端外置定位止动夹盘8之间的接触面相配合，分别拧入内六角螺栓10，紧固连接上法兰面内精分孔工装7、上端内置定位止动夹盘9和上端外置定位止动夹盘8。紧固到位后，在上端外置定位止动夹盘8上拧入顶丝12，拧紧，将上端外置定位止动夹盘8固定，完成平行面对应精分孔一致性加工工装2和复合材料制品1的安装和固定。
66.(5)将钻套3安装在水平精分孔15上，钻套水平定位面21和上法兰面内精分孔工装7水平配合，钻套轴向定位面22和上法兰面内精分孔工装7上的水平精分孔15轴向配合，通过钻套3为复合材料制品配钻复合材料制品水平精分孔24，完成后依次将钻套3安装在上法兰面内的精分孔内为复合材料制品1配钻。上法兰面内的精分孔全部配钻完成后取下钻套3。
67.(6)翻转平行面对应精分孔一致性加工工装2和复合材料制品1组合体，使工装上端放置在底座4上，下端在上面，按照上述方法完成复合材料制品下端面面内精分孔的配钻。下法兰面内的精分孔全部配钻完成后取下钻套3。完成复合材料制品1的平行面精分孔一致性的配钻。
68.(7)拧下下端内六角螺栓10，拧下下端外置定位止动夹盘顶丝12，取下下法兰面内精分孔工装6，取下复合材料制品1，完成在复合材料制品平行的两个面上分别加工出同一平面内复合材料制品水平精分孔24和复合材料制品竖直精分孔25的孔位精分，同时同一平面内同一位置的精分孔又在平行的两个面之间孔心对应一致的复合材料产品1，完成复合材料产品1的复合材料平行面对应精分孔一致性加工。
69.以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有
的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。