一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装制造技术

本实用新型专利技术公开了一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装，包括：底板、以及设置在底板上的至少两个膨胀销，所述钛合金板材上设有与膨胀销相配合的通孔，使用状态下，各膨胀销胀紧固定在对应的通孔内，且各膨胀销的顶面沉于钛合金板材的通孔内。各膨胀销可拆卸连接在底板上。各膨胀销高度可调地连接在底板上。本实用新型专利技术提供的轴向无应力的钛合金板材装夹工装，通用性强，装夹工装对铣削路径不造成干扰，能够提高铣削加工的效率。

An Axial Stressless Fixture for Titanium Alloy Plate

【技术实现步骤摘要】
一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装
本技术涉及航空
，具体涉及一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装。
技术介绍
随着材料和制造科学的飞速发展，在航空工业中，要求航空材料具有质量轻、强度高、耐高温、耐腐蚀、抗氧化和加工成形性好等良好的综合性能，既要保证飞机机体在受力、高温、腐蚀和其他作用条件下有较强的工作能力，又要使飞机达到高的科技品质，钛合金作为一种综合性能和工作效益更为优良的轻合金材料，正逐渐替代铝合金成为当今飞机设计制造的主承力结构材料，当前，钛合金的应用水平已成为衡量飞机先进性的重要指标之一。钛合金之所以在航空结构件中获得了大量的应用，是因为钛合金具有密度小、导热系数低、弹性模量小、强度、热强度及比强度高、与复合材料结构匹配性好等优异的综合机械性能。随着飞机性能的不断提升，其所设计的关键结构件，尤其是主承力结构件大多采用钛合金结构，构件结构大型一体化，且含有复杂型腔、筋条、凸台等薄壁，刚度差、易变性、体积大、切削加工余量大、加工质量和精度难以控制。再加上钛合金属于难加工材料，切削温度高、刀具磨损大、切削效率低是其加工中不可回避的难题，并且航空航天制造业对此类零件的精度、质量和加工效率的要求比较高，所以对航空航天钛合金的切削加工研究，一直受到广泛的关注。虽然钛合金具有很多优越的材料特性，但是由于钛合金在切削过程中存在大的切削力、高的切削温度、小的弹性模量，以及不均匀的初始应力分布，致使钛合金零件在数控加工中的变形难以控制。又由于目前对于薄壁类钛合金的数控加工大多采用传统压板方式装夹，装夹不平衡和压紧力同样会带来零件变形，进而影响零件的加工质量，增加成本，最终严重影响企业的市场竞争力。
技术实现思路
本技术提供了一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装，通用性强，装夹工装对铣削路径不造成干扰，能够提高铣削加工的效率。一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装，包括：底板、以及设置在底板上的至少两个膨胀销，所述钛合金板材上设有与膨胀销相配合的通孔，使用状态下，各膨胀销胀紧固定在对应的通孔内，且各膨胀销的顶面沉于钛合金板材的通孔内。本技术提供的装夹工装用于钛合金板材的加工工艺，所述的轴向是指垂直于钛合金板材的方向，所述装夹工装通过膨胀销在通孔内的胀紧实现钛合金板材的固定，膨胀销对钛合金板材施加的作用力平行于钛合金板材的平面，在轴向上不施加作用力。针对厚度为2.5～6mm的钛合金板件零件，采用本技术提供的装夹工装由于在轴向上不施加作用力，能够避免装夹带来的零件形变，确保板材加工的精度。所述膨胀销的顶面沉于钛合金板材的通孔内，在进行铣削加工时，膨胀销不影响刀具的路径，方便刀具路径的规划。所述膨胀销可以采用现有技术。作为优选，各膨胀销可拆卸连接在底板上。各膨胀销的数量以及排布方式可以根据待加工零件的形状进行设置，各膨胀销可以方便地与底板进行拆卸。作为优选，各膨胀销高度可调地连接在底板上。装夹工装的通用性强，可以根据待加工零件的厚度调节膨胀销的高度，使膨胀销顶面沉入通孔内的高度适宜。作为优选，所述底板上设有定位孔，所述定位孔沿轴向依次设有螺纹段和光滑段，且螺纹段的孔径小于光滑段，各膨胀销紧配合在所述光滑段内。使用状态下，光滑段相比螺纹段更靠近钛合金板材。当膨胀销未完全拧紧时，通过施加外力调整膨胀销的高度，膨胀销的高度调节完成后，拧紧实现膨胀销的胀紧。作为优选，所述底板上设有若干规则排列的定位孔，至少两个定位孔中安装有膨胀销。底板上设有冗余的定位孔，根据待加工零件的形状在适宜位置的定位孔中安装膨胀销。作为优选，所述定位孔的螺纹段内配合有粗加工时固定钛合金板材的固定螺栓。在粗加工时，通过固定螺栓安装侧顶挡板，通过侧顶挡板装夹钛合金板材。作为优选，所述膨胀销为2～6个。进一步优选，所述膨胀销为4个，且4个膨胀销呈矩形排列。各膨胀销的顶面与钛合金板材待加工面的距离至少大于铣削深度，优选地，使用状态下，各膨胀销的顶面与钛合金板材待加工面的距离为0.5～0.8mm。由于膨胀销沉入通孔内部，为了便于施力，优选地，各膨胀销的顶面设有使膨胀销胀紧的施力槽。通过与施力槽相配合的工具施加作用力，使膨胀销处于胀紧状态，同时通过控制施加的扭矩，控制膨胀销向钛合金板材施加的作用力。本技术的有益效果如下：(1)采用轴向无应力装夹，减少了采用热处理消除毛坯内部残余应力的步骤，节约成本；(2)操作简单，装夹过程中零件形变易于控制，在整个切削过程中不需要考虑避让装夹工装，加工效率更高，加工质量更好；(3)根据零件的厚度调整膨胀销沉入毛坯内的深度，通用性强，尤其适用于薄壁平板类零件的夹装场合。附图说明图1为本技术轴向无应力的钛合金板材装夹工装使用状态下的示意图；图2a为本技术轴向无应力的钛合金板材装夹工装使用状态下的侧视图；图2b为图2a中的D部放大图；图3为本技术轴向无应力的钛合金板材装夹工装使用状态下的俯视图(图中虚线为钛合金零件轮廓形状)；图4为钛合金零件的示意图。图中：1、钛合金毛坯；2、钛合金零件；3、膨胀销；4、底板；5、定位孔；6、通孔；a、进刀点；b、退刀点。具体实施方式下面结合附图，对本技术轴向无应力的钛合金板材装夹工装做详细描述。如图1、图2a、图2b所示，一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装，包括：底板4、以及设置在底板4上的至少两个膨胀销3。底板4上设有若干规则排列的定位孔5，定位孔5沿轴向依次设有螺纹段和光滑段，且螺纹段(即定位孔内壁设有螺纹)的孔径小于光滑段(即定位孔内壁光滑)，光滑段和螺纹段同轴线，各膨胀销紧配合在光滑段内。使用状态下，光滑段相比螺纹段更靠近钛合金板材。定位孔5的螺纹段内配合有粗加工时固定钛合金板材的固定螺栓。在粗加工过程中，使用常规的装夹工具(例如侧顶压板)进行装夹，固定螺栓用于固定侧顶压板，通过侧顶压板固定钛合金板材。膨胀销3的数量以及排布方式可以根据待加工的钛合金零件2的形状进行选择，作为一种实施方式，膨胀销3为4个，且4个膨胀销3呈矩形排列。钛合金毛坯1上开设有与膨胀销3位置对应的通孔6，各膨胀销3的顶面设有使膨胀销3胀紧的施力槽，使用状态下，通过施力槽施加适当的扭矩，将各膨胀销3胀紧固定在钛合金毛坯1上位置对应的通孔6内，通过膨胀销3的胀紧将钛合金毛坯1固定在底板4上。膨胀销3顶面沉于钛合金毛坯1的通孔6内，各膨胀销3的顶面设有使膨胀销3胀紧的施力槽。使用状态下，各膨胀销3的顶面与钛合金毛坯1待加工面的距离L为0.5～0.8mm。下面结合具体的实例，描述本技术在钛合金板材(也即钛合金零件)加工过程中的应用。如图4所示，待加工的平板状的钛合金零件2，其中一侧为平面侧，另一侧为具有不同厚度区的梯度面侧，在梯度面侧，包括厚度依次减薄的A区、B区和C区，A区厚度为5mm，B区厚度为4mm和C区厚度为3mm。钛合金毛坯1为长550mm，宽380mm，高24mm的长方体，加工上述钛合金零件2的装夹工装的底板4长900mm，宽450mm，高55mm，底板4上加工有50*50mm间距的若干Φ16H7精密孔，精密孔深40mm；精密膨胀销的直径为Φ16H7，精密膨胀销的长度为32mm。根据钛合金毛坯1的长、宽尺寸在钛合金毛坯1上预先加工间距为50*50mm倍数的Φ16H7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装，其特征在于，包括：底板、以及设置在底板上的至少两个膨胀销，所述钛合金板材上设有与膨胀销相配合的通孔，使用状态下，各膨胀销胀紧固定在对应的通孔内，且各膨胀销的顶面沉于钛合金板材的通孔内。

【技术特征摘要】
1.一种轴向无应力的钛合金板材装夹工装，其特征在于，包括：底板、以及设置在底板上的至少两个膨胀销，所述钛合金板材上设有与膨胀销相配合的通孔，使用状态下，各膨胀销胀紧固定在对应的通孔内，且各膨胀销的顶面沉于钛合金板材的通孔内。2.如权利要求1所述的轴向无应力的钛合金板材装夹工装，其特征在于，各膨胀销可拆卸连接在底板上。3.如权利要求1所述的轴向无应力的钛合金板材装夹工装，其特征在于，各膨胀销高度可调地连接在底板上。4.如权利要求1所述的轴向无应力的钛合金板材装夹工装，其特征在于，所述底板上设有定位孔，所述定位孔沿轴向依次设有螺纹段和光滑段，且螺纹段的孔径小于光滑段，各膨胀销紧配合在所述光滑段内。5.如权利要求4所述的轴向无应力的钛合金板材装夹工...

【专利技术属性】
技术研发人员：李旭龙，章正伟，李阳，傅云，
申请(专利权)人：浙江西子航空工业有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33