阅读说明：本技术 一种薄壁壳体电解成形的精确定位装置及方法 (Accurate positioning device and method for thin-wall shell electrolytic forming ) 是由 黄明涛 程小元 张明岐 刘萌 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种薄壁壳体电解成形的精确定位装置,包括用于固定工件的装夹工装和用于成形电极定位的定位装置,装夹工装包括安装在机床工作台上的底座,底座上沿竖直方向设有支架,支架上端转动设有用于固定工件的分度盘,分度盘与支架之间设有用于限制分度盘转动的分度销,装夹工装还包括可拆卸的用于将工件夹紧在分度盘上的压环；定位装置包括成形电极上的三向定位基准面和竖直固定设在底座上的三向定位块,本发明采用加工型面与对刀基准的一体化的成形电极和常驻式三向对刀定位块,实现成形电极精确定位,解决电极与工件之间装配、调整等环节带来的定位误差较大的难题。(The invention relates to an accurate positioning device for thin-wall shell electrolytic forming, which comprises a clamping tool for fixing a workpiece and a positioning device for positioning a forming electrode, wherein the clamping tool comprises a base arranged on a machine tool workbench, a support is arranged on the base along the vertical direction, an index plate for fixing the workpiece is rotatably arranged at the upper end of the support, an index pin for limiting the index plate to rotate is arranged between the index plate and the support, and the clamping tool also comprises a detachable pressing ring for clamping the workpiece on the index plate; the positioning device comprises a three-way positioning datum plane on the forming electrode and a three-way positioning block vertically and fixedly arranged on the base, and the forming electrode and the resident three-way tool setting positioning block which are integrated by a processing profile and a tool setting datum are adopted, so that the forming electrode is accurately positioned, and the problem of large positioning error caused by links of assembly, adjustment and the like between the electrode and a workpiece is solved.)

一种薄壁壳体电解成形的精确定位装置及方法

技术领域

本发明涉及电解加工工艺技术领域，特别是涉及一种薄壁壳体电解成形的精确定位装置及方法。

背景技术

电解加工是利用电化学阳极溶解原理，实现金属去除的一种特种加工方法，具有加工效率高、工具电极不消耗、加工无应力、表面完整性好等技术优势，适用于各种难加工金属材料(不锈钢、钛合金、高温耐热合金)的高效、精密加工，特别适合高效去除大量材料的零件批生产加工及各种三维复杂形状的加工。

电解加工时工具电极为阴极，工件为阳极。电解加工的工具电极加工面形状与工件(阳极)要求形状凹凸相反，如加工凹槽、孔时工具阴极端部是凸筋结构，加工凸台时工具阴极端部形状是凹槽结构。电解加工时工件阳极和工具阴极间保持一定的间隙，极间施加直流电压，电解液一般采用中性的盐溶液，在极间形成电化学反应池，加工的同时高速流动不断带走电解产物以及热量并去极化。工件按工具阴极的形状不断溶解，直到工件的形状和尺寸达到要求为止。

薄壁壳体表面的异形型腔采用电解加工，可以大幅缩短生产周期，有效控制变形，但对于回转形状的壳体，电解加工的工具阴极定位是其关键。定位精度或重复精度不够，往往会造成型腔位置及因带来的工件壳体厚度偏差，严重时会导致报废。

针对薄壁壳体表面的异形型腔结构，设计具有特定端面形状的成型电极对工件表面进行“复制”加工，适用于加工面积较大，形状复杂的型腔结构。但由于薄壁壳体表面异形型腔位于回转表面，再加上加工电极表面须与所加工部位适应，加工结果对定位误差极为敏感。如何在加工电极与薄壁壳体的装配、调整时精确定位，是避免加工位置偏差的关键问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种薄壁壳体电解成形的精确定位装置及方法，采用加工型面与对刀基准的一体化的成形电极和常驻式三向对刀定位块，实现成形电极精确定位，解决电极与工件之间装配、调整等环节带来的定位误差较大的难题。

第一方面，本发明的实施例提出了一种薄壁壳体电解成形的精确定位装置，包括用于固定工件的装夹工装和用于成形电极定位的定位装置，装夹工装包括安装在机床工作台上的底座，底座上沿竖直方向设有支架，支架上端转动设有用于固定工件的分度盘，分度盘与支架之间设有用于限制分度盘转动的分度销，装夹工装还包括可拆卸的用于将工件夹紧在分度盘上的压环；定位装置包括成形电极上的三向定位基准面和竖直固定设在底座上的三向定位块。

进一步地，三向定位基准面包括侧端面的U18基准面、下端面的V19基准面和前端面的W20基准面，U18基准面、V19基准面和W20基准面均为光滑平整的平面。

进一步地，三向定位块的形状为矩形，三向定位块的包括侧端面的XZ基准面、前端面的YZ基准面和上端面的XY基准面，XZ基准面、YZ基准面和XY基准面均为光滑平整的平面。

进一步地，工件为异形筒体，小端直径300mm，大端直径320mm，壁厚2.2mm，其外表面上周向均布12个异形型腔。

第二方面，本发明提出一种薄壁壳体电解成形的精确定位方法，是使用如权利要求1-3中任一项所述的定位装置的定位方法，包括如下步骤：

步骤1：将底座固定在机床工作台上，将工件安装在分度盘上，并用压环压紧，***分度销将分度盘固定在支架上；

步骤2：调整并固定三向定位块，XY基准面与分度盘轴线的Z方向距离为A₃，YZ基准面与分度盘轴线的X方向距离为A₁，XZ基准面与分度盘轴线的Y方向距离为A₂；

步骤3：设置三向定位基准面初始位置，设定成形电极中心线与成型端面交点为O，U18基准面距离O点的距离为B₂，V19基准面距离O点的距离为B₃，W20基准面距离O点的距离为B₁；

步骤4：设定电解加工初始间隙，设定成形电极中心线与工件外表面的交点为O'，步骤3中的O点距离O'点的距离为初始间隙T；

步骤5：得出成形电极的初始加工坐标，使成形电极的U18基准面与XZ基准面接触，得到机床Y坐标值C₂；使成形电极的V19基准面与XY基准面接触，得到机床Z坐标值C₃；使成形电极的W20基准面与YZ基准面接触，得到机床X坐标值C₁；通过位置换算公式X＝C₁-B₁-A₁；y＝C₂-B₂-A₂；z＝C₃-(B₃/2-T)得到成形电极初始加工坐标

进一步地，步骤4中所述初始间隙T为0.2mm。

进一步地，成形电极中心线与工件的轴线在Z方向上垂直且相交。

进一步地，所述O'点处工件的半径为200mm。

进一步地，所述A₁为100mm，A₂为200mm，A₃为180mm。

进一步地，所述B₁为20mm，B₂为30mm，B₃为40mm。

综上，本发明通过在成形电极上设计了三向定位板，实现了加工型面与对刀基准的一体化，结合工装上设置常驻式三向定位块，实现了二者之间的高精度定位，解决了在整体薄壁壳体内、外表面的异形型腔结构电解加工过程中因电极与工件之间装配、调整等环节带来的定位误差较大的难题。本发明在加工过程中无需拆卸，有效减少了定位调整时间，提高了定位精确性及可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明工件与定位装置装配结构示意图；

图2是本发明中三向定位板的结构示意图。

图中：1-成形电极；2-工件；3-异形型腔；4-压环；5-分度盘；6-支架；7-底座；8-机床工作台；9-分度销；10-XZ基准面；11-YZ基准面；12-XY基准面；13-三向定位块；14-三向定位基准面；15-U18基准面；16-V19基准面；17-W20基准面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1是，本发明的实施例提出了一种薄壁壳体电解成形的精确定位装置，包括用于固定工件2的装夹工装和用于成形电极1定位的定位装置，装夹工装包括安装在机床工作台8上的底座7，底座7上沿竖直方向设有支架6，支架6上端转动设有用于固定工件2的分度盘5，分度盘5与支架6之间设有用于限制分度盘5转动的分度销9，装夹工装还包括可拆卸的用于将工件2夹紧在分度盘5上的压环4；定位装置包括成形电极1上的三向定位基准面14和竖直固定设在底座7上的三向定位块13。

作为本发明的一具体实施例，如图2所示，三向定位基准面14包括侧端面的U18基准面15、下端面的V19基准面16和前端面的W20基准面17，U18基准面15、V19基准面16和W20基准面17均为光滑平整的平面。

作为本发明的一具体实施例，三向定位块13的形状为矩形，三向定位块13的包括侧端面的XZ基准面10、前端面的YZ基准面11和上端面的XY基准面12，XZ基准面10、YZ基准面11和XY基准面12均为光滑平整的平面。

作为本发明的一具体实施例，工件2为异形筒体，小端直径300mm，大端直径320mm，壁厚2.2mm，其外表面上周向均布12个异形型腔3。

第二方面，本发明提出一种薄壁壳体电解成形的精确定位方法，是使用如权利要求1-3中任一项所述的定位装置的定位方法，包括如下步骤：

步骤1：将底座7固定在机床工作台8上，将工件2安装在分度盘5上，并用压环4压紧，***分度销9将分度盘5固定在支架6上；

步骤2：调整并固定三向定位块13，XY基准面12与分度盘5轴线的Z方向距离为A₃，YZ基准面11与分度盘5轴线的X方向距离为A₁，XZ基准面10与分度盘5轴线的Y方向距离为A₂；

步骤3：设置三向定位基准面14初始位置，设定成形电极1中心线与成型端面交点为O，U18基准面15距离O点的距离为B₂，V19基准面16距离O点的距离为B₃，W20基准面17距离O点的距离为B₁；

步骤4：设定电解加工初始间隙，设定成形电极1中心线与工件2外表面的交点为O'，步骤3中的O点距离O'点的距离为初始间隙T；

步骤5：得出成形电极1的初始加工坐标，使成形电极1的U18基准面15与XZ基准面10接触，得到机床Y坐标值C₂；使成形电极1的V19基准面16与XY基准面12接触，得到机床Z坐标值C₃；使成形电极1的W20基准面17与YZ基准面11接触，得到机床X坐标值C₁；通过位置换算公式X＝C₁-B₁-A₁；y＝C₂-B₂-A₂；z＝C₃-(B₃/2-T)得到成形电极1初始加工坐标

作为本发明的一具体实施例，步骤4中所述初始间隙T为0.2mm。

作为本发明的一具体实施例，成形电极1中心线与工件2的轴线在Z方向上垂直且相交。

作为本发明的一具体实施例，所述O'点处工件2的半径为200mm。

作为本发明的一具体实施例，所述A₁为100mm，A₂为200mm，A₃为180mm。

作为本发明的一具体实施例，所述B₁为20mm，B₂为30mm，B₃为40mm。

实施例1：电解加工前，使成形电极1的U18基准面15与XZ基准面10接触，得到机床Y坐标值C₂为305.32；使成形电极1的V19基准面16与XY基准面12接触，得到机床Z坐标值C₃为311.05；使成形电极1的W20基准面17与YZ基准面11接触，得到机床X坐标值C₁为258.61。则通过换算公式X＝C₁-B₁-A₁；y＝C₂-B₂-A₂；z＝C₃-(B₃/2-T)，即X＝C₁-B₁-A₁＝258.61-20-100＝138.61；y＝C₂-B₂-A₂＝305.32-30-200＝75.32；z＝C₃-(B₃/2-T)＝311.05-(40-2-0.2)＝291.25换算得到的机床坐标值(138.61，75.32，291.25)即为电解加工的初始加工坐标。

需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。