一种整体带筋壁板精密加工工装和方法
阅读说明：本技术 一种整体带筋壁板精密加工工装和方法 (Tool and method for precisely machining integral ribbed wallboard ) 是由 何建伟 陆政 刘宝诚 樊振中 张东 胡勇 宋保永 王婧超 潘忠文 邙晓斌 李绍威 于 2021-01-25 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种整体带筋壁板精密加工工装和方法,具体涉及铝合金加工领域,包括面区和真空存储罐,所述铣面区两侧分别设置有下压吸盘和上压吸盘,所述真空存储罐一侧设有真空泵。本发明通过根据不同壁板的外形尺寸加工钢制模板,在钢制模板与底板之间设计加装了一套真空吸盘装置,采用若干个矩形吸盘,既能保证足够的吸力又能满足底板与吸盘之间足够的贴合度,下压吸盘将壁板整体吸附,并且由于自身1吨多的重力作用于铝板,保证铣面区能够满足加工的要求,根据板长采用数控铣床逐段完成铣削作业,经离线式超声波测厚仪测量铣面厚度,可以满足1.5mm±0.2mm的精度要求。(The invention discloses a tool and a method for precisely machining an integral ribbed wallboard, and particularly relates to the field of aluminum alloy machining. According to the invention, the steel template is processed according to the external dimensions of different wallboards, a set of vacuum sucker device is additionally arranged between the steel template and the bottom plate, a plurality of rectangular suckers are adopted, so that enough suction can be ensured, and enough fitting degree between the bottom plate and the suckers can be met, the suckers are pressed down to adsorb the whole wallboard, and more than 1 ton of gravity acts on the aluminum plate, so that the milled surface area can meet the processing requirement, the milling operation is completed section by using a numerical control milling machine according to the plate length, and the milled surface thickness is measured by an off-line ultrasonic thickness gauge, so that the precision requirement of 1.5mm +/-0.2 mm can be met.)
技术领域
本发明涉及铝合金加工技术领域，更具体地说，本发明涉及一种整体带筋壁板精密加工工装和方法。
背景技术
整体带筋壁板可由多种典型可时效化铝合金制成，均具有高比强度，高比刚度和良好的加工性能，各种挤压成型的铝合金整体挤压壁板应用于航空航天、舰船制造等各类前沿领域。挤压成型的壁板筒，经过剖切、退火、展平、二次退火、拉伸等等多道工序后，形成如下图4中的壁板。
这种壁板厚度约为6-10mm左右，必须经过机械加工，将下表面铣至1.5mm±0.2mm。加工后壁板如图5所示。由于壁板经过上述多道工序的加工后，板材表面平度，厚薄，筋台高度等都存在较大偏差，铣面过程中很难保证±0.2mm的加工精度偏差。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种整体带筋壁板精密加工工装和方法，本发明所要解决的技术问题是：如何提高整体带筋壁板在铣面过程中的精确度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种整体带筋壁板精密加工工装，包括铣面区和真空存储罐，所述铣面区两侧分别设置有下压吸盘和上压吸盘，所述真空存储罐一侧设有真空泵，所述铣面区、下压吸盘、上压吸盘和真空泵与真空存储罐之间均连接有管道，所述铣面区、下压吸盘和上压吸盘与真空存储罐之间的管道设置为两路，一路管道分别与下压吸盘和上压吸盘相连，另一路管道与铣面区相连，两路管道上均固定设有电磁控制阀，所述下压吸盘、上压吸盘和真空存储罐均外连有真空表；
所述下压吸盘和上压吸盘均包括基板，所述基板一侧开设有排气口，所述基本另一侧开设有进气口，所述排气口与进气口之间设有连通道，所述基本顶端与连通道之间开设有外连道，所述基板底面固定设有多个橡胶皮碗，所述橡胶皮碗内腔与排气口之间开设有排气道。
在一个优选地实施方式中，所述外连道用于外连真空表，所述真空表设置为电子数字式真空表。
在一个优选地实施方式中，本工装还包括控制器，所述真空泵、电磁控制阀和真空表均与控制器电性连接。
在一个优选地实施方式中，所述排气口、进气口、连通道和外连道均设置于基板内部，且相互连通。
在一个优选地实施方式中，所述铣面区包括工作台面和模板，所述模板设置为100-150mm厚的钢制模板。
本发明还包括一种整体带筋壁板精密加工工装的加工方法，具体加工步骤如下：
S1、模板制备：根据不同的加工壁板的外形尺寸，加工能够使待加工的壁板完全嵌入的100-150mm厚的钢制模板（模板厚度根据筋高调整）；由于板材经过前期热处理会出现不规则的变形，再经过拉伸处理，筋板可以达到要求，但工作台面部分平度很难保证，这也是此套工装需要突破的核心所在；使筋板与模板能更好的贴合到一起；
S2、预准备：两路管道上的电磁控制阀关闭，真空泵工装对真空存储罐进行抽真空处理，达到真空设定后关闭真空泵；
S3、筋板安装：将待加工的筋板放置到模板内，并将下压吸盘和上压吸盘与待加工的筋板位置上下对应，开启两路管道对应的电磁控制阀，由真空存储罐内的负压经进气口由连通道和排气道将橡胶皮碗内多余空气抽离，从而完成下压吸盘和上压吸盘与筋板间的“上压下吸”式固定；
S4、铣削加工：待步骤S3中安装完成后，根据板长采用数控铣床逐段完成铣削作业。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S2中真空存储罐真空状态的判定标准设置为真空存储罐对应的真空表数值达到-0.08MPa。
在一个优选地实施方式中，所述步骤S3中排气口外连有控制阀。
本发明的技术效果和优点：
本发明通过根据不同壁板的外形尺寸加工钢制模板，在钢制模板与底板之间设计加装了一套真空吸盘装置，采用若干个矩形吸盘，既能保证足够的吸力又能满足底板与吸盘之间足够的贴合度，这就用到了上压吸盘系统，该套装置将原有吸盘改为下压吸盘和上压吸盘的矩形一体式吸盘，工作中，下压吸盘将壁板整体吸附，并且由于自身1吨多的重力作用于铝板，保证铣面区能够满足加工的要求，根据板长采用数控铣床逐段完成铣削作业，经离线式超声波测厚仪测量铣面厚度，可以满足1.5mm±0.2mm的精度要求。
附图说明
图1为本发明的整体工作原理示意图。
图2为本发明的上压吸盘剖面结构示意图。
图3为本发明的加工面分布结构示意图。
图4为本发明的现有技术壁板结构示意图。
图5为本发明的现有技术壁板加工后结构示意图。
附图标记为：1铣面区、2下压吸盘、3上压吸盘、31基板、32排气口、33进气口、34连通道、35外连道、36橡胶皮碗、37排气道、4真空存储罐、5真空泵、6电磁控制阀、7真空表。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
本发明提供了一种整体带筋壁板精密加工工装，包括铣面区1和真空存储罐4，所述铣面区1两侧分别设置有下压吸盘2和上压吸盘3，所述真空存储罐4一侧设有真空泵5，所述铣面区1、下压吸盘2、上压吸盘3和真空泵5与真空存储罐4之间均连接有管道，所述铣面区1、下压吸盘2和上压吸盘3与真空存储罐4之间的管道设置为两路，一路管道分别与下压吸盘2和上压吸盘3相连，另一路管道与铣面区1相连，两路管道上均固定设有电磁控制阀6，所述下压吸盘2、上压吸盘3和真空存储罐4均外连有真空表7；
所述下压吸盘2和上压吸盘3均包括基板31，所述基板31一侧开设有排气口32，所述基本另一侧开设有进气口33，所述排气口32与进气口33之间设有连通道34，所述基本顶端与连通道34之间开设有外连道35，所述基板31底面固定设有多个橡胶皮碗36，所述橡胶皮碗36内腔与排气口32之间开设有排气道37。
所述外连道35用于外连真空表7，所述真空表7设置为电子数字式真空表7，本工装还包括控制器，所述真空泵5、电磁控制阀6和真空表7均与控制器电性连接，所述排气口32、进气口33、连通道34和外连道35均设置于基板31内部，且相互连通，所述铣面区1包括工作台面和模板，所述模板设置为100-150mm厚的钢制模板；
本发明还包括一种整体带筋壁板精密加工工装的加工方法，具体加工步骤如下：
S1、预准备：两路管道上的电磁控制阀6关闭，真空泵5工装对真空存储罐4进行抽真空处理，真空存储罐4对应的真空表7数值达到-0.08MPa后关闭真空泵5；
S2、筋板安装：将待加工的筋板放置到模板内，并将下压吸盘2和上压吸盘3与待加工的筋板位置上下对应，开启两路管道对应的电磁控制阀6，由真空存储罐4内的负压经进气口33由连通道34和排气道37将橡胶皮碗36内多余空气抽离，从而完成下压吸盘2和上压吸盘3与筋板间的“上压下吸”式固定；
S3、铣削加工：待步骤S2中安装完成后，根据板长采用数控铣床逐段完成铣削作业。
实施例2：
本发明提供了一种整体带筋壁板精密加工工装，包括铣面区1和真空存储罐4，所述铣面区1两侧分别设置有下压吸盘2和上压吸盘3，所述真空存储罐4一侧设有真空泵5，所述铣面区1、下压吸盘2、上压吸盘3和真空泵5与真空存储罐4之间均连接有管道，所述铣面区1、下压吸盘2和上压吸盘3与真空存储罐4之间的管道设置为两路，一路管道分别与下压吸盘2和上压吸盘3相连，另一路管道与铣面区1相连，两路管道上均固定设有电磁控制阀6，所述下压吸盘2、上压吸盘3和真空存储罐4均外连有真空表7；
所述下压吸盘2和上压吸盘3均包括基板31，所述基板31一侧开设有排气口32，所述基本另一侧开设有进气口33，所述排气口32与进气口33之间设有连通道34，所述基本顶端与连通道34之间开设有外连道35，所述基板31底面固定设有多个橡胶皮碗36，所述橡胶皮碗36内腔与排气口32之间开设有排气道37。
所述外连道35用于外连真空表7，所述真空表7设置为电子数字式真空表7，本工装还包括控制器，所述真空泵5、电磁控制阀6和真空表7均与控制器电性连接，所述排气口32、进气口33、连通道34和外连道35均设置于基板31内部，且相互连通，所述铣面区1包括工作台面和模板，所述模板设置为100-150mm厚的钢制模板；
本发明还包括一种整体带筋壁板精密加工工装的加工方法，具体加工步骤如下：
S1、模板制备：根据不同的加工壁板的外形尺寸，加工能够使待加工的壁板完全嵌入的100-150mm厚的钢制模板（模板厚度根据筋高调整）；由于板材经过前期热处理会出现不规则的变形，再经过拉伸处理，筋板可以达到要求，但工作台面部分平度很难保证，这也是此套工装需要突破的核心所在；使筋板与模板能更好的贴合到一起；
S2、预准备：两路管道上的电磁控制阀6关闭，真空泵5工装对真空存储罐4进行抽真空处理，真空存储罐4对应的真空表7数值达到-0.08MPa后关闭真空泵5；
S3、筋板安装：将待加工的筋板放置到铣削工作台位置，并将下压吸盘2和上压吸盘3与待加工的筋板位置上下对应，开启两路管道对应的电磁控制阀6，由真空存储罐4内的负压经进气口33由连通道34和排气道37将橡胶皮碗36内多余空气抽离，从而完成下压吸盘2和上压吸盘3与筋板间的“上压下吸”式固定；
S4、铣削加工：待步骤S3中安装完成后，根据板长采用数控铣床逐段完成铣削作业。
实施例3：
本发明提供了一种整体带筋壁板精密加工工装，包括铣面区1和真空存储罐4，所述铣面区1两侧分别设置有下压吸盘2和上压吸盘3，所述真空存储罐4一侧设有真空泵5，所述铣面区1、下压吸盘2、上压吸盘3和真空泵5与真空存储罐4之间均连接有管道，所述铣面区1、下压吸盘2和上压吸盘3与真空存储罐4之间的管道设置为两路，一路管道分别与下压吸盘2和上压吸盘3相连，另一路管道与铣面区1相连，两路管道上均固定设有电磁控制阀6，所述下压吸盘2、上压吸盘3和真空存储罐4均外连有真空表7；
所述下压吸盘2和上压吸盘3均包括基板31，所述基板31一侧开设有排气口32，所述基本另一侧开设有进气口33，所述排气口32与进气口33之间设有连通道34，所述基本顶端与连通道34之间开设有外连道35，所述基板31底面固定设有多个橡胶皮碗36，所述橡胶皮碗36内腔与排气口32之间开设有排气道37。
所述外连道35用于外连真空表7，所述真空表7设置为电子数字式真空表7，本工装还包括控制器，所述真空泵5、电磁控制阀6和真空表7均与控制器电性连接，所述排气口32、进气口33、连通道34和外连道35均设置于基板31内部，且相互连通，所述铣面区1包括工作台面和模板，所述模板设置为100-150mm厚的钢制模板；
本发明还包括一种整体带筋壁板精密加工工装的加工方法，具体加工步骤如下：
S1、模板制备：根据不同的加工壁板的外形尺寸，加工能够使待加工的壁板完全嵌入的100-150mm厚的钢制模板（模板厚度根据筋高调整）；由于板材经过前期热处理会出现不规则的变形，再经过拉伸处理，筋板可以达到要求，但工作台面部分平度很难保证，这也是此套工装需要突破的核心所在；使筋板与模板能更好的贴合到一起；
S2、预准备：两路管道上的电磁控制阀6关闭，真空泵5工装对真空存储罐4进行抽真空处理，真空存储罐4对应的真空表7数值达到-0.08MPa后关闭真空泵5；
S3、筋板安装：将待加工的筋板放置到模板内，采用传统的吸盘吊进行固定；
S4、铣削加工：待步骤S3中安装完成后，根据板长采用数控铣床逐段完成铣削作业。
实施例4：
分别取上述实施例1-3方式加工的整体带筋壁板进行后的精度检测并选用现有技术加工的整体带筋壁板作为对比例，得到以下数据：
由上表可知，实施例2中精加工方法最为适中，采用该方法加工后的工装，可以稳定的满足1.5mm±0.2mm的精度要求，从而满足生产者的加工需求。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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