一種用于環(huán)錐形薄壁零件立車加工的工裝及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于薄壁零件加工工藝裝備領(lǐng)域，具體涉及一種用于環(huán)錐形薄壁零件立車加工的工裝及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]在中、小型燃?xì)廨啓C(jī)中，存在大量的環(huán)形薄壁機(jī)匣類零件，其具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、尺寸大、壁厚非常薄、精度要求高等特點(diǎn)，例如環(huán)形薄壁機(jī)匣類零件結(jié)構(gòu)尺寸最大達(dá)2000mm、壁最薄達(dá)1.5mm、制造精度最高要求IT7級(jí)。
[0003]由于環(huán)形薄壁零件直徑大、壁厚薄，剛性差，容易產(chǎn)生變形，這類零件對工藝和設(shè)備要求非常高，制造難度相當(dāng)大。在加工過程中，若立車中采用常規(guī)的使用卡盤、壓板裝夾工件的方法顯然無法對環(huán)形薄壁零件進(jìn)行裝夾、校正、加工。
[0004]特別是對于一端直徑大另一端直徑小的呈錐形的環(huán)狀薄壁類零件(環(huán)錐形)，由于其錐度的存在，在加工過程中其裝夾和固定非常困難，容易產(chǎn)生滑動(dòng)，而且由于通常工裝夾具無法整體支撐整個(gè)筒體，使得零件兩端部的呈自由端且弦長會(huì)非常長，導(dǎo)致兩端剛性不足從而易變形，而且在加工時(shí)產(chǎn)生顫動(dòng)，使得整體加工精度交較低，形狀誤差大。
[0005]對比文件CN102485385A公開了一種薄壁筒體緊固裝置，包括芯軸，該芯軸中央設(shè)有隔套，隔套左側(cè)的芯軸上依次設(shè)有左擋板、左錐套、左壓塊、擋環(huán)，隔套右側(cè)的芯軸上依次設(shè)有右擋板、右錐套、右壓塊。其中隔套、左擋板、左錐套、左壓塊、右擋板、右錐套、右壓塊都可以在芯軸上滑動(dòng)，左擋板和左錐套、右擋板和右錐套之間分別設(shè)有軸向間隙，擋環(huán)固定設(shè)置在芯軸上，右壓塊右側(cè)的芯軸上設(shè)有緊固螺母，左錐套和右錐套的外周錐形面上分別與其配合的設(shè)有內(nèi)孔為錐形、由多個(gè)半環(huán)組成的環(huán)形哈夫塊。通過擰緊緊固螺母，由于擋環(huán)的阻擋，右錐套向左錐套壓近，兩個(gè)錐套分別帶動(dòng)環(huán)形哈夫塊的半環(huán)塊向四周脹起，在內(nèi)側(cè)將薄壁筒體脹緊，將薄壁筒體緊固在薄壁筒體緊固裝置上，實(shí)現(xiàn)環(huán)形薄壁裝夾。該方案中的裝置可以將筒體較長的薄壁筒體夾緊在車床上，可以實(shí)現(xiàn)較好的同軸度并且加工時(shí)筒體變形較小。
[0006]但是，上述技術(shù)方案中的夾緊裝置僅適用于直徑不變的直筒薄壁零件的加工，對于錐形的環(huán)形薄壁零件，這種夾具無法保證零件在加工過程中不發(fā)生滑移；另外，對于筒壁與內(nèi)部的環(huán)形哈夫塊外壁面之間的圓周空隙，無法保證其間隙均勻；同時(shí)，左右兩錐套在裝夾完成后進(jìn)行拆卸時(shí)常常由于錐形面結(jié)合過緊而無法拆卸；特別是，在加工零件兩端部時(shí)，由于零件兩端部的呈自由狀態(tài)的端部較長，使得兩端剛性不足從而容易產(chǎn)生變形，而且在加工時(shí)會(huì)產(chǎn)生顫動(dòng)，使得整體加工精度交較低，形狀誤差大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供一種用于環(huán)錐形薄壁類零件立車加工的工裝及其應(yīng)用，其通過將與環(huán)錐形薄壁零件內(nèi)壁面匹配的脹塊與驅(qū)動(dòng)其發(fā)脹的錐形塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過設(shè)置壓緊塊和端部擋塊，從而實(shí)現(xiàn)對環(huán)錐形薄壁零件的夾緊固定，保證工件加工時(shí)與夾具間隙均勻以及不會(huì)軸向滑動(dòng)從而加工精度高，同時(shí)便于拆裝。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于環(huán)錐形薄壁類零件立車加工的工裝，其包括:
[0009]工裝底板，其為中心開有通孔的盤裝，一芯軸一端穿過該中心通孔后固定在該工裝底板上，該工裝底板上開有多條沿徑向呈輻射狀布置的導(dǎo)軌；
[0010]脹形滑塊，其為多個(gè)，所述脹形滑塊一端作為裝夾面其端面輪廓與待加工工件內(nèi)壁面曲面匹配，另一端作為驅(qū)動(dòng)端其端面為斜面，各脹形滑塊分別通過一個(gè)所述導(dǎo)軌布置在所述工裝底板上并可相對徑向滑動(dòng)，可使得上述多個(gè)脹形滑塊的裝夾面圍成圓形輪廓以用于與待加工的環(huán)錐形薄壁零件內(nèi)壁面抵接，而所述驅(qū)動(dòng)端端面則圍成錐形空間且所述芯軸穿過該錐形空間；
[0011]錐形塊，其套接在所述芯軸上且其錐形面與所述錐形空間匹配，其可被驅(qū)動(dòng)已與所述錐形空間相互作用，從而驅(qū)動(dòng)各脹形滑塊在所述導(dǎo)軌上徑向滑動(dòng)使所述各脹形滑塊裝夾面與所述工件內(nèi)壁抵接，從而將其夾緊固定以進(jìn)行加工。
[0012]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述錐形塊通過螺紋套接在芯軸上的螺母驅(qū)動(dòng)，該錐形塊與螺母作用的端面上設(shè)置有凹槽，所述螺母對應(yīng)處設(shè)置有可與其匹配的凸起，其可在所述螺母回退時(shí)帶動(dòng)所述錐形塊退出所述錐形空間，從而便于脹形塊拆卸。
[0013]作為本發(fā)明的改進(jìn)，還包括壓環(huán)，其用于在工件固定到位后從工件外壁面壓緊，從而均勻各脹形滑塊在周向上的間隙。
[0014]作為本發(fā)明的改進(jìn)，還包括保護(hù)壓塊，其設(shè)置在工件端部，用于從端面抵緊工件，防止其在工件脹形時(shí)在脹形滑塊外圓錐面上滑動(dòng)。
[0015]作為本發(fā)明的改進(jìn)，所述錐形塊與芯軸套裝的內(nèi)孔上設(shè)置有臺(tái)階，用于內(nèi)孔臺(tái)階與芯軸的臺(tái)階配合，防止旋緊壓緊螺母過低，錐形塊脹形過大，使工裝、工件產(chǎn)生損傷。
[0016]作為本發(fā)明的改進(jìn)，脹形滑塊為啞鈴結(jié)構(gòu)，兩端均有圓錐面，小端組成內(nèi)孔錐面與錐形塊貼合，大端組成外圓錐面與環(huán)形薄壁零件內(nèi)孔型面貼合。
[0017]按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種上述工裝在環(huán)錐形薄壁零件立車加工中的應(yīng)用。
[0018]本發(fā)明的用于環(huán)形薄壁零件立車加工的工裝，其通過一組同心滑塊的脹圓機(jī)構(gòu)，將環(huán)形薄壁零件撐圓固定，解決現(xiàn)有加工薄壁零件剛性差，加工無法直接裝夾、加工易發(fā)生顫動(dòng)、校正困難等問題，可以實(shí)現(xiàn)直徑Φ500-2000πιπι、壁厚1.5?6mm環(huán)形薄壁零件的端面、兩端接口部位的加工。
[0019]本發(fā)明的上述用于環(huán)形薄壁零件立車加工的工裝，安裝在立車工作轉(zhuǎn)臺(tái)上，保證其與工作轉(zhuǎn)臺(tái)同心，其包括工裝底板、脹形機(jī)構(gòu)和附屬緊固件；所述脹形機(jī)構(gòu)安裝在所述底板上；所述脹形機(jī)構(gòu)，在工裝底板上由內(nèi)到位依次為芯軸、壓緊螺母、錐形塊、脹形滑塊等；所述脹形滑塊外型面為工件內(nèi)孔型面，脹形時(shí)，兩者完全貼合。通過旋轉(zhuǎn)壓緊螺母壓緊錐形塊推動(dòng)脹形滑塊往外移動(dòng)，撐緊套在脹形滑塊外圓面上的工件，達(dá)到工件脹形裝夾、校型目的，同時(shí)滿足工件與工作轉(zhuǎn)臺(tái)同心，達(dá)到校正工件的目的。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述脹形滑塊多件組成一個(gè)完整環(huán)件，相鄰兩件間需留10?20mm間隙，便于脹形或收縮時(shí)，相互間不干涉。脹形滑塊組成的環(huán)件直徑Φ500?2000，滿足直徑Φ500?2000的環(huán)形工件裝夾要求。
[0021]脹形滑塊為啞鈴結(jié)構(gòu)，中部為導(dǎo)桿，兩端均有圓錐面，小端組成內(nèi)孔錐面與錐形塊貼合，大端組成外圓錐面與環(huán)形薄壁零件內(nèi)孔型面貼合。其中，外圓錐面的形狀通過環(huán)形薄壁零件內(nèi)孔型面進(jìn)行設(shè)計(jì)，高度較工件高度少約10mm，使工件兩端面加工區(qū)域露出工裝外且工件懸長最短。
[0022]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述工裝底板上上端面設(shè)有導(dǎo)軌，用限位壓板將脹形滑塊固定在工裝底板導(dǎo)軌內(nèi)沿徑向滑動(dòng)；工裝底板中心設(shè)有芯軸銷孔，用于芯軸的定位。
[0023]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述芯軸為鉸制螺栓結(jié)構(gòu)，上部為外螺紋，下部圓柱面為高精度銷軸，與工裝底板芯軸孔配合定位。
[0024]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述錐形塊與壓緊螺母套在芯軸上，一同安裝在工裝底板芯軸孔中。其下部外圓為外圓錐面，與脹形滑塊的小端錐面貼合。錐形塊向下移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)脹形滑塊往外移動(dòng)，達(dá)到工件脹形、固定的目的；
[0025]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述錐形塊上端平面設(shè)有半邊卡槽，與壓緊螺母配合使用，壓緊螺母一端外圓加工有圓環(huán)翼板結(jié)構(gòu)卡在錐形塊上端平面半邊卡槽內(nèi)，旋轉(zhuǎn)壓緊螺母在芯軸上上下移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)錐形塊上下移動(dòng)，防止壓緊后錐形塊與脹形滑塊吸合，無法取下錐形塊。
[0026]本發(fā)明的脹形滑塊大端上下端面設(shè)有保護(hù)壓塊，使工件脹形時(shí)，防止工件在脹形滑塊外圓錐面上滑動(dòng)。
[0027]本發(fā)明的脹形機(jī)構(gòu)撐圓工件時(shí)，工件外側(cè)設(shè)有壓環(huán)，用壓板等方法，分別從工件外偵U、內(nèi)側(cè)將壓環(huán)壓緊，分別加工工件的小端部位、大端部位，同時(shí)壓環(huán)將脹形滑塊間的間隙圓周均勾分布。
[0028]加工時(shí)，首先將工裝底板、芯軸、壓緊螺母、錐形塊、脹形滑塊、限位壓塊組裝一起，一同放置在立車工作轉(zhuǎn)臺(tái)上。調(diào)整工裝，保證脹形滑塊外圓錐面與工作轉(zhuǎn)臺(tái)同心。將工件放置在脹形滑塊外圓錐面上，在脹形滑塊大端上下端面安裝保護(hù)壓塊壓緊工件上下端面，防止工件在脹形滑塊外圓錐面上滑動(dòng)。擰緊壓緊螺母使脹形滑塊沿工裝底板徑向向外移動(dòng)，撐緊工件。撐緊后，使用脹形滑塊鎖緊螺栓將脹形滑塊固定在工裝底板上。然后，在工件外圓放置壓環(huán)，將工件與脹形滑塊間的間隙圓周均勻分布，分別從工件外側(cè)、內(nèi)側(cè)將壓環(huán)壓緊，加工工件的小端部位、大端部位。壓環(huán)壓緊工件后，拆除工件上下端面的保護(hù)壓塊。
[0029]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果:
[0030]可裝夾Φ500-2000πιπι環(huán)形薄壁零件，壁厚1.5?6mm，滿足可立車加工其兩端面、距端面約5_的內(nèi)孔面和外圓面；由于環(huán)形薄壁零件剛性差，在加工環(huán)形薄壁零件兩端段部時(shí)，使工件端面懸長僅有5mm，提高工件的剛性，減少工件加工時(shí)的顫動(dòng)；工件易變形，在加工前，工藝裝備需對工件進(jìn)行校型，達(dá)到可接受的形狀誤差；需校正工件與立車工作轉(zhuǎn)臺(tái)同心，滿足加工要求。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的用于一種用于環(huán)形薄壁零件端部加工的工藝裝備的總體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖中:101工裝底板、102芯軸鎖緊螺釘、103芯軸、104脹形滑塊鎖緊螺栓A、105脹形滑塊、106脹形滑塊鎖緊螺栓B、107壓環(huán)、108保護(hù)壓塊鎖緊螺栓、109保護(hù)壓塊、110限位壓塊鎖緊螺栓、111限位壓塊、112壓緊螺母、113錐形塊。
[0033]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的工裝底板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖中:201導(dǎo)軌、202芯軸孔、203限位壓塊鎖緊螺栓孔、204脹形滑塊鎖緊螺栓孔B,205脹形滑塊鎖緊螺栓孔A、206芯軸鎖緊螺釘孔。
[0035]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的錐形滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的壓緊螺母的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖6 (a)和圖6 (b)為本發(fā)明實(shí)施例的脹形滑塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0039]圖7為本發(fā)明實(shí)施例的保護(hù)壓塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0040]圖8為本發(fā)明實(shí)施例的壓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實(shí)