CN103624569A - 用于分瓣式组合芯模的加工夹具及其加工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于分瓣式组合芯模的加工夹具及其加工方法。所述用于分瓣式组合芯模的加工夹具包括联接盘、芯轴和分瓣式组合芯模。联接盘两个盘表面形位公差小于0.03mm，以该联接盘两个盘表面作为组装和精加工分瓣式组合芯模时的找正基准。在联接盘盘面上分布有多个连接通孔。连接通孔的位置须与分瓣式组合芯模中各瓣块对应。所述芯轴的外圆周为圆锥面。本发明利用简易的装夹工装，合理安排工艺方案，在数控车床上一次装夹精加工成分瓣类零件，提高了产品质量。

Description

用于分瓣式组合芯模的加工夹具及其加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工行业，具体是一种在数控车床上对高精度分瓣类零件进行加工的装置。

背景技术

机械加工行业是制造业的基础，随着我国航空、航天事业的快速发展，产品的精度要求越来越高，结构越来越独特复杂，如：分瓣式组合芯模，该芯模由6件角度不同的扇形瓣体，按一定的规律组成，设计要求各瓣块之间的对接间隙在0.03～0.05㎜之间，对于该类零件的加工，在现有加工技术中，有两种加工工艺方案。

方案一：根据钼丝直经（0.18㎜～0.20㎜）、放电间隙（0.01mm）算出各瓣块之间的补偿量放大内外圆尺寸,对接面进行修配后直接成形的工艺方案。

存在问题：1）组装后整体不是一个正圆。2）由于操作者人为误差、设备精度误差，有时出现跳丝、断丝等现象影响，导致切割表面粗糙，有棱边出现，为保证对接间隙0.03～0.05㎜的要求，锉修抛光量大，各瓣块对接后影响产品最终尺寸，尺寸精度、形位公差易超差,生产过程风险高，不适于高精度零件的加工。

方案二:采取留有补偿件，多加工一件一样的零件,从补偿件上切割最后一瓣块，最后依据实际情况修配补偿块的工艺方案。

存在问题：1）会加大机械加工难度，产品外型复杂，精度高，保证两件产品尺寸精度的一致性难度大。2）生产周期长，费料费时，加大修配难度，不仅增大劳动强度，而且增加了制造成本。同样也不适于高精度零件的加工。

发明内容

为克服现有技术中迟早的机械加工难度大的不足，本发明提成了一种用于分瓣式组合芯模的加工夹具及其加工方法。

本发明包括联接盘、芯轴和分瓣式组合芯模。联接盘为环形件。所述联接盘的外径略小于组合芯模的外径。所述联接盘两个盘表面形位公差小于0.03mm，以该联接盘两个盘表面作为组装和精加工分瓣式组合芯模时的找正基准。在所述联接盘盘面上分布有多个用于联接盘与分瓣式组合芯模之间的连接通孔。所述的连接通孔的位置须与分瓣式组合芯模中各瓣块对应。所述芯轴的外圆周为圆锥面，该圆锥角度与分瓣式组合芯模内锥角度一致。芯轴外锥大端直径比分瓣式组合芯模内锥大端直径略小,高度应保证与分瓣式组合芯模有足够的接触面积。在所述芯轴的圆周上均布有多个通孔；所述通孔的数量与分瓣式组合芯模的瓣数一致。所述通孔的中心线过芯轴的中心线。所述芯轴圆周上过孔的中心线过该芯轴中心线。

在得到的各瓣块的端面分别加工有连接孔。在得到的各瓣块的内表面的几何中心处分别加工有连接孔。

在大尺寸瓣块的端面分别加工有两个连接孔，在小尺寸瓣块的端面分别加工有一个连接孔。并且所述位于各瓣块端面的连接孔分别与联接盘上的过孔相配合；所述位于各瓣块内表面的各连接孔分别与芯轴相配合。

在所述联接盘的端面上加工三个销孔，并使所述三个销孔分别位于组装分瓣式组合芯模坯体中的三个大瓣块上，用于联接盘与分瓣式组合芯模之间的定位。

本发明提出的加工上述用于分瓣式组合芯模的加工夹具的方法的具体过程是：

步骤1，下料。根据分瓣式组合芯模的工艺要求，取环形的板料。通过车削加工的方式，按设计要求，对所述环形板料的端面和内孔进行精加工，使环形板料的内表面形成锥度为12度的斜面；对所述环形板料的外圆周进行半精加工，单边留量为2～3mm。得到分瓣式组合芯模的坯料。

步骤2，切分坯料。切分所述分瓣式组合芯模的坯料，使之成6个瓣块。所述6个瓣块根据设计要求，外形尺寸有两种，分别记为A和B，在切分时，须按AB次序切分并标记。各瓣块切分面的平面度为0.03～0.05mm。

步骤3，加工连接孔。在得到的各瓣块的端面分别加工出连接孔。在大尺寸瓣块的端面分别加工有两个连接孔，在小尺寸瓣块的端面分别加工有一个连接孔。在得到的各瓣块的内表面分别加工连接孔，所述各连接孔分别位于各瓣块内表面的几何中心处。

步骤4，组装分瓣式组合芯模。将各瓣块标依记逐块固定安装在芯轴的外圆周上，使各瓣块与芯轴组合成为分瓣式组合芯模坯体。各瓣块之间的间隙为0.03～0.05mm。将联接盘固定分瓣式组合芯模坯体一端端面上。

步骤5，装夹联接盘。将固定在分瓣式组合芯模坯体上的联接盘装夹在车床卡盘上。对分瓣式组合芯模坯料进行切削加工，得到分瓣式组合芯模。

本发明的目的是利用简易的装夹工装，合理安排工艺方案，在数控车床上一次装夹精加工成分瓣类零件，避免分瓣类零件工艺性差、不易装夹、尺寸精度、形位公差易超差,生产过程风险高、产品质量控制难度大等问题，以克服现有技术中的不足。

本发明通过芯轴、螺栓将分瓣类零件紧固成一整体，又通过联接盘与分瓣类零件的连接，使机床卡爪夹紧力不直接作用于工件上，工件不受径向装夹外力，能有效减小工件由于装夹引起的变形、错位，同时通过主轴装夹工装消除了传统加工方案中因主轴直接装夹工件，通过工件传递扭矩而引起的变形。本发明结构简单，成本低，操作简便，省时省力，特别适宜分瓣类高精度零件的加工。试验证明，通过本发明，能够将75％左右产品优质品率提高到100％，组合芯模的使用次数能够由10次/月提高到20次/月，而切压制成的产品实现“零缺陷”交付。通过本发明，提高了产品质量和生产效率，降低了生产成本。

本发明可在数控车床上完全实现分瓣类零件的加工，使用本工装加工分瓣类零件完全克服了原先两种工艺方案的不足，提高了工件的加工质量，工装结构简单，成本低，操作简便，省时省力，特别适宜分瓣类高精度零件的加工。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图2的剖视图；

图3是联接盘的结构示意图；

图4是芯轴的结构示意图；

图5是芯轴的D向示意图；

图6是工装工作原理图；

图7是分瓣式组合芯模的三维结构示意图。其中：

1.联接盘  2.六角头螺栓  3.内螺纹圆柱销  4.三爪卡盘

5.芯轴    6.分瓣式组合芯模

具体实施例

为使本发明实现的技术手段易于明白了解，下面结合具体实施方式进一步阐述本发明。本发明还适用于其它类似于分瓣类零件的加工。

实施例一

本实施例是一种用于分瓣式组合芯模的加工夹具

如图1，本发明包括联接盘1、芯轴5和分瓣式组合芯模6。

所述的联接盘1和芯轴5组合使用，构成了本实施例的夹具。其中：

联接盘1为环形件，采用45#钢制成。所述联接盘1的外径略小于组合芯模的外径，该联接盘盘面的宽度需满足连接的强度要求，厚度应满足液压卡爪的装夹强度。所述联接盘两个盘表面形位公差小于0.03mm，以该联接盘两个盘表面作为组装和精加工分瓣式组合芯模时的找正基准。在所述联接盘盘面上分布有多个用于联接盘与分瓣式组合芯模之间的连接通孔。所述的连接通孔的位置须与分瓣式组合芯模中各瓣块对应。

本实施例中，联接盘1的厚度尺寸为35mm，联接盘两个盘表面的平面度、平行度均为0.03mm，外径为φ294mm，内径为φ234mm，端面有9个φ14连接通孔，孔位尺寸为φ268mm。

芯轴5为中空回转体，用45#钢制成。所述芯轴5的外圆周为圆锥面，该圆锥角度与分瓣式组合芯模内锥角度一致。芯轴5外锥大端直径比分瓣式组合芯模内锥大端直径略小,高度应保证与分瓣式组合芯模有足够的接触面积。在所述芯轴5的圆周上均布有多个通孔；所述通孔的数量与分瓣式组合芯模的瓣数一致。所述通孔的中心线过芯轴5的中心线。所述芯轴5壳体径向的厚度需满足该芯轴5与分瓣式组合芯模的连接强度要求。本实施例中，芯轴5的高度尺寸为55mm，内径为φ185mm，大端外径为φ222mm。芯轴5外圆周表面与该芯轴5轴线的夹角为12°，与组合芯模的内锥角一致，并使芯轴5外圆周表面与组合芯模的内表面之间的接触面积≥85%。在所述芯轴5的圆周上均布有6个φ14过孔，六角头螺栓2通过该过孔与分瓣式组合芯模相连接，孔位轴向尺寸在芯轴5的中间部位。所述芯轴5圆周上过孔的中心线过该芯轴5中心线。

实施例二

本实施例是一种分瓣式组合芯模的加工方法。所述的分瓣式组合芯模由6瓣扇形瓣块组成，材质为30CrMnSiA。该分瓣式组合芯模的外形尺寸分别为：外径：φ

内径：

内锥角度12°，高度尺寸：

外型角度尺寸：

各瓣块合缝间隙不大于0.05mm。

本实施例的具体过程是：

步骤1，下料。根据分瓣式组合芯模的工艺要求，取环形的板料。通过车削加工的方式，按设计要求，对所述环形板料的端面和内孔进行精加工，使环形板料的内表面形成锥度为12度的斜面；对所述环形板料的外圆周进行半精加工，单边留量为2～3mm。得到分瓣式组合芯模的坯料。

步骤2，切分坯料。切分所述分瓣式组合芯模的坯料，使之成6个瓣块。所述6个瓣块根据设计要求，外形尺寸有两种，分别记为A和B，在切分时，须按AB次序切分并标记。各瓣块切分面的平面度为0.03～0.05mm。本实施例中，各瓣块切分面的平面度为0.04mm。

步骤3，加工连接孔。在得到的各瓣块的端面分别加工出连接孔。在大尺寸瓣块的端面分别加工有两个连接孔，在小尺寸瓣块的端面分别加工有一个连接孔。在得到的各瓣块的内表面分别加工连接孔，所述各连接孔分别位于各瓣块内表面的几何中心处。

所述位于各瓣块端面的连接孔分别与联接盘上的过孔相配合；所述位于各瓣块内表面的各连接孔分别与芯轴相配合。

步骤4，组装分瓣式组合芯模。将各瓣块标依记逐块组装在芯轴的外圆周上，并通过六角头螺栓固连，将各瓣块与芯轴组合成为分瓣式组合芯模坯体。各瓣块之间的间隙为0.03～0.05mm。将联接盘固定分瓣式组合芯模坯体一端端面上，并通过六角头螺栓固定。本实施例中，各瓣块之间的间隙均为0.04mm。

在所述联接盘的端面上加工三个销孔，并使所述三个销孔分别位于组装分瓣式组合芯模坯体中的三个大瓣块上，用于联接盘与分瓣式组合芯模之间的定位。

步骤5，装夹联接盘。将固定在分瓣式组合芯模坯体上的联接盘装夹在车床卡盘上，并按工艺要求找正。对分瓣式组合芯模坯料进行切削加工，得到分瓣式组合芯模。切削加工的进刀量为0.1～0.2mm。本实施例中，进刀量为0.1mm。

Claims (4)

1.一种用于分瓣式组合芯模的加工夹具，其特征在于，包括联接盘、芯轴和分瓣式组合芯模；联接盘为环形件；所述联接盘的外径略小于组合芯模的外径；所述联接盘两个盘表面形位公差小于0.03mm，以该联接盘两个盘表面作为组装和精加工分瓣式组合芯模时的找正基准；在所述联接盘盘面上分布有多个用于连接该联接盘和分瓣式组合芯模的连接通孔；所述的连接通孔的位置须与分瓣式组合芯模中各瓣块对应；所述芯轴的外圆周为圆锥面，该圆锥角度与分瓣式组合芯模内锥角度一致；芯轴外锥大端直径比分瓣式组合芯模内锥大端直径略小,高度应保证与分瓣式组合芯模有足够的接触面积；在所述芯轴的圆周上均布有多个通孔；所述通孔的数量与分瓣式组合芯模的瓣数一致；所述通孔的中心线过芯轴的中心线；所述芯轴圆周上过孔的中心线过该芯轴中心线；

在得到的各瓣块的端面分别加工有连接孔；在得到的各瓣块的内表面的几何中心处分别加工有连接孔。

2.如权利要求1所述一种用于分瓣式组合芯模的加工夹具，其特征在于，在大尺寸瓣块的端面分别加工有两个连接孔，在小尺寸瓣块的端面分别加工有一个连接孔；并且所述位于各瓣块端面的连接孔分别与联接盘上的过孔相配合；所述位于各瓣块内表面的各连接孔分别与芯轴相配合。

3.如权利要求1所述一种用于分瓣式组合芯模的加工夹具，其特征在于，在所述联接盘的端面上加工三个销孔，并使所述三个销孔分别位于组装分瓣式组合芯模坯体中的三个大瓣块上，用于联接盘与分瓣式组合芯模之间的定位。

4.一种加工权利要求1所述用于分瓣式组合芯模的加工夹具的方法，其特征在于，具体过程是：

步骤1，下料；根据分瓣式组合芯模的工艺要求，取环形的板料；通过车削加工的方式，按设计要求，对所述环形板料的端面和内孔进行精加工，使环形板料的内表面形成锥度为12度的斜面；对所述环形板料的外圆周进行半精加工，单边留量为2～3mm；得到分瓣式组合芯模的坯料；

步骤2，切分坯料；切分所述分瓣式组合芯模的坯料，使之成6个瓣块；所述6个瓣块根据设计要求，外形尺寸有两种，分别记为A和B，在切分时，须按AB次序切分并标记；各瓣块切分面的平面度为0.03～0.05mm；

步骤3，加工连接孔；在得到的各瓣块的端面分别加工出连接孔；在大尺寸瓣块的端面分别加工有两个连接孔，在小尺寸瓣块的端面分别加工有一个连接孔；在得到的各瓣块的内表面分别加工连接孔，所述各连接孔分别位于各瓣块内表面的几何中心处；

步骤4，组装分瓣式组合芯模；将各瓣块标依记逐块固定安装在芯轴的外圆周上，使各瓣块与芯轴组合成为分瓣式组合芯模坯体；各瓣块之间的间隙为0.03～0.05mm；将联接盘固定分瓣式组合芯模坯体一端端面上；

步骤5，装夹联接盘；将固定在分瓣式组合芯模坯体上的联接盘装夹在车床卡盘上；对分瓣式组合芯模坯料进行切削加工，得到分瓣式组合芯模。

Images