CN104607682B - 一种薄壁件高精度加工用定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁件高精度加工用定位方法，包括以下步骤：A、下料：材料为聚氨酯棒，根据薄壁件尺寸留出加工余量进行下料，形成涨套毛坯件；B、加工聚氨酯涨套：将步骤A中获得的涨套毛坯件进行车削，形成聚氨酯涨套；C、装夹：组装并将薄壁件装在聚氨酯涨套外，旋动带肩螺母，锁紧薄壁件。本发明操作简单，方便实用。

Description

一种薄壁件高精度加工用定位方法

技术领域

本发明涉及车床夹具，具体涉及一种薄壁件高精度加工用定位方法。

背景技术

薄壁件因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁件的加工是比较棘手的，原因是薄壁件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。

目前机加工行业在加工薄壁件时，通常是先粗车内孔，然后再使用弹簧钢制成的涨套来固定薄壁件内孔，进而加工薄壁件的外圆，要求外圆圆度保证在0.01mm以内，然而加工完成后，薄壁件未从弹簧钢涨套取下时，检测薄壁件外圆圆度符合加工要求，但是将薄壁件从弹簧钢涨套取下后，薄壁件发生变形，此时检测薄壁件外圆圆度在0.07mm-0.15mm，不合要求。使用弹簧钢涨套无法保证薄壁件外圆加工精度，究其原因，弹簧钢涨套夹紧薄壁件时，弹簧钢涨套只夹紧了薄壁件内壁的一段，是夹紧的薄壁件的局部，加工外圆时导致薄壁件受力不均产生应力，当把薄壁件从弹簧钢涨套取下时，薄壁件受到的约束消失，薄壁件的应力释放，发生变形，导致薄壁件外圆圆度不合要求。

发明内容

本发明意在提供一种薄壁件加工用夹具工装，以保证薄壁件外圆加工精度。

专利方案：本方案中的一种薄壁件加工用夹具工装，包括固定在车床上的转动盘，与转动盘可拆卸连接的心轴和自心轴中心穿过的拉杆，心轴上还设有螺纹调节孔，螺纹调节孔中连接有螺钉，拉杆上对应位置设有凹槽；还包括依次串在拉杆上的环状的聚氨酯涨套、导向垫圈和带肩螺母，聚氨酯涨套的外圆与薄壁件内孔为间隙配合，导向垫圈抵在聚氨酯涨套外端面上，聚氨酯涨套的内孔与拉杆为过盈配合，导向垫圈外圆与薄壁件内孔为间隙配合，带肩螺母螺纹连接在拉杆外端，其肩部抵在导向垫圈上。

与现有技术相比，本发明的优点在于：心轴上还设有螺纹调节孔，螺纹调节孔中连接有螺钉，拉杆上对应位置设有凹槽；心轴上还设有螺纹调节孔，螺纹调节孔中连接有螺钉，拉杆上对应位置设有凹槽，旋动螺钉将其抵在拉杆的凹槽上，在不影响拉杆滑动的基础上，避免拉杆转动摩擦聚氨酯涨套内孔壁、减少聚氨酯涨套使用寿命，同时也起到限位作用，防止拉杆滑动距离过大；

还包括依次串在拉杆上的环状的聚氨酯涨套、导向垫圈和带肩螺母，聚氨酯涨套的外圆与薄壁件内孔为间隙配合，导向垫圈抵在聚氨酯涨套外端面上，导向垫圈外圆与薄壁件内孔为间隙配合，带肩螺母螺纹连接在拉杆外端，其肩部抵在导向垫圈上，薄壁件套在聚氨酯涨套上，聚氨酯涨套内端面抵在心轴外端面上，聚氨酯涨套的外端面通过带肩螺母挤压导向垫圈将其固定，而聚氨酯涨套的内孔与拉杆之间过盈配合，旋紧带肩螺母时，聚氨酯涨套均匀地填充在薄壁件内孔中，使薄壁件在加工过程中均匀受力，提高薄壁件加工精度，而弹簧钢涨套虽然加工精度高，但是由于薄壁件内孔是薄壁件淬火后粗车出来的，内孔壁很粗糙，这就导致弹簧钢涨套均匀膨胀时，薄壁件已经在其作用下发生变形；其次，聚氨酯涨套自身的弹性性能使夹具带有自适应能力，能够在起到缓冲作用的同时自对心，减小因装夹、车削而带来的薄壁件变形；再次，聚氨酯涨套吸振性能良好（弹性体对交变应力的作用表现出明显的滞后现象。在这一过程中外力作用的一部分能量消耗于弹性体的分子的内摩擦，转变成为热能，这种特性叫做材料的吸振性能，也称为能量吸收性能或阻尼性能），能够吸收刀具切削力（特别是径向切削力）的作用下产生的振动，减小因振动而带来的薄壁件变形，提高薄壁件的加工精度；此外，与弹簧钢涨套相比，聚氨酯涨套的结构简单，加工容易，成本低。

本方案还提供了一种薄壁件高精度加工用定位方法，包括以下步骤：

A、下料：材料为聚氨酯棒，根据薄壁件尺寸留出加工余量进行下料，形成涨套毛坯件；

B、加工聚氨酯涨套：将步骤A中获得的涨套毛坯件进行车削，形成聚氨酯涨套；

C、装夹：组装并将薄壁件装在聚氨酯涨套外，旋动带肩螺母，锁紧薄壁件。

现有技术中的弹簧钢涨套加工步骤如下：

1、热处理T235，然后粗车右端面，齿顶圆车至φ76mm，钻孔φ25mm，车孔φ28mm，车20°锥孔留余量0.7mm，消气；掉头车左端面定长，车外圆φ62mm留余量0.7mm；需要使用C616车床；

2、划线，钻攻6—M6；需要使用Z525钻床；

3、热处理并油煮定性24小时；

4、磨20°锥孔与拉头外锥配磨，靠右端面，需要使用内孔磨设备；

5、以右端面定位，磨左端面达要求，需要使用M7130磨床；

6、配20°锥度心轴（工时150分钟），磨外圆φ62mm，上偏差-0.005mm，下偏差-0.02mm，齿顶圆磨白，跳动达0.01mm，需要使用M131磨床；

7、校正外圆φ62mm及左端面，磨白内孔φ28mm，需要使用内孔磨床；

8、线切割齿及开口，完成；需要使用电火花线切割机。

与弹簧钢涨套相比，聚氨酯涨套的结构简单，加工步骤少，只需要使用车床就可以加工，加工容易，成本低；而且装夹容易，操作简单。

进一步，聚氨酯涨套的内孔与拉杆过盈配合的过盈量为0.1mm-0.2mm，在保证聚氨酯涨套受挤压充分膨胀的情况下，方便聚氨酯涨套装在拉杆上。

进一步，聚氨酯涨套的外圆与薄壁件内孔的间隙为0.15mm-0.2mm，薄壁件很容易就装在聚氨酯涨套上，同时给聚氨酯涨套以膨胀空间，使聚氨酯涨套在膨胀过程中均匀填充满薄壁件内孔。

进一步，导向垫圈与拉杆为间隙配合，导向垫圈的加工精度为H7，方便导向垫圈装在拉杆上。

进一步，导向垫圈外侧面为锥面，所述锥面与导向垫圈轴线的夹角为3度，起到导向作用，便于薄壁件的安装固定。

进一步，导向垫圈外端棱角处倒角过渡，方便薄壁件穿过导向垫圈套在聚氨酯涨套上。

进一步，心轴与转动盘之间为铰制孔螺栓连接，铰制孔螺栓可受剪力，保证心轴随转动盘转动，同时铰制孔螺栓精度高，提高薄壁件的加工精度。

附图说明

图1为本发明实施例的装配示意图；

图2为拉杆结构示意图；

图3为图2的A-A向断面图；

图4为图2的B-B向断面图；

图5为六角带肩螺母结构示意图；

图6为聚氨酯涨套结构示意图；

图7为导向垫圈结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：六角带肩螺母1、沉台11、导向垫圈2、导向垫圈侧面21、聚氨酯涨套3、心轴4、螺纹调节孔41、拉杆5、凹槽51、薄壁件6。

实施例一基本如图1至图7所示：一种薄壁件加工用夹具工装，包括固定在车床上的转动盘，心轴4和自心轴4中心穿过的拉杆5，心轴4与转动盘之间为铰制孔螺栓连接，铰制孔螺栓可受剪力，保证心轴4随转动盘转动，同时铰制孔螺栓精度高，提高薄壁件6的加工精度，心轴4上还设有螺纹调节孔41，螺纹调节孔41中连接有螺钉，拉杆5上对应位置设有凹槽51，旋动螺钉将其抵在拉杆5的凹槽51上，在不影响拉杆5滑动的基础上，避免拉杆5转动摩擦聚氨酯涨套内孔壁、减少聚氨酯涨套使用寿命，同时也起到限位作用，防止拉杆5滑动距离过大，还包括依次串在拉杆5上的环状的聚氨酯涨套3、导向垫圈2和六角带肩螺母1，聚氨酯涨套3的外圆与薄壁件6内孔为间隙配合，导向垫圈2抵在聚氨酯涨套3外端面上，导向垫圈2外圆与薄壁件6内孔为间隙配合，六角带肩螺母1螺纹连接在拉杆5外端，其肩部抵在导向垫圈2上，薄壁件6套在聚氨酯涨套3上，聚氨酯涨套3内端面抵在心轴4外端面上，聚氨酯涨套3的外端面通过六角带肩螺母1挤压导向垫圈2将其固定，而聚氨酯涨套3的内孔与拉杆5之间过盈配合。

旋紧六角带肩螺母1时，聚氨酯涨套3均匀地填充在薄壁件6内孔中，使薄壁件6在加工过程中均匀受力，提高薄壁件6加工精度；聚氨酯涨套3吸振性能良好（弹性体对交变应力的作用表现出明显的滞后现象。在这一过程中外力作用的一部分能量消耗于弹性体的分子的内摩擦，转变成为热能，这种特性叫做材料的吸振性能，也称为能量吸收性能或阻尼性能），能够吸收刀具切削力（特别是径向切削力）的作用下产生的振动，减小因振动而带来的薄壁件6变形，提高薄壁件6的加工精度；与弹簧钢涨套相比，聚氨酯涨套3的结构简单，加工容易，成本低；六角带肩螺母1左端面上有沉台11，既可以减少加工面积，又可以防止六角带肩螺母1与心轴4外端面相抵而无法向左移动紧固聚氨酯涨套3；

薄壁件尺寸为内孔82mm，外圆90mm，外圆要求圆度在0.01mm以内，聚氨酯涨套3内孔为48mm，上偏差0.02mm，无下偏差，外圆为79.8mm；聚氨酯涨套3的内孔与拉杆5过盈配合的过盈量为0.1mm，聚氨酯涨套3的外圆与薄壁件6内孔的间隙为0.15mm，导向垫圈2与拉杆5为间隙配合，导向垫圈2的加工精度为H7，导向垫圈2侧面21为向外倾斜的，尺寸小的一端倾斜角度为3度，起到导向作用，便于薄壁件6的安装固定，导向垫圈2外端棱角处倒角过渡，方便薄壁件6穿过导向垫圈2套在聚氨酯涨套3上,螺纹调节孔41中可连接调心螺钉，方便对拉杆5对心，同时也防止拉杆5与心轴4相对转动。

实施例二：

与实施例一不同的是，聚氨酯涨套3的内孔与拉杆5过盈配合的过盈量为0.2mm，聚氨酯涨套3的外圆与薄壁件6内孔的间隙为0.2mm。

实施例三：

一种薄壁件高精度加工用定位方法，包括以下步骤：

A、下料：材料为聚氨酯棒，根据薄壁件尺寸留出加工余量进行下料，形成涨套毛坯件；

B、加工聚氨酯涨套：将步骤A中获得的涨套毛坯件进行车削，形成聚氨酯涨套；

C、装夹：组装并将薄壁件装在聚氨酯涨套外，旋动带肩螺母，锁紧薄壁件。

现有技术中的弹簧钢涨套加工步骤如下：

1、热处理T235，然后粗车右端面，齿顶圆车至φ76mm，钻孔φ25mm，车孔φ28mm，车20°锥孔留余量0.7mm，消气；掉头车左端面定长，车外圆φ62mm留余量0.7mm；需要使用C616车床；

2、划线，钻攻6—M6；需要使用Z525钻床；

3、热处理并油煮定性24小时；

4、磨20°锥孔与拉头外锥配磨，靠右端面，需要使用内孔磨设备；

5、以右端面定位，磨左端面达要求，需要使用M7130磨床；

6、配20°锥度心轴（工时150分钟），磨外圆φ62mm，上偏差-0.005mm，下偏差-0.02mm，齿顶圆磨白，跳动达0.01mm，需要使用M131磨床；

7、校正外圆φ62mm及左端面，磨白内孔φ28mm，需要使用内孔磨床；

8、线切割齿及开口，完成；需要使用电火花线切割机。

与弹簧钢涨套相比，聚氨酯涨套的结构简单，加工步骤少，只需要使用车床就可以加工，加工容易，成本低，而且装夹容易，操作简单。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (2)

1.一种薄壁件加工用夹具工装的薄壁件高精度加工用定位方法，其特征在于，该薄壁件加工用夹具工装，包括固定在车床上的转动盘，与转动盘可拆卸连接的心轴和自心轴中心穿过的拉杆，其特征在于，心轴上还设有螺纹调节孔，螺纹调节孔中连接有螺钉，拉杆上对应位置设有凹槽；还包括依次串在拉杆上的环状的聚氨酯涨套、导向垫圈和带肩螺母，聚氨酯涨套的外圆与薄壁件内孔为间隙配合，导向垫圈抵在聚氨酯涨套外端面上，聚氨酯涨套的内孔与拉杆为过盈配合，导向垫圈外圆与薄壁件内孔为间隙配合，带肩螺母螺纹连接在拉杆外端，其肩部抵在导向垫圈上， 包括以下步骤：

A、下料：材料为聚氨酯棒，根据薄壁件尺寸留出加工余量进行下料，形成涨套毛坯件；

B、加工聚氨酯涨套：将步骤A中获得的涨套毛坯件进行车削，形成聚氨酯涨套，其中聚氨酯涨套的内孔与拉杆过盈配合的过盈量为0.1mm-0.2mm，聚氨酯涨套的外圆与薄壁件内孔的间隙为0.15mm-0.2mm；

C、装夹：组装并将薄壁件装在聚氨酯涨套外，旋动带肩螺母，锁紧薄壁件；该步骤中导向垫圈外侧面为锥面，所述锥面与导向垫圈轴线的夹角为3度。

2.根据权利要求1所述的薄壁件高精度加工用定位方法，其特征在于，C步骤中的导向垫圈与拉杆为间隙配合，导向垫圈加工精度为H7。