CN104759653A - 用于薄壁筒体类零件的加工工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加工工装，尤其是公开了一种用于薄壁筒体类零件的加工工装，属于机械加工工艺装配设计制造技术领域。提供一种能有效避免由于装夹原因造成的薄壁类零件在加工中出现较大加工误差的用于薄壁筒体类零件的加工工装。所述加工工装包括基架和装夹支撑组件，所述的装夹支撑组件沿径向可胀缩的套接在所述的基架上；所述的薄壁筒体类零件通过所述的装夹支撑组件胀固在所的加工工装上，所述的加工工装通过所述的基架夹装在加工所述薄壁筒体类零件的加工设备上。

Description

用于薄壁筒体类零件的加工工装
技术领域
本发明涉及一种加工工装，尤其是涉及一种用于薄壁筒体类零件的加工工装，属于机械加工工艺装配设计制造技术领域。
背景技术
通常认为，在壳体类零件、套筒类零件、环形零件、盘形零件、轴类零件中，当零件壁厚与内径曲率半径之比小于1:20时，称为薄壁零件。
实际生产中，在加工各种不同类型的薄壁零件时，经常会遇到在加工过程零件很容易变形的情况。对被加工零内在外在引起变形的根源进行分析，以便在加工此类薄壁零件时，如何防止其变形，从而达到零件图纸要求，达到各项技术指标和稳定性要求的处理方法的探索就显得非常必要。薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但是，由于薄壁零件也存在明显的特点，即刚性差，强度弱，从而给加工带来了各种技术上的问题。在薄壁零件的加工中，车削是变形成为其中比较棘手的问题，究其原因主要也是薄壁零件的刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。
车薄壁工件时，由于工件的刚性差，在车削过程中，会产生以下现象：
1.薄壁工件的加工特点：
一是因工件壁薄，在夹压力的作用下容易产生变形。从而影响工件的尺寸精度和形状精度。当采用三爪卡盘夹紧工件加工内孔时，在夹紧力的作用下，会略微变成三角形，但车削加工后得到的是一个圆柱孔。这样，当松开卡爪，取下工件后，由于弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而内孔则变成弧形三角形。二是因工件较薄，切削热会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制。对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由切削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使工件卡死在夹具上。三是在切削力，特别是径向切削力的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度，形状、位置精度和表面粗糙度。经分析，影响薄壁零件加工精度的因素有易受力变形，因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度；易受热变形，因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制；易振动变形，在切削力，特别是径向切削力的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。
2.薄壁类零件易变形的原因：
在生产实践中，薄壁类零件易变形的表现形式是多种多样的。其变形原因可分为两大类：内应力塑性比容变形，薄壁类零件热处理过程中加热冷却的不均匀和相变的不等时性等，都会引起内应力的作用，在零件一定塑性条件的配合下，就会产生内应力塑性变形。按应力产生的根源和表现特征的不同，分为热应力塑性变形和组织应力塑性变形。人为造成的变形，加工薄壁零件由于人为造成变形的原因是多种的，工装方法不正确，装夹工件夹紧力不均匀，压紧着力点不等，随意敲打工件，切削量过大产生切削振动及工件整体和局部产生不同的温度差等都是人为造成工件整体和局部变形的主要原因。
但是由于夹具或人为操作的原因，易导致的变形主要有：由于夹紧力不均匀出现的工件变形、工件散热不均匀、定位精度不高、同轴度低、不能一次性对薄壁零件的整个外表面进行加工。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能有效避免由于装夹原因造成的薄壁类零件在加工中出现较大加工误差的用于薄壁筒体类零件的加工工装。
为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种用于薄壁筒体类零件的加工工装，所述加工工装包括基架和装夹支撑组件，所述的装夹支撑组件沿径向可胀缩的套接在所述的基架上；所述的薄壁筒体类零件通过所述的装夹支撑组件胀固在所的加工工装上，所述的加工工装通过所述的基架夹装在加工所述薄壁筒体类零件的加工设备上。
本发明的有益效果是：通过设置一套包括基架和装夹支撑组件的加工工装，并将所述的装夹支撑组件沿径向可胀缩的套接在所述的基架上。这样，在采用所述的加工工装装夹需要加工的所述薄壁筒体类零件时，使所述的薄壁筒体类零件通过所述的装夹支撑组件胀固在所的加工工装上，所述的加工工装通过所述的基架夹装在加工所述薄壁筒体类零件的加工设备上。由于所述的薄壁筒体类零件是通过沿径向可以胀缩的装夹支撑组件胀固在所述的基架上的，从而可以有效的避免象现有技术中采用的三爪或四爪卡盘装夹时，由于三点内绷或四点外夹造成的薄劈壁类零件出现的装夹变形，达到有效避免由于装夹原因造成的薄壁类零件在加工装夹中出现的较大加工误差的状况。
进一步的是，所述的基架由一根设置有辅助胀缩结构的芯轴构成，在所述芯轴的两端分别设置有夹装柄，所述的薄壁筒体类零件通过所述的辅助胀缩结构和所述的装夹支撑组件胀固在所述的芯轴上，所述的加工工装通过所述芯轴两端的夹装柄夹装在加工所述薄壁筒体类零件的加工设备上。
上述方案的优选方式是，所述的夹装柄由所述芯轴的一个夹持端和一个顶接端构成，所述的辅助胀缩结构包括设置在所述夹持端上的撑开锥面、设置在所述顶接端上的夹紧螺纹以及旋接在所述夹紧螺纹上的旋紧螺母；套接在所述撑开锥面与所述夹紧螺纹之间的芯轴上的所述装夹支撑组件，通过所述撑开锥面与所述旋紧螺母的相互配合，在所述旋紧螺母绕所述夹紧螺纹旋转的过程中沿径向胀缩。
进一步的是，所述的装夹支撑组件包括至少两件套接在所述芯轴上的胀缩套管，所述的胀缩套管在所述辅助胀缩结构的作用下沿所述芯轴的径向可胀缩，所述的薄壁筒体类零件通过所述各件胀缩套管沿径向胀缩的胀固在所述的芯轴上。
上述方案的优选方式是，所述的胀缩套管包括一个胀缩端和一个胀缩撑开端，在所述的胀缩端上设置有胀缩腔，在所述的胀缩腔上设置有沿轴向延伸的胀缩开口，在所述的胀缩撑开端上设置有撑开锥面；在所述薄壁筒体类零件通过所述的胀缩套管和所述的辅助胀缩结构胀固在所述芯轴上的过程中，所述的各件胀缩套管分别通过所述的撑开锥面与相邻胀缩套管上的胀缩腔的配合沿径向胀缩。
进一步的是，在每一条所述的胀缩开口的根部均设置有撕裂预防孔。
进一步的是，在构成所述装夹支撑组件的各件胀缩套管中，还包括一件胀缩支撑套管，所述的胀缩支撑套管具有一个胀缩支撑端和一个所述的胀缩端，所述的胀缩支撑套管套接在所述芯轴的设置有夹紧螺纹的那一端上，所述的胀缩支撑端沿轴向朝向所述薄壁筒体类零件的外侧。
附图说明
图1为本发明用于薄壁筒体类零件的加工工装的结构示意图；
图2为本发明涉及到的芯轴及在机架上的装夹结构示意图；
图3为本发明涉及到的胀缩套管的结构示意图；
图4为图3的左侧视图；
图5为本发明涉及到的胀缩支撑套管的结构示意图；
图6为图5的左侧视图。
图中标记为：基架1、装夹支撑组件2、薄壁筒体类零件3、辅助胀缩结构4、夹装柄5、夹持端6、顶接端7、撑开锥面8、夹紧螺纹9、旋紧螺母10、胀缩套管11、胀缩端12、胀缩撑开端13、胀缩腔14、胀缩开口15、撕裂预防孔16、胀缩支撑套管17、胀缩支撑端18、加工设备19。
具体实施方式
如图1至图6所示是本发明提供的一种能有效避免由于装夹原因造成的薄壁类零件在加工中出现较大加工误差的用于薄壁筒体类零件的加工工装。所述加工工装包括基架1和装夹支撑组件2，所述的装夹支撑组件2沿径向可胀缩的套接在所述的基架1上；所述的薄壁筒体类零件3通过所述的装夹支撑组件2胀固在所的加工工装上，所述的加工工装通过所述的基架1夹装在加工所述薄壁筒体类零件3的加工设备19上。通过设置一套包括基架1和装夹支撑组件2的加工工装，并将所述的装夹支撑组件2沿径向可胀缩的套接在所述的基架1上。这样，在采用所述的加工工装装夹需要加工的所述薄壁筒体类零件3时，使所述的薄壁筒体类零件3便可以很方便的通过所述的装夹支撑组件2胀固在所的加工工装上，所述的加工工装通过所述的基架1夹装在加工所述薄壁筒体类零件3的加工设备19上。由于所述的薄壁筒体类零件3是通过沿径向可以胀缩的装夹支撑组件2胀固在所述的基架1上的，从而可以有效的避免象现有技术中采用的三爪或四爪卡盘装夹时，由于三点内绷或四点外夹造成的薄劈壁类零件3出现的装夹变形，达到有效避免由于装夹原因造成的薄壁类零件3在加工装夹中出现的较大加工误差的状况。
上述实施方式中，为了与以车床为主的薄壁筒体类零件3加工设备19相应适，方便装夹，同时也简化所述基架1的结构，方便基架1的制作和加工，所述的基架1由一根设置有辅助胀缩结构4的芯轴构成，在所述芯轴的两端分别设置有夹装柄5，所述的薄壁筒体类零件3通过所述的辅助胀缩结构4和所述的装夹支撑组件2胀固在所述的芯轴上，所述的加工工装通过所述芯轴两端的夹装柄5夹装在加工所述薄壁筒体类零件3的加工设备19上。优选的所述夹装柄5和所述辅助胀缩结构4的结构分别为，所述的夹装柄5由所述芯轴的一个夹持端6和一个顶接端7构成，所述的辅助胀缩结构4包括设置在所述夹持端6上的撑开锥面8、设置在所述顶接端7上的夹紧螺纹9以及旋接在所述夹紧螺纹9上的旋紧螺母10；套接在所述撑开锥面8与所述夹紧螺纹9之间的芯轴上的所述装夹支撑组件2，通过所述撑开锥面8与所述旋紧螺母10的相互配合，在所述旋紧螺母10绕所述夹紧螺纹9旋转的过程中沿径向胀缩。
而为了降低所述薄壁筒体类零件3在装夹过程中的影响质量的变形，提高装夹效果，同时，又为了与所述薄壁筒体类零件3的结构相适应，并简化所述装夹支撑组件2的结构，方便所述装夹支撑组件2的制造和加工，所述的装夹支撑组件2设置成包括至少两件套接在所述芯轴上的胀缩套管11的结构，并使所述的胀缩套管11在所述辅助胀缩结构4的作用下沿所述芯轴的径向可胀缩，这样，便可以使所述的薄壁筒体类零件3通过所述各件胀缩套管11沿径向胀缩的胀固在所述的芯轴上。为了与所述的辅助胀缩结构4相适应，以简化所述胀缩套管11的结构，又保证所述薄壁筒体类零件3的装夹质量，本申请将所述的胀缩套管11设置成包括一个胀缩端12和一个胀缩撑开端13的结构，并在所述的胀缩端12上设置有胀缩腔14，在所述的胀缩腔14上设置有沿轴向延伸的胀缩开口15，在所述的胀缩撑开端13上设置有撑开锥面8；这样，在所述薄壁筒体类零件3通过所述的胀缩套管11和所述的辅助胀缩结构4胀固在所述芯轴上的过程中，所述的各件胀缩套管11分别通过所述的撑开锥面8与相邻胀缩套管11上的胀缩腔14的配合沿径向胀缩。其工作原理即是，通过旋紧螺母10推到靠近夹紧螺纹9一端的胀缩套管11沿轴向移动，由于在所述的胀缩腔14上设置有沿轴向延伸的胀缩开口15，这样，通过相邻的撑开锥面8即可将胀缩腔14沿径向向外撑开，从而从周向上整体胀紧所述薄壁筒体类零件3的内侧壁，由于每一套所述的胀缩套管11都设置一个胀缩开口15，从而保证所述的薄壁筒体类零件3沿轴向多个周向通过所述的胀缩腔14沿径向胀回在所述的芯轴，既能保证装夹的紧固度，又能保证装夹不会出现影响加工质量的变形。进一步的，为了保证胀缩套管11在工作过程中不会沿胀缩开口15被撕裂，以延长所述胀缩套管11的使用寿命，在每一条所述的胀缩开口15的根部均设置有撕裂预防孔16。
同时，为了防止旋紧螺母10在旋紧过程中卡死在最外侧一所述胀缩套管11的撑开锥面8上，在构成所述装夹支撑组件2的各件胀缩套管11中，还包括一件胀缩支撑套管17，所述的胀缩支撑套管17具有一个胀缩支撑端18和一个所述的胀缩端12，所述的胀缩支撑套管17套接在所述芯轴的设置有夹紧螺纹9的那一端上，所述的胀缩支撑端18沿轴向朝向所述薄壁筒体类零件3的外侧。

Claims (7)

1.一种用于薄壁筒体类零件的加工工装，其特征在于：所述加工工装包括基架(1)和装夹支撑组件(2)，所述的装夹支撑组件(2)沿径向可胀缩的套接在所述的基架(1)上；所述的薄壁筒体类零件(3)通过所述的装夹支撑组件(2)胀固在所的加工工装上，所述的加工工装通过所述的基架(1)夹装在加工所述薄壁筒体类零件(3)的加工设备(19)上。
2.根据权利要求1所述的用于薄壁筒体类零件的加工工装，其特征在于：所述的基架(1)由一根设置有辅助胀缩结构(4)的芯轴构成，在所述芯轴的两端分别设置有夹装柄(5)，所述的薄壁筒体类零件(3)通过所述的辅助胀缩结构(4)和所述的装夹支撑组件(2)胀固在所述的芯轴上，所述的加工工装通过所述芯轴两端的夹装柄(5)夹装在加工所述薄壁筒体类零件(3)的加工设备(19)上。
3.根据权利要求2所述的用于薄壁筒体类零件的加工工装，其特征在于：所述的夹装柄(5)由所述芯轴的一个夹持端(6)和一个顶接端(7)构成，所述的辅助胀缩结构(4)包括设置在所述夹持端(6)上的撑开锥面(8)、设置在所述顶接端(7)上的夹紧螺纹(9)以及旋接在所述夹紧螺纹(9)上的旋紧螺母(10)；套接在所述撑开锥面(8)与所述夹紧螺纹(9)之间的芯轴上的所述装夹支撑组件(2)，通过所述撑开锥面(8)与所述旋紧螺母(10)的相互配合，在所述旋紧螺母(10)绕所述夹紧螺纹(9)旋转的过程中沿径向胀缩。
4.根据权利要求2或3所述的用于薄壁筒体类零件的加工工装，其特征在于：所述的装夹支撑组件(2)包括至少两件套接在所述芯轴上的胀缩套管(11)，所述的胀缩套管(11)在所述辅助胀缩结构(4)的作用下沿所述芯轴的径向可胀缩，所述的薄壁筒体类零件(3)通过所述各件胀缩套管(11)沿径向胀缩的胀固在所述的芯轴上。
5.根据权利要求4所述的用于薄壁筒体类零件的加工工装，其特征在于：所述的胀缩套管(11)包括一个胀缩端(12)和一个胀缩撑开端(13)，在所述的胀缩端(12)上设置有胀缩腔(14)，在所述的胀缩腔(14)上设置有沿轴向延伸的胀缩开口(15)，在所述的胀缩撑开端(13)上设置有撑开锥面(8)；在所述薄壁筒体类零件(3)通过所述的胀缩套管(11)和所述的辅助胀缩结构(4)胀固在所述芯轴上的过程中，所述的各件胀缩套管(11)分别通过所述的撑开锥面(8)与相邻胀缩套管(11)上的胀缩腔(14)的配合沿径向胀缩。
6.根据权利要求5所述的用于薄壁筒体类零件的加工工装，其特征在于：在每一条所述的胀缩开口(15)的根部均设置有撕裂预防孔(16)。
7.根据权利要求5所述的用于薄壁筒体类零件的加工工装，其特征在于：在构成所述装夹支撑组件(2)的各件胀缩套管(11)中，还包括一件胀缩支撑套管(17)，所述的胀缩支撑套管(17)具有一个胀缩支撑端(18)和一个所述的胀缩端(12)，所述的胀缩支撑套管(17)套接在所述芯轴的设置有夹紧螺纹(9)的那一端上，所述的胀缩支撑端(18)沿轴向朝向所述薄壁筒体类零件(3)的外侧。
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