CN104875033B - 一种半圆形薄壁件加工工装及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种半圆形薄壁件加工工装，包括内孔工装、哈弗夹工装、铣工装，使用时，先将内孔工装固定在工件内孔的一端，再用车床主轴上的卡爪夹紧该端，并使卡爪与压紧螺钉所处位置相对应，然后粗车工件另一端的内孔、外圆周圈及端面，接着将工件调头，重复上述操作以完成整个工件的粗车，粗车后的工件用钼丝剖分成两个半圆形工件，并在铣工装上铣削其剖分面，再合拢两半圆形工件后用哈弗夹工装固定，之后焊接两半圆形工件，最后精车工件的外圆周圈、内孔及端面。本设计不仅实现了工件外圆周圈的加工，而且减少了装夹引起的变形，克服了工件在刨分过程中因内应力释放所产生的工件变形。

Description

一种半圆形薄壁件加工工装及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种薄壁件加工工装，尤其涉及一种半圆形薄壁件加工及其使用方法，具体适用于实现工件外圆周圈的加工，减少装夹引起的变形，克服工件在刨分过程中因内应力释放所产生的工件变形。

背景技术

薄壁工件因为具有结构紧凑、节约材料、重量轻等特点，已广泛运用于不同机械领域，但由于薄壁件存在刚性差、强度小等问题，在加工过程中易变形、不易保证工件的加工质量。而对于半圆形薄壁件，一方面需要将零件加工为圆形薄壁件，另一方面还需将圆形薄壁件刨分为两半，这就对薄壁件的机械加工工艺提出了更高的要求，不仅要求工装能够提供足够的装夹力，使工件和工装之间不发生相对位移且工件不因装夹力过大而引起装夹变形，还要使零件刨分后不因内应力释放而产生变形。

中国专利：公告号为CN102049695B，公告日为2013年1月2日的发明专利公开了一种筒形细长薄壁件的加工方法及工艺装备，该工艺设备包括定位工装和找正工装，定位工装由连接圆筒、连接法兰、定位圆筒、压紧块、压紧螺钉、止动螺母、连接螺钉构成，找正工装由找正工装底板、轴承座、芯轴、滚珠轴承构成，加工方法包括适用于普通车床的手动操作和适用于液压夹紧中心架操作两种加工方法。虽然该发明能够尽可能的减小工件由于装夹引起的弹性形变，从而提高加工质量，但仍然存在以下缺陷：

由于该工艺设备使用时需套设在工件的外部，且压紧螺钉是从外部插入定位圆筒的内部，因此只能用于加工工件的内孔及端面，而对于外圆周圈的加工无能为力；另外，该发明方法只能实现对筒芯薄壁件进行加工，并不涉及半圆形薄壁件的加工。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的无法加工工件外圆周圈的问题，提供一种能实现工件外圆周圈加工的半圆形薄壁件加工及其使用方法。

为实现以上目的，本发明的技术方案如下：

一种半圆形薄壁件的加工工装，包括内孔工装、哈弗夹工装、铣工装，所述内孔工装包括内孔工装体、压紧块、压紧螺钉，该内孔工装体上沿其周圈均匀开设有多个工装孔，压紧螺钉穿经工装孔后通过压紧块与工件的内壁压紧配合，所述哈弗夹工装包括上哈弗夹、下哈弗夹，该上哈弗夹、下哈弗夹与工件的外壁夹紧配合。

所述内孔工装还包括工装垫片、止动螺母，所述压紧螺钉穿经工装孔后通过工装垫片、止动螺母与内孔工装体固定连接。

所述使用方法依次包括以下步骤：

1、先将所述内孔工装体置于工件的内孔的一端，并使内孔工装体的端面与工件的轴线垂直，再使压紧螺钉穿经工装孔后通过压紧块与工件的内壁压紧配合；

2、先用车床主轴上的卡爪夹紧所述工件上安装有内孔工装体的一端，并使卡爪与压紧螺钉所处位置相对应，然后找正内孔使其与车床主轴同轴；

3、粗车所述工件上未安装内孔工装体的一端的内孔、外圆周圈及端面；

4、先拆卸所述内孔工装，并将工件调头，再依次重复步骤1‐3以完成工件的粗车，然后再次拆卸内孔工装；

5、先将粗车后的工件置于线切割机的工作平面上，然后找正内孔，使工件的中心与机床中心同轴，再压紧工件，用钼丝将工件轴向剖分成均匀的两半以得到一对半圆形工件；

6、先将所述半圆形工件置于铣床的铣工装上，以其内孔为基准找正并压紧半圆形工件，再铣削半圆形工件的剖分面；

7、将铣削后的半圆形工件合拢后用上哈弗夹、下哈弗夹夹紧固定，再焊接两半圆形工件，随后拆除上哈弗夹、下哈弗夹；

8、依次重复步骤1、2后精车工件的外圆周圈；

9、先采用上哈弗夹、下哈弗夹夹紧工件，然后依次精车内孔及工件的端面，此时，完成半圆形薄壁件的加工。

所述步骤5中，钼丝的直径小于等于0.18mm。

所述内孔工装还包括工装垫片、止动螺母，所述压紧螺钉穿经工装孔后通过工装垫片、止动螺母与内孔工装体固定连接；

所述步骤1中，压紧螺钉穿经工装孔后通过压紧块与工件的内壁压紧配合，且通过工装垫片、止动螺母固定在内孔工装体上。

所述步骤3、4中，粗车后留有0.5‐0.8mm厚的加工余量。

所述步骤6中，铣削半圆形工件的剖分面时保证剖分面无明显振纹以及半圆形工件合拢后的接合面间隙；

所述步骤7中，焊接前检查半圆形工件合拢后的接合面间隙。

所述步骤7中，先在半圆形工件的两端面与其剖分面的交接处磨出倒角，再将铣削后的半圆形工件合拢后夹紧固定，然后在倒角处点焊连接两半圆形工件。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明一种半圆形薄壁件加工工装采用内孔工装，可实现对工件外圆周圈的加工，且在使用过程中，车床主轴上的卡爪与压紧螺钉所处位置相对应，可将卡爪的装夹力作用于内孔工装体上，有效减少装夹引起的工件变形，同时，使用方法采用先粗车、后精车的策略，由于粗车时装夹力较大，精车时装夹力较小，因此能够进一步减少装夹引起的变形，同时还能克服工件在刨分过程中因内应力释放所产生的工件变形，提高了产品的加工质量。因此，本发明不仅实现了工件外圆周圈的加工，而且显著减少了装夹引起的变形，并克服了工件在刨分过程中因内应力释放所产生的工件变形。

2、本发明一种半圆形薄壁件加工工装的使用方法中钼丝的直径小于等于0.18mm，即采用小直径的钼丝进行剖分，不仅使得剖分过程中工件因内应力释放所产生的变形小，而且保证了剖分面的平面度，有利于减少铣削加工量。因此，本发明有利于减少铣削加工量。

附图说明

图1为本发明中内孔工装、哈弗夹工装的结构示意图。

图2为图1的A-A向剖视图。

图3为图1的B-B向剖视图。

图4为本发明中铣工装的结构示意图。

图5为图4的C向视图。

图6为本发明中倒角的示意图。

图中：内孔工装1、内孔工装体11、工装孔111、压紧块12、压紧螺钉13、工装垫片14、止动螺母15、哈弗夹工装2、上哈弗夹21、下哈弗夹22、铣工装3、工件4、内孔41、半圆形工件42、倒角43。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

参见图1‐图6，一种半圆形薄壁件加工工装，包括内孔工装1、哈弗夹工装2、铣工装3，所述内孔工装1包括内孔工装体11、压紧块12、压紧螺钉13，该内孔工装体11上沿其周圈均匀开设有多个工装孔111，压紧螺钉13穿经工装孔111后通过压紧块12与工件4的内壁压紧配合，所述哈弗夹工装2包括上哈弗夹21、下哈弗夹22，该上哈弗夹21、下哈弗夹22与工件4的外壁夹紧配合。

所述内孔工装1还包括工装垫片14、止动螺母15，所述压紧螺钉13穿经工装孔111后通过工装垫片14、止动螺母15与内孔工装体11固定连接。

所述半圆形薄壁件加工工装的使用方法依次包括以下步骤：

1、先将所述内孔工装体11置于工件4的内孔41的一端，并使内孔工装体11的端面与工件4的轴线垂直，再使压紧螺钉13穿经工装孔111后通过压紧块12与工件4的内壁压紧配合；

2、先用车床主轴上的卡爪夹紧所述工件4上安装有内孔工装体11的一端，并使卡爪与压紧螺钉13所处位置相对应，然后找正内孔41使其与车床主轴同轴；

3、粗车所述工件4上未安装内孔工装体11的一端的内孔、外圆周圈及端面；

4、先拆卸所述内孔工装1，并将工件4调头，再依次重复步骤1‐3以完成工件4的粗车，然后再次拆卸内孔工装1；

5、先将粗车后的工件4置于线切割机的工作平面上，然后找正内孔41，使工件4的中心与机床中心同轴，再压紧工件4，用钼丝将工件4轴向剖分成均匀的两半以得到一对半圆形工件42；

6、先将所述半圆形工件42置于铣床的铣工装3上，以其内孔为基准找正并压紧半圆形工件42，再铣削半圆形工件42的剖分面；

7、将铣削后的半圆形工件42合拢后用上哈弗夹21、下哈弗夹22夹紧固定，再焊接两半圆形工件42，随后拆除上哈弗夹21、下哈弗夹22；

8、依次重复步骤1、2后精车工件4的外圆周圈；

9、先采用上哈弗夹21、下哈弗夹22夹紧工件4，然后依次精车内孔41及工件4的端面，此时，完成半圆形薄壁件的加工。

所述步骤5中，钼丝的直径小于等于0.18mm。

所述内孔工装1还包括工装垫片14、止动螺母15，所述压紧螺钉13穿经工装孔111后通过工装垫片14、止动螺母15与内孔工装体11固定连接；

所述步骤1中，压紧螺钉13穿经工装孔111后通过压紧块12与工件4的内壁压紧配合，且通过工装垫片14、止动螺母15固定在内孔工装体11上。

所述步骤3、4中，粗车后留有0.5‐0.8mm厚的加工余量。

所述步骤6中，铣削半圆形工件42的剖分面时保证剖分面无明显振纹以及半圆形工件42合拢后的接合面间隙；

所述步骤7中，焊接前检查半圆形工件42合拢后的接合面间隙。

所述步骤7中，先在半圆形工件42的两端面与其剖分面的交接处磨出倒角43，再将铣削后的半圆形工件42合拢后夹紧固定，然后在倒角43处点焊连接两半圆形工件42。

本发明的原理说明如下：

半圆形薄壁件的加工难点在于，加工过程中工件因内应力和外应力的作用而产生变形，其中，内应力产生的变形主要表现在加工过程中金属切屑热导致的热变形、金属切屑残余应力导致的变形和工件刨分后内应力释放导致变形，外应力变形主要表现在机加工过程中工装作用下产生的弹性变形及机加工完成拆除工装后工件自由状态下弹性变形恢复所导致的工件变形。因此，半圆形薄壁件的加工关键，一是工装应具有良好的装夹性能，既要提供足够的装夹力使工件与工装之间不发生相对位移，也不能因装夹力导致工件变形；二是要合理安排薄壁件刨分过程，尽可能的减少工件刨分而产生的内应力释放变形。本发明采用了结构简单的加工工装，且加工方法方便、可靠，能有效减少薄壁件在加工过程中由于装夹、金属切屑热及切屑内应力产生的变形，极大减少了薄壁件在刨分后由于内应力释放导致的工件变形，提高了产品加工质量，节约了加工成本。

接合面间隙：本发明步骤6和7均要保证半圆形工件42合拢后的接合面间隙，其目的是确保当某一半圆形工件42被固定后，另一半圆形工件42不会旋转。

倒角43：由于在本发明步骤8中需要精车工件4的外圆周圈，而在此过程中不能使用哈弗夹工装，故步骤7采用在半圆形工件42的两端面与其剖分面的交接处磨出倒角43以便于点焊固定两半圆形工件42，且该点焊形成的焊缝会在步骤9中除去。

本发明中步骤8、9中精车工件4的外圆周圈、精车内孔41的操作顺序可进行互换。

实施例1：

本实施例以加工材料ZCuAl9Mn2，外径Φ295（+0.04/+0.015），内径Φ280（+0.18/+0.15），工件总长310（0/-0.1），外径与厚度之比为295/7.5=39.3，同轴度为0.05，两半圆工件合拢后间隙小于0.05为例进行说明。

参见图1‐图6，一种半圆形薄壁件加工工装，包括内孔工装1、哈弗夹工装2、铣工装3，所述内孔工装1包括内孔工装体11、压紧块12、压紧螺钉13、工装垫片14、止动螺母15，该内孔工装体11上沿其周圈均匀开设有多个工装孔111，压紧螺钉13穿经工装孔111后通过压紧块12与工件4的内壁压紧配合，且通过工装垫片14、止动螺母15固定在内孔工装体11上；所述哈弗夹工装2包括上哈弗夹21、下哈弗夹22，该上哈弗夹21、下哈弗夹22与工件4的外壁夹紧配合；

所述半圆形薄壁件加工工装的使用方法依次包括以下步骤：

1、先将所述内孔工装体11置于工件4的内孔41的一端，并使内孔工装体11的端面与工件4的轴线垂直，再使压紧螺钉13穿经工装孔111后通过压紧块12与工件4的内壁压紧配合，并用工装垫片14、止动螺母15将其固定在内孔工装体11上；

2、先用车床主轴上的卡爪夹紧所述工件4上安装有内孔工装体11的一端，并使卡爪与压紧螺钉13所处位置相对应，然后找正内孔41使其与车床主轴同轴，检查并确认内孔41跳动小于0.1；

3、粗车所述工件4上未安装内孔工装体11的一端的内孔、外圆周圈及端面，检测内孔、端面跳动均小于0.05，所述步骤3、4中，并使粗车后留有0.5mm厚的加工余量；

4、先拆卸所述内孔工装1，并将工件4调头，再依次重复步骤1‐3以完成工件4的粗车，并使粗车后留有0.5mm厚的加工余量，检测工件4的内、外圆的同轴度小于0.05，端面跳动小于0.05，然后再次拆卸内孔工装1；

5、先将粗车后的工件4置于线切割机的工作平面上，然后找正内孔41，使工件4的中心与机床中心同轴，再压紧工件4，用直径为0.18mm的钼丝将工件4轴向剖分成均匀的两半以得到一对半圆形工件42；

6、先将所述半圆形工件42置于铣床的铣工装3上，以其内孔为基准找正并压紧半圆形工件42，再铣削半圆形工件42的剖分面，保证剖分面无明显振纹，且半圆形工件42合拢后的接合面间隙小于0.05mm；

7、先用砂轮机在半圆形工件42的两端面与其剖分面的交接处磨出倒角43，再将铣削后的半圆形工件42合拢后用上哈弗夹21、下哈弗夹22夹紧其左、右各1/3处，并用塞尺检查半圆形工件42合拢后的接合面间隙小于0.05mm，随后在倒角43处点焊连接两半圆形工件42，最后拆除上哈弗夹21、下哈弗夹22；

8、依次重复步骤1、2后精车工件4的外圆周圈；

9、先采用上哈弗夹21、下哈弗夹22夹紧工件4的左、右各1/3处，然后依次精车内孔41及工件4的端面，此时，完成半圆形薄壁件的加工。

Claims (6)

1.一种半圆形薄壁件加工工装的使用方法，其特征在于：

所述半圆形薄壁件加工工装包括内孔工装（1）、哈弗夹工装（2）、铣工装（3），所述内孔工装（1）包括内孔工装体（11）、压紧块（12）、压紧螺钉（13），该内孔工装体（11）上沿其周圈均匀开设有多个工装孔（111），压紧螺钉（13）穿经工装孔（111）后通过压紧块（12）与工件（4）的内壁压紧配合，所述哈弗夹工装（2）包括上哈弗夹（21）、下哈弗夹（22），该上哈弗夹（21）、下哈弗夹（22）与工件（4）的外壁夹紧配合；

所述使用方法依次包括以下步骤：

1、先将所述内孔工装体（11）置于工件（4）的内孔（41）的一端，并使内孔工装体（11）的端面与工件（4）的轴线垂直，再使压紧螺钉（13）穿经工装孔（111）后通过压紧块（12）与工件（4）的内壁压紧配合；

2、先用车床主轴上的卡爪夹紧所述工件（4）上安装有内孔工装体（11）的一端，并使卡爪与压紧螺钉（13）所处位置相对应，然后找正内孔（41）使其与车床主轴同轴；

3、粗车所述工件（4）上未安装内孔工装体（11）的一端的内孔、外圆周圈及端面；

4、先拆卸所述内孔工装（1），并将工件（4）调头，再依次重复步骤1‐3以完成工件（4）的粗车，然后再次拆卸内孔工装（1）；

5、先将粗车后的工件（4）置于线切割机的工作平面上，然后找正内孔（41），使工件（4）的中心与机床中心同轴，再压紧工件（4），用钼丝将工件（4）轴向剖分成均匀的两半以得到一对半圆形工件（42）；

6、先将所述半圆形工件（42）置于铣床的铣工装（3）上，以其内孔为基准找正并压紧半圆形工件（42），再铣削半圆形工件（42）的剖分面；

7、将铣削后的半圆形工件（42）合拢后用上哈弗夹（21）、下哈弗夹（22）夹紧固定，再焊接两半圆形工件（42），随后拆除上哈弗夹（21）、下哈弗夹（22）；

8、依次重复步骤1、2后精车工件（4）的外圆周圈；

9、先采用上哈弗夹（21）、下哈弗夹（22）夹紧工件（4），然后依次精车内孔（41）及工件（4）的端面，此时，完成半圆形薄壁件的加工。

2.根据权利要求1所述的一种半圆形薄壁件加工工装的使用方法，其特征在于：所述步骤5中，钼丝的直径小于等于0.18mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种半圆形薄壁件加工工装的使用方法，其特征在于：

所述内孔工装（1）还包括工装垫片（14）、止动螺母（15），所述压紧螺钉（13）穿经工装孔（111）后通过工装垫片（14）、止动螺母（15）与内孔工装体（11）固定连接；

所述步骤1中，压紧螺钉（13）穿经工装孔（111）后通过压紧块（12）与工件（4）的内壁压紧配合，且通过工装垫片（14）、止动螺母（15）固定在内孔工装体（11）上。

4.根据权利要求1或2所述的一种半圆形薄壁件加工工装的使用方法，其特征在于：

所述步骤3、4中，粗车后留有0.5‐0.8mm厚的加工余量。

5.根据权利要求1或2所述的一种半圆形薄壁件加工工装的使用方法，其特征在于：

所述步骤6中，铣削半圆形工件（42）的剖分面时保证剖分面无明显振纹以及半圆形工件（42）合拢后的接合面间隙；

所述步骤7中，焊接前检查半圆形工件（42）合拢后的接合面间隙。

6.根据权利要求1或2所述的一种半圆形薄壁件加工工装的使用方法，其特征在于：所述步骤7中，先在半圆形工件（42）的两端面与其剖分面的交接处磨出倒角（43），再将铣削后的半圆形工件（42）合拢后夹紧固定，然后在倒角（43）处点焊连接两半圆形工件（42）。