CN104924135A - 精车开口圆环工件内外圆用夹具及用其进行精车的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种精车开口圆环工件内外圆用夹具，包括夹具体，与转轴相背的端面具有与转轴的轴线垂直的第一定位端面；固定于夹具体与转轴相背的端面并与转轴同心的内压圈，包括内孔定位段及第一端面定位段，第一端面定位段具有与内压圈的轴线垂直的第二定位端面，内孔定位段的外圆与内压圈同心并与被压缩的坯料内孔适配配合；外压圈，包括外圆定位段及第二端面定位段，第二端面定位段具有与外压圈的轴线垂直的第三定位端面，外圆定位段的内孔与外压圈同心并与被压缩的坯料精车准后的外圆适配配合。它能保证内外圆与端面之间垂直度和内外圆的尺寸精度及形位公差。本发明还公开用前述夹具进行精车的方法及另一种精车开口圆环工件内外圆用夹具。

Description

精车开口圆环工件内外圆用夹具及用其进行精车的方法

技术领域

本发明涉及精车开口圆环工件内外圆用夹具及方法，具体涉及精车开口圆环工件内外圆用夹具及用其进行精车的方法。

背景技术

薄壁开口圆环工件如汽轮机中使用的一种斜面搭接式密封环，该密封环属于回转结构，圆周方向开有一缺口，开口切割面为斜面搭接式结构，如图1及图2。该密封环壁厚薄，最薄壁厚约4.5mm，外圆布置有台阶圆，其端面与内外圆垂直度要求0.01mm。该密封环开口间距比较大，加工时，需要将开口压缩至既定尺寸，以使搭接面压缩状态下对内外圆尺寸精度要求0.025mm，进而满足工作状态时的要求。

然而，由于上述薄壁开口圆环工件如上述密封环属于典型的薄壁零件，加工变形量较大，装夹不便，且尺寸精度及形位公差要求比较高，加工难点主要在于，其一，该密封环属于典型的薄壁零件，刚性较差，加工变形控制难度较大；其二，该密封环车削时无法直接装夹零件，需要设计专用的车削夹具；其三，该密封环内外圆尺寸需在压缩状态保证，车削过程如何保证搭接斜面间隙稳定，有一定的难度；其四，由于密封环的特殊结构，需保证内外圆在同一基准状态完成加工，才能保证内外圆的尺寸及形位公差。

显然，不仅上述汽轮机的斜面搭接式密封环的加工会面临至少前述所提及的问题，而且其他机器设备的薄壁开口圆环工件也会面临同样的问题。

为此，期望需求一种技术方案，以至少减轻上述问题。

发明内容

一方面，本发明要解决的技术问题是，提供一种能够保证内外圆与端面之间垂直度和内外圆的尺寸精度及形位公差的精车开口圆环工件内外圆用夹具。

另一方面，本发明要解决的技术问题是，提供一种利用上述精车开口圆环工件内外圆用夹具精车薄壁开口圆环工件内外圆的方法，以保证内外圆与端面之间垂直度和内外圆的尺寸精度及形位公差。

就本发明的夹具而言，为了解决上述一方面技术问题，本实发明采用下述技术方案。

一种精车开口圆环工件内外圆用夹具，该夹具包括

用于与车床的转轴固定连接的夹具体，其与所述转轴相背的端面具有与该转轴的轴线垂直的第一定位端面；

固定于所述夹具体与所述转轴相背的端面并与所述转轴同心的内压圈，包括内孔定位段及外圆的外径小于所述圆环工件的被压缩的坯料的外圆的外径的第一端面定位段，所述第一端面定位段具有与所述内压圈的轴线垂直的第二定位端面，所述内孔定位段的外圆与所述内压圈同心并与所述被压缩的坯料内孔适配配合，所述被压缩的坯料套装于所述内孔定位段并被所述第一、二定位端面夹紧；以及

固定于所述夹具体与所述转轴相背的端面并与所述转轴同心的外压圈，包括外圆定位段及第二端面定位段，所述第二端面定位段具有与所述外压圈的轴线垂直的第三定位端面且该第一端面定位段的内圆的内径大于等于所述第一端面定位段的外圆的外径且小于所述被压缩的坯料的外圆的外径，所述外圆定位段的内孔与所述外压圈同心并与所述被压缩的坯料精车准后的外圆适配配合，所述被压缩的坯料设置于所述外圆定位段内孔内并被所述第一、三定位端面夹紧。

所述内孔定位段的外圆与所述被压缩的坯料内孔止口配合。

所述外圆定位段的内孔与所述被压缩的坯料外圆止口配合。

所述内压圈与所述夹具体之间采用止口定位。

所述外压圈与所述夹具体之间采用止口定位。

所述内压圈、外压圈均一体制成。

所述内压圈与所述夹具体通过螺钉彼此固定，所述外压圈与所述夹具体通过螺钉彼此固定。

一种精车开口圆环工件内外圆用夹具，该夹具包括

用于与车床的转轴固定连接的夹具体，其与所述转轴相背的端面具有与该转轴的轴线垂直的第一定位端面；

固定于所述夹具体与所述转轴相背的端面并与所述转轴同心的内压圈，包括内孔定位段及外圆的外径小于所述圆环工件的被压缩的坯料的外圆的外径的第一端面定位段，所述第一端面定位段具有与所述内压圈的轴线垂直的第二定位端面，所述内孔定位段的外圆与所述内压圈同心并与所述被压缩的坯料精车准后的内孔适配配合，所述被压缩的坯料套装于所述内孔定位段并被所述第一、二定位端面夹紧；以及

固定于所述夹具体与所述转轴相背的端面并与所述转轴同心的外压圈，包括外圆定位段及第二端面定位段，所述第二端面定位段具有与所述外压圈的轴线垂直的第三定位端面且该第一端面定位段的内圆的内径大于等于所述第一端面定位段的外圆的外径且小于所述被压缩的坯料的外圆的外径，所述外圆定位段的内孔与所述外压圈同心并与所述被压缩的坯料的外圆适配配合，所述被压缩的坯料设置于所述外圆定位段内孔内并被所述第一、三定位端面夹紧。

就本发明的方法而言，为了解决上述另一方面技术问题，本实发明采用下述技术方案。

一种利用上述结构的精车开口圆环工件内外圆用夹具精车薄壁开口圆环工件内外圆的方法，包括下述步骤，

1）将所述圆环工件的坯料沿其周向方向向环心压缩至其开口满足既定尺寸；

2）将所述夹具体固定于车床的转轴，并使该夹具体的第一定位平面与该转轴的轴线垂直；

3）将所述步骤1）被压缩的坯料套装于所述内压圈后固定于所述步骤2)的夹具体的相应端面并与所述转轴同心，且该被压缩的坯料被所述第一、二定位端面夹紧；

4）按既定尺寸车准所述被压缩的坯料的外圆；

5）将所述外压圈固定于所述步骤3)的夹具体的相应端面并与所述转轴同心，且该被压缩的坯料被所述第一、三定位端面夹紧；以及

6）取下所述步骤3）中固定于所述夹具体的内压圈，按既定尺寸车准所述被压缩的坯料的内圆。

所述步骤1）中所述坯料被卡箍从其外圆周向方向向环心卡紧压缩。

本发明具有下述有益技术效果。

利用本发明的夹具精车开口圆环工件时，先将圆环工件的坯料沿其周向方向向环心压缩至其开口满足既定尺寸，再套装于内压圈的内孔定位段后固定于夹具体并与车床的转轴同心，且该被压缩的坯料被第一、二定位端面夹紧。按既定尺寸车准被压缩的坯料的外圆后装上外压圈并与车床的转轴同心，且该被压缩的坯料被第一、三定位端面夹紧。接着取下内压圈，按既定尺寸车准被压缩的坯料的内圆。

精车时，先车准被压缩的坯料的外圆，在不放开被压缩的坯料的情况下装上外压圈后取下内压圈，然后车准其内圆，以保证被压缩的坯料的内外圆在同心状态完成加工。内压圈的内孔定位段的外圆与被压缩的坯料的内孔适配配合及外压圈的外圆定位段的内孔与被压缩的坯料精车准后的外圆适配配合并与车床的转轴同心，以及第一、二、三定位端面均与车床的转轴的轴线垂直，精车时，能保证圆环工件内外圆与端面之间的垂直度以及内外圆的尺寸精度和形位公差。

可见，本发明的夹具结构设计合理，制造和使用方便。其操作简单，能降低工人的劳动强度。在断续切削的恶劣工况下装夹稳定，能保证产品质量，降低产品的制造成本。

本发明的方法利用上述精车开口圆环工件内外圆用夹具精车薄壁开口圆环工件内外圆，其能保证其内外圆与端面之间的垂直度以及内外圆的尺寸精度和形位公差。

附图说明

图1示意性示出本发明涉及的薄壁开口圆环工件的一种实施例。

图2为沿图1 A-A向的剖视图。

图3示意性示出本发明的夹具在车准开口圆环工件外圆后装上外压圈时的状态图。

图4为沿图3 C-C向的剖视图。

图5示意性示出本发明的夹具的夹具体的局部剖视图。

图6示意性示出本发明的夹具的内压圈的半剖视图。

图7示意性示出本发明的夹具的内压圈装夹时的状态图。

图8为图7沿轴线方向的半剖视图。

图9示意性示出本发明的夹具的外压圈的半剖视图。

图10示意性示出本发明的夹具的外压圈装夹时的状态图。

图11为图10沿轴线方向的半剖视图。

具体实施方式

为能详细说明本发明的技术特征及功效，并可依照本说明书的内容来实现，下面结合附图对本发明的实施方式进一步说明。

图3、4示意性示出本发明的精车开口圆环工件内外圆用夹具在车准开口圆环工件外圆后装上外压圈时的状态图。该精车开口圆环工件内外圆用夹具包括夹具体1、内压圈2及外压圈3。

一并参见图5，夹具体1用于与车床（图中未示出）的转轴固定连接，其与车床的转轴相背的端面具有与该转轴的轴线垂直的第一定位端面11。第一定位端面11相对于该夹具体1的与车床的转轴相背的端面凸起，以方便精车被压缩的坯料B的内外圆。

一并参见图6、7及8，内压圈2呈圆筒状，其通过螺钉4及平垫圈5固定于夹具体1与车床的转轴相背的端面并与该转轴同心。内压圈2包括内孔定位段22及外圆的外径小于被压缩的坯料B的外圆的外径的第一端面定位段21。第一端面定位段21具有与内压圈2的轴线垂直的第二定位端面211。内孔定位段22的外圆221与内压圈2同心并与被压缩的坯料B内孔适配配合，止口配合较佳。被压缩的坯料B套装于内孔定位段22并被第一、二定位端面11、211夹紧。

一并参见图9、10及11，外压圈3呈圆筒状，其通过螺钉4及平垫圈5固定于夹具体1与车床的转轴相背的端面并与该转轴同心。外压圈3包括外圆定位段32及第二端面定位段31。第二端面定位段31具有与外压圈3的轴线垂直的第三定位端面311且该第一端面定位段3的内圆的内径大于等于第一端面定位段21的外圆的外径且小于被压缩的坯料B的外圆的外径。外圆定位段32的内孔321与外压圈3同心并与被压缩的坯料B精车准后的外圆适配配合，止口配合较佳。被压缩的坯料B设置于外圆定位段32内孔内并被第一、三定位端面11、311夹紧。

为了快速确定内压圈2与夹具体1彼此间固定时的相对位置以实现与车床的转轴同心，它们之间采用止口定位。同样的原因，外压圈3与夹具体1之间采用止口定位。

本发明的夹具的第一、二、三定位端面11、211、311均与车床的转轴的轴线垂直，且采用端面夹紧的装夹方式，施加于被压缩的坯料B的夹紧力为轴向力，同时在夹紧状态下被压缩的坯料B的内孔或外圆均与内外压圈2、3的相应部位对应适配配合，使得被压缩的坯料B精车时非常稳定，被压缩的坯料B径向变形非常小，从而保证圆环工件内外圆与端面之间的垂直度以及其内外圆的尺寸精度和形位公差。

第一、二、三定位端面11、211、311采用圆周整圈压紧的方案，最大限度增大了压紧面积，从而能提供足够大的静摩擦力用以抵消加工时产生的周向和径向冲击力，保证被压缩的坯料B在加工的过程中不发生位移。第一、二、三定位端面11、211、311也可采用分段结构，即第一、二、三定位端面11、211、311分别包括多个圆弧段。甚至内外压圈2、3也可采用多个圆弧段分瓣结构构成，可以理解的是，这种分体式结构的夹装效果会比整体式的要差一些。

内外压圈2、3采用螺钉4及平垫圈5把紧，操作方便快速，同时设计制造更简单。螺钉4沿周向均布较佳。

本发明描述利用上述结构的精车开口圆环工件内外圆用夹具精车薄壁开口圆环工件内外圆的方法，包括下述步骤，

1）用卡箍将圆环工件的坯料B沿其周向方向向环心压缩，压缩过程中用量块测量开口的尺寸，直至坯料的开口满足既定尺寸为止；

2）将夹具体固定于车床的转轴，并使该夹具体1的第一定位平面11与该转轴的轴线垂直，并最小去量车光第一定位平面11，以进一步保证端面相对于该转轴的轴线的垂直度，并且装夹时与被压缩的坯料B的相应端面贴合更好；

3）将步骤1）被压缩的坯料B套装于内压圈2后通过螺钉4及平垫圈5把紧固定于步骤2)的夹具体1的相应端面并与车床的转轴同心，且该被压缩的坯料B被第一、二定位端面11、211夹紧；

4）取下卡箍后按既定尺寸车准被压缩的坯料B的外圆；

5）将外压圈3通过螺钉4及平垫圈5把紧固定于步骤3)的夹具体1的相应端面并与车床的转轴同心，且该被压缩的坯料B被第一、三定位端面11、311夹紧；

6）取下步骤3）中通过螺钉4及平垫圈5把紧固定于夹具体1的内压圈2，按既定尺寸车准被压缩的坯料B的内圆。

上述步骤1）中采用卡箍调整压缩坯料B，在内压圈2装夹时被压缩的坯料B能稳定地保持所需压缩状，以更好地保证坯料B的开口满足既定尺寸。

本发明还描述另一种精车开口圆环工件内外圆用夹具，该种夹具与前述所描述的夹具不同之处在于，内压圈2的内孔定位段22的外圆与被压缩的坯料B精车准后的内孔适配配合，外压圈3的外圆定位段32的内孔321与坯料B的外圆适配配合。除此之外，其他的结构与前述所描述的夹具的结构相同。因结构的不同，利用本发明这种结构的夹具精车时，用外压圈3夹紧被压缩的坯料B精车准被压缩的坯料B的内圆后再用内压圈2夹紧被压缩的坯料B，而后精车被压缩的坯料B的外圆，即精车时，被压缩的坯料B的内外圆车削顺序不同。

需要说明的是，上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何适合的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再进行描述。

上面参照实施例对本发明进行了详细描述，是说明性的而不是限制性的，在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种精车开口圆环工件内外圆用夹具，其特征在于，该夹具包括

用于与车床的转轴固定连接的夹具体，其与所述转轴相背的端面具有与该转轴的轴线垂直的第一定位端面；

固定于所述夹具体与所述转轴相背的端面并与所述转轴同心的内压圈，包括内孔定位段及外圆的外径小于所述圆环工件的被压缩的坯料的外圆的外径的第一端面定位段，所述第一端面定位段具有与所述内压圈的轴线垂直的第二定位端面，所述内孔定位段的外圆与所述内压圈同心并与所述被压缩的坯料内孔适配配合，所述被压缩的坯料套装于所述内孔定位段并被所述第一、二定位端面夹紧；以及

固定于所述夹具体与所述转轴相背的端面并与所述转轴同心的外压圈，包括外圆定位段及第二端面定位段，所述第二端面定位段具有与所述外压圈的轴线垂直的第三定位端面且该第一端面定位段的内圆的内径大于等于所述第一端面定位段的外圆的外径且小于所述被压缩的坯料的外圆的外径，所述外圆定位段的内孔与所述外压圈同心并与所述被压缩的坯料精车准后的外圆适配配合，所述被压缩的坯料设置于所述外圆定位段内孔内并被所述第一、三定位端面夹紧。

2.根据权利要求1所述的精车开口圆环工件内外圆用夹具，其特征在于，所述内孔定位段的外圆与所述被压缩的坯料内孔止口配合。

3.根据权利要求1所述的精车开口圆环工件内外圆用夹具，其特征在于，所述外圆定位段的内孔与所述被压缩的坯料外圆止口配合。

4.根据权利要求1所述的精车开口圆环工件内外圆用夹具，其特征在于，所述内压圈与所述夹具体之间采用止口定位。

5.根据权利要求1所述的精车开口圆环工件内外圆用夹具，其特征在于，所述外压圈与所述夹具体之间采用止口定位。

6.根据权利要求1至5任一项所述的精车开口圆环工件内外圆用夹具，其特征在于，所述内压圈、外压圈均一体制成。

7.根据权利要求1至5任一项所述的精车开口圆环工件内外圆用夹具，其特征在于，所述内压圈与所述夹具体通过螺钉彼此固定，所述外压圈与所述夹具体通过螺钉彼此固定。

8.一种精车开口圆环工件内外圆用夹具，其特征在于，该夹具包括

用于与车床的转轴固定连接的夹具体，其与所述转轴相背的端面具有与该转轴的轴线垂直的第一定位端面；

固定于所述夹具体与所述转轴相背的端面并与所述转轴同心的内压圈，包括内孔定位段及外圆的外径小于所述圆环工件的被压缩的坯料的外圆的外径的第一端面定位段，所述第一端面定位段具有与所述内压圈的轴线垂直的第二定位端面，所述内孔定位段的外圆与所述内压圈同心并与所述被压缩的坯料精车准后的内孔适配配合，所述被压缩的坯料套装于所述内孔定位段并被所述第一、二定位端面夹紧；以及

固定于所述夹具体与所述转轴相背的端面并与所述转轴同心的外压圈，包括外圆定位段及第二端面定位段，所述第二端面定位段具有与所述外压圈的轴线垂直的第三定位端面且该第一端面定位段的内圆的内径大于等于所述第一端面定位段的外圆的外径且小于所述被压缩的坯料的外圆的外径，所述外圆定位段的内孔与所述外压圈同心并与所述被压缩的坯料的外圆适配配合，所述被压缩的坯料设置于所述外圆定位段内孔内并被所述第一、三定位端面夹紧。

9.一种利用权利要求1至7任一项所述的精车开口圆环工件内外圆用夹具精车薄壁开口圆环工件内外圆的方法，其特征在于，包括下述步骤，

1）将所述圆环工件的坯料沿其周向方向向环心压缩至其开口满足既定尺寸；

2）将所述夹具体固定于车床的转轴，并使该夹具体的第一定位平面与该转轴的轴线垂直；

3）将所述步骤1）被压缩的坯料套装于所述内压圈后固定于所述步骤2)的夹具体的相应端面并与所述转轴同心，且该被压缩的坯料被所述第一、二定位端面夹紧；

4）按既定尺寸车准所述被压缩的坯料的外圆；

5）将所述外压圈固定于所述步骤3)的夹具体的相应端面并与所述转轴同心，且该被压缩的坯料被所述第一、三定位端面夹紧；以及

6）取下所述步骤3）中固定于所述夹具体的内压圈，按既定尺寸车准所述被压缩的坯料的内圆。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述步骤1）中所述坯料被卡箍从其外圆周向方向向环心卡紧压缩。