CN105817929A - 一种回转体机匣夹具系统及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加工机械设备技术领域，尤其涉及一种回转体机匣夹具系统及其使用方法。本发明提供了一种回转体机匣夹具系统及其使用方法，该夹具系统包括工作台、机械式夹具及吸附式夹具，回转体机匣通过机械式夹具完成轴向径向定位并紧固；吸附式夹具包括固定底座及内部设有竖向通道的立柱，吸附式夹具通过吸盘臂与回转体机匣连接；固定底座内设有环形通道及径向通道，径向通道的一端设有单向阀，另一端与环形通道连通；竖向通道的一端与环形通道连通，另一端对应于吸盘臂设有换向阀。加工过程中只需通过单向阀及对应换向阀的切换来完成回转体机匣的旋转，以完成所有待装配孔的加工工序，加工精度高、加工环保且操作简单，有利于提高加工效率。

Description

一种回转体机匣夹具系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及加工机械设备技术领域，尤其涉及一种回转体机匣夹具系统及其使用方法，具体涉及一种能提高加工精度及加工效率的回转体机匣夹具系统及其使用方法。

背景技术

回转体机匣作为重要的航空构件之一，如何在其表面精确地加工装配孔是加工机械设备领域一直以来的是技术难点。非装配加工孔对形位公差要求较低，但是有装配需求的孔形位公差要求较高，故在普通机械夹具的夹紧状态下，仍然无法避免回转体机匣的加工处变形，特别是针对中空薄壁型的回转体机匣。

目前，国内的中空薄壁回转体机匣的装配孔加工普遍采用加装石蜡填充，以平衡刀具切削力。而该方法的不足就在于加装石蜡需要对中空薄壁回转体机匣做密封处理，以防止液体石蜡流出，并需要在加工完成后加热融化石蜡使石蜡流出。整个过程复杂，同时容易对中空薄壁回转体机匣和环境造成污染。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是解决采用现有的回转体机匣夹具来加工装配孔的加工过程复杂、耗费时间长和易对环境及机匣本体造成污染的问题。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种回转体机匣夹具系统，该回转体机匣夹具系统包括工作台、固定于所述工作台上的机械式夹具及吸附式夹具，所述机械式夹具包括定位部件及支撑部件，将待加工的回转体机匣置于所述支撑部件上，并通过所述定位部件固定在所述工作台上；所述吸附式夹具包括固定底座及多个沿着所述固定底座周向间隔布置且内部设有竖向通道的立柱，在每个所述立柱的两侧均设有吸盘臂，所述吸附式夹具通过所述吸盘臂与所述待加工的回转体机匣连接；所述固定底座设于所述待加工的回转体机匣的外围，且所述固定底座内设有环形通道及径向通道，所述径向通道的一端设有与外部气源连接的单向阀，另一端与所述环形通道连通；所述竖向通道的一端与所述环形通道连通，另一端对应于所述吸盘臂设有与外部气源连接的换向阀。

其中，所述吸盘臂与所述待加工的回转体机匣的连接处设有U型抓式吸盘；所述吸盘臂与所述立柱的连接处设有密封塞。

其中，所述U型抓式吸盘包括一端与所述吸盘臂连接，另一端连接爪座的连接杆；所述爪座的底部设有吸气腔，且所述爪座的底面与所述待加工的回转体机匣上的气密粘贴片连接。

其中，所述固定底座上设有多个螺栓槽，多个所述螺栓槽通过螺栓及螺母与所述工作台固定连接。

其中，每个所述立柱与固定底座的连接处均设有一个辅助支撑件。

其中，所述定位部件包括固定于所述工作台上的圆台座及设于所述圆台座上的螺杆及凸台，将所述待加工的回转体机匣的中部穿过所述螺杆及凸台以完成所述回转体机匣的轴向定位。

其中，所述支撑部件包括多个周向间隔布置的支撑座，每个所述支撑座上设有与所述待加工的回转体机匣底部曲面相匹配的垫片，将所述待加工的回转体机匣的底部置于所述垫片上，以完成所述回转体机匣的径向定位。

本发明还提供了一种回转体机匣夹具系统的使用方法，具体包括如下操作步骤：

S1、回转体机匣经过前期粗加工后，对其装配基准面进行精加工，通过机械式夹具中的定位部件与支撑部件，使得回转体机匣与机械式夹具分别完成轴向、径向定位并紧固；

S2、在回转体机匣的待装配孔的周围粘贴气密粘贴片；

S3、根据回转体机匣的外径和待装配孔直径，分别选择适合尺寸的固定底座和U型爪式吸盘；

S4、将吸附式夹具中的固定底座通过螺栓槽固定于工作台上；

S5、完成吸附式夹具中各个通气口的单向阀及换向阀的安装，并安装立柱、吸盘臂和U型爪式吸盘；

S6、将抽气泵接口插入密封塞及单向阀，打开气泵；调节换向阀使得仅待装配孔所在的U型爪式吸盘处产生吸力，随后由操作人员手动移动吸盘臂使得U型爪式吸盘牢固地吸附在气密粘贴片上。

其中，在步骤S5中，在所述吸附式夹具中的固定底座上每间隔120°设有一个单向阀。

其中，该回转体机匣夹具系统的使用方法还包括步骤S7、待120°周向装配孔的加工完成后，暂停气泵；将气泵转换接入下一个120°周向装配孔对应的吸附式夹具上的单向阀，然后启动气泵继续加工，直至完成所有的待装配孔的加工作业。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：本发明提供了一种回转体机匣夹具系统及其使用方法，该夹具系统包括工作台、固定于工作台上的机械式夹具及吸附式夹具，机械式夹具包括定位部件及支撑部件，将待加工的回转体机匣置于支撑部件上，并通过定位部件固定在工作台上；吸附式夹具包括固定底座及多个沿着固定底座周向间隔布置且内部设有竖向通道的立柱，在每个立柱的两侧均设有吸盘臂，吸附式夹具通过吸盘臂与待加工的回转体机匣连接；固定底座设于待加工的回转体机匣的外围，且固定底座内设有环形通道及径向通道，径向通道的一端设有与外部气源连接的单向阀，另一端与环形通道连通；竖向通道的一端与环形通道连通，另一端对应于吸盘臂设有与外部气源连接的换向阀。整套夹具系统在加工过程中只需通过单向阀及对应换向阀的切换来完成回转体机匣的旋转，并通过吸力来平衡刀具的切削力，以完成所有待装配孔的加工工序，加工过程简便，加工成本低，同时也减少了对环境的污染，增大加工的互换性，并可以通过制备一系列的标准尺寸的固定底座，可以完成不同尺寸回转体机匣的加工，提高了加工速度，缩短了加工周期，增加了加工精度。

附图说明

图1是本发明实施例一种回转体机匣夹具系统的具体结构示意图；

图2是本发明实施例一种回转体机匣夹具系统中回转体机匣的剖面示意图；

图3是本发明实施例一种回转体机匣夹具系统中机械式夹具的具体结构示意图；

图4是本发明实施例一种回转体机匣夹具系统中机械式夹具与回转体机匣的装配示意图；

图5是本发明实施例一种回转体机匣夹具系统中吸附式夹具的具体结构示意图；

图6是本发明实施例吸附式夹具中立柱、吸盘臂及固定底座的安装示意图；

图7是本发明实施例中固定底座内的工作气流方向示意图；

图8是本发明实施例U型爪式吸盘与待装配孔的连接方式示意图；

图9是本发明实施例中吸附式夹具与回转体机匣加工完成120°时变换工装的示意图；

图10是本发明实施例U型爪式吸盘中连接杆的示意图；

图11是本发明实施例U型爪式吸盘中底部及吸气腔的示意图；

图12是本发明实施例中换向阀的具体结构示意图；

图13至图15是本发明实施例中换向阀的工作原理示意图。

图中：101：回转体机匣；102：吸附式夹具；103：工作台；104：机械式夹具；2：螺杆；3：垫片；4：支撑座；5：立柱；6：单向阀；7：螺栓槽；8：密封塞；9：吸盘臂；10：U型爪式吸盘；11：换向阀；12：气密粘贴片；13：径向通道；14：竖向通道；15：环形通道；16：连接杆；17：吸气腔；18：底面。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图12所示，本发明实施例提供了一种回转体机匣夹具系统，其包括工作台103、固定于工作台103上的机械式夹具104及吸附式夹具102，机械式夹具104包括定位部件及支撑部件，将待加工的回转体机匣101置于支撑部件上，并通过定位部件固定在工作台103上；即通过机械式夹具104将待加工的回转体机匣101进行轴向及径向定位并紧固，使得回转体机匣101与工作台103固定连接；吸附式夹具102包括固定底座及多个沿着固定底座周向间隔布置且内部设有竖向通道14的立柱5，在每个立柱5的两侧均设有吸盘臂9，吸附式夹具102通过吸盘臂9与待加工的回转体机匣101的外表面连接，由此实现吸附式夹具102紧固回转体机匣101的作用；固定底座设于待加工的回转体机匣101的外围，且固定底座内设有环形通道15及径向通道13，径向通道13的一端设有与外部气源连接的单向阀6，另一端与环形通道15连通；竖向通道14的一端与环形通道15连通，另一端对应于吸盘臂9设有与外部气源连接的换向阀11。其中，换向阀11设于立柱5的外壁上，且设在远离回转体机匣101的一面，即设于吸盘臂9张口方向的背面。具体地，径向通道13、竖向通道14及环形通道15与单向阀6及换向阀11构成用于工作气流流通的封闭管道。具体地，在机械式夹具完成回转体机匣的径向轴向定位夹紧的情况下，吸附式夹具增加加工平面的辅助支撑以减少装配孔的加工变形，进而提高了加工精度。

在本实施例中，本申请中的整套夹具系统在加工过程中只需通过单向阀及对应换向阀的切换来完成回转体机匣的旋转，并通过吸力来平衡刀具的切削力，以完成所有待装配孔的加工工序，加工过程简便，加工成本低，同时也减少了对环境的污染，增大加工的互换性，并可以通过制备一系列的标准尺寸的固定底座，可以完成不同尺寸回转体机匣的加工，提高了加工速度，缩短了加工周期，增加了加工精度。在本实施例中，整套夹具在安装完毕后，加工过程中只需要完成两次单向阀6的切换，并通过调节特制换向阀11完成回转体机匣101的周向转动，为装配孔的加工节省了时间，进而提高了效率。

在本实施例中，吸盘臂9与待加工的回转体机匣101的连接处设有U型抓式吸盘10；具体地，U型抓式吸盘10包括一端与吸盘臂9连接，另一端连接爪座的连接杆16；爪座的底部设有吸气腔17，且爪座的底面18与待加工的回转体机匣101上的气密粘贴片12连接。特别的，爪座与连接杆16之间是可活动连接的，当实际操作时，可通过操作人员手动移动吸盘臂9使得U型爪式吸盘10通过吸气腔17牢固地吸附在气密粘贴片12上，其中，爪座的底面18与气密粘贴片12直接贴合。

进一步地，在本实施例中，吸盘臂9与立柱5的连接处设有密封塞8。设置密封塞8是为了提高整个夹具系统中工作气流通道的密封性，从而能有效对回转体机匣101进行周向旋转及利用吸力以平衡刀具切削力，进而提高加工精度与加工效率。

值得说明的是，本申请中的U型爪式吸盘10及固定底座的尺寸均可根据所待加工的回转体机匣101的尺寸进行统一化的通用设计，其中，所待加工的回转体机匣101指的是航空发动机机匣关键零件，可为中空薄壁回转体机匣零件，但本申请中的夹具系统不仅局限于固定上述零件。

进一步地，考虑到大型生产车间拥有系统的气泵设备，相较于传统的注入石蜡的加工方式、在加工时间、加工效率、加工环保和加工经济性等方面都有较大的提高。更重要的是，由于径向通道13、竖向通道14及环形通道15的存在使得此套夹具的适用范围进一步增强。对中空薄壁回转体机匣的形状、尺寸、所需加工的装配孔的数目和尺寸都没有严格的限制。配套的完整尺寸固定底座也可以减少更换工装的工作量，这样也就避免了因为大量工装导致的误差产生。

在本实施例中，固定底座上设有多个螺栓槽7，多个螺栓槽7通过螺栓及螺母与工作台103固定连接。具体地，螺栓槽7为U型螺栓槽，也可以半圆形或其它形状。

进一步地，为达到更稳固的支撑效果，每个立柱5与固定底座的连接处均设有一个辅助支撑件。在本实施例中，辅助支撑件为三角形支撑块，占用空间小且稳固效果好。

进一步地，定位部件包括固定于工作台103上的圆台座及设于圆台座上的螺杆2及凸台，将待加工的回转体机匣101的中部穿过螺杆2及凸台以完成回转体机匣101的轴向定位。其中，螺杆2的数量为多个，根据所待加工的回转体机匣101的构造特征来相应的设计螺杆及凸台的尺寸和数量。

具体地，支撑部件包括多个周向间隔布置的支撑座4，每个支撑座4上设有与待加工的回转体机匣101底部曲面相匹配的垫片3，由此，增大了回转体机匣101底部与垫片3的有效接触面积，提高了稳定性；将待加工的回转体机匣101的底部置于垫片3上，以完成回转体机匣101的径向定位。其中，支撑座4与垫片的数量可根据具体的实施条件来确定。

本发明还提供了一种回转体机匣夹具系统的使用方法，具体包括如下操作步骤：

S1、回转体机匣101经过前期粗加工后，对其装配基准面进行精加工，通过机械式夹具104中的定位部件与支撑部件，使得回转体机匣101与机械式夹具104分别完成轴向、径向定位并紧固；具体地，将待加工的回转体机匣101置于支撑部件上，并通过定位部件固定在工作台103上；

S2、在回转体机匣101的待装配孔的周围粘贴气密粘贴片12；通过设置粘贴气密粘贴片12，使得U型爪式吸盘10的底面更易吸附于粘贴气密粘贴片12上，进而使得吸附式夹具102与回转体机匣101紧密连接；

S3、根据回转体机匣101的外径和待装配孔直径，分别选择适合尺寸的固定底座和U型爪式吸盘10；本申请中的U型爪式吸盘10及固定底座的尺寸均可根据所待加工的回转体机匣101的尺寸进行统一化的通用设计，以提高适用范围；

S4、将吸附式夹具102中的固定底座通过螺栓槽7与螺栓固定于工作台上103；

S5、完成吸附式夹具102中各个通气口的单向阀6及换向阀11的安装，并安装立柱5、吸盘臂9和U型爪式吸盘10；

S6、将抽气泵接口插入密封塞8及单向阀6，打开气泵；调节换向阀11使得仅待装配孔所在的U型爪式吸盘10处产生吸力，随后由操作人员手动移动吸盘臂9使得U型爪式吸盘10牢固地吸附在气密粘贴片12上。

在本实施例中，在步骤S5中，在吸附式夹具102中的固定底座上每间隔120°设有一个单向阀6。具体地，可根据所需装配孔的数量及回转体机匣的尺寸来调整相邻的单向阀6的周向度数。

进一步地，该回转体机匣夹具系统的使用方法还包括步骤S7、待120°周向装配孔的加工完成后，暂停气泵；将气泵转换接入下一个120°周向装配孔对应的吸附式夹具102上的单向阀6，然后启动气泵继续加工，直至完成所有的待装配孔的加工作业。

在运行机床进行加工时，当完成1/3装配孔加工后(即回转体机匣与工作台一起旋转120°以后)，关闭气泵，转换气泵接入的吸附式夹具座的单向阀(如共计a、b、c三个单向阀，在第一次加工接入a、b口处的单向阀；转过120°后更换下一个接口，即接入b、c口处的单向阀；同理加工台120°后转换下一个接口，即接入c、a口处的单向阀)。如此，当工作台旋转一周后，所有的径向装配孔也加工完毕。

值得说明的是，在本实施例中的单向阀6还兼具密封塞的功能。

图13至图15为换向阀的工作原理，换向阀的截面形状为三角形，当A孔与B孔均不为待加工孔时(即A装配孔与B装配孔无需加工时)，换向阀门中的气流不经过A孔导气管及B孔导气管；当A孔为待加工孔时，而B孔正在加工时(即B装配孔正处于加工状态时)，换向阀的阀门转动，使得工作气流经过B孔导气管流通且气流不经过A孔导气管；类似的，当B孔为待加工孔时，而A孔正在加工时(即A装配孔正处于加工状态时)，换向阀的阀门转动，使得工作气流经过A孔导气管流通且气流不经过B孔导气管。通过拧动换向阀上的开关来调节吸附式夹具中的工作气流走向，在加工某一孔时只有该孔所在处的U型爪式吸盘产生与刀具作用力相反的拉力。而在未加工的孔处，U型爪式吸盘处于无吸引力状态。这样保证了既可以平衡刀具作用力产生的形变，也可以避免因为吸盘吸引力产生的额外形变。

特别的，在本实施例中，为提高气密性，径向通道13、竖向通道14及环形通道15内可设有金属导管或其它材质的导管。

综上所述，本发明提供了一种回转体机匣夹具系统及其使用方法，该夹具系统包括工作台、固定于工作台上的机械式夹具及吸附式夹具，机械式夹具包括定位部件及支撑部件，将待加工的回转体机匣置于支撑部件上，并通过定位部件固定在工作台上；吸附式夹具包括固定底座及多个沿着固定底座周向间隔布置且内部设有竖向通道的立柱，在每个立柱的两侧均设有吸盘臂，吸附式夹具通过吸盘臂与待加工的回转体机匣连接；固定底座设于待加工的回转体机匣的外围，且固定底座内设有环形通道及径向通道，径向通道的一端设有与外部气源连接的单向阀，另一端与环形通道连通；竖向通道的一端与环形通道连通，另一端对应于吸盘臂设有与外部气源连接的换向阀。整套夹具系统在加工过程中只需通过单向阀及对应换向阀的切换来完成回转体机匣的旋转，并通过吸力来平衡刀具的切削力，以完成所有待装配孔的加工工序，加工过程简便，加工成本低，同时也减少了对环境的污染，增大加工的互换性，并可以通过制备一系列的标准尺寸的固定底座，可以完成不同尺寸回转体机匣的加工，提高了加工速度，缩短了加工周期，增加了加工精度。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种回转体机匣夹具系统，其特征在于：包括工作台、固定于所述工作台上的机械式夹具及吸附式夹具，所述机械式夹具包括定位部件及支撑部件，将待加工的回转体机匣置于所述支撑部件上，并通过所述定位部件固定在所述工作台上；所述吸附式夹具包括固定底座及多个沿着所述固定底座周向间隔布置且内部设有竖向通道的立柱，在每个所述立柱的两侧均设有吸盘臂，所述吸附式夹具通过所述吸盘臂与所述待加工的回转体机匣连接；所述固定底座设于所述待加工的回转体机匣的外围，且所述固定底座内设有环形通道及径向通道，所述径向通道的一端设有与外部气源连接的单向阀，另一端与所述环形通道连通；所述竖向通道的一端与所述环形通道连通，另一端对应于所述吸盘臂设有与外部气源连接的换向阀。

2.根据权利要求1所述的回转体机匣夹具系统，其特征在于：所述吸盘臂与所述待加工的回转体机匣的连接处设有U型抓式吸盘；所述吸盘臂与所述立柱的连接处设有密封塞。

3.根据权利要求2所述的回转体机匣夹具系统，其特征在于：所述U型抓式吸盘包括一端与所述吸盘臂连接，另一端连接爪座的连接杆；所述爪座的底部设有吸气腔，且所述爪座的底面与所述待加工的回转体机匣上的气密粘贴片连接。

4.根据权利要求1所述的回转体机匣夹具系统，其特征在于：所述固定底座上设有多个螺栓槽，多个所述螺栓槽通过螺栓及螺母与所述工作台固定连接。

5.根据权利要求1所述的回转体机匣夹具系统，其特征在于：每个所述立柱与固定底座的连接处均设有一个辅助支撑件。

6.根据权利要求1所述的回转体机匣夹具系统，其特征在于：所述定位部件包括固定于所述工作台上的圆台座及设于所述圆台座上的螺杆及凸台，将所述待加工的回转体机匣的中部穿过所述螺杆及凸台以完成所述回转体机匣的轴向定位。

7.根据权利要求1所述的回转体机匣夹具系统，其特征在于：所述支撑部件包括多个周向间隔布置的支撑座，每个所述支撑座上设有与所述待加工的回转体机匣底部曲面相匹配的垫片，将所述待加工的回转体机匣的底部置于所述垫片上，以完成所述回转体机匣的径向定位。

8.一种回转体机匣夹具系统的使用方法，其特征在于，包括如下操作步骤：

S1、回转体机匣经过前期粗加工后，对其装配基准面进行精加工，通过机械式夹具中的定位部件与支撑部件，使得回转体机匣与机械式夹具分别完成轴向、径向定位并紧固；

S2、在回转体机匣的待装配孔的周围粘贴气密粘贴片；

S3、根据回转体机匣的外径和待装配孔直径，分别选择适合尺寸的固定底座和U型爪式吸盘；

S4、将吸附式夹具中的固定底座通过螺栓槽固定于工作台上；

S5、完成吸附式夹具中各个通气口的单向阀及换向阀的安装，并安装立柱、吸盘臂和U型爪式吸盘；

S6、将抽气泵接口插入密封塞及单向阀，打开气泵；调节换向阀使得仅待装配孔所在的U型爪式吸盘处产生吸力，随后由操作人员手动移动吸盘臂使得U型爪式吸盘牢固地吸附在气密粘贴片上。

9.根据权利要求8所述的回转体机匣夹具系统的使用方法，其特征在于：在步骤S5中，在所述吸附式夹具中的固定底座上每间隔120°设有一个单向阀。

10.根据权利要求9所述的回转体机匣夹具系统的使用方法，其特征在于：还包括步骤S7、待120°周向装配孔的加工完成后，暂停气泵；将气泵转换接入下一个120°周向装配孔对应的吸附式夹具上的单向阀，然后启动气泵继续加工，直至完成所有的待装配孔的加工作业。