CN106239188B - 一种偏心薄壁筒件的支撑装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种偏心薄壁筒件的支撑装置，包括自适应万向接头、可伸缩螺旋杆、基座、可更换支撑块、旋转把手、锁紧螺钉以及橡胶垫。所述可伸缩螺旋杆一端通过螺纹连接在基座的内螺纹上，通过转动旋转把手可以调节整个支撑装置的长度；另一端可调的连接在万向接头本体上，组成一个角度可调的自适应接头；所述支撑块通过锁紧螺钉固定在基座上，橡胶垫分别粘贴在支撑块与自适应接头上。其结构设计合理、使用方便、支撑块可根据不同尺寸和形状的偏心零件进行更换，很好的解决了偏心薄壁筒件在车削、铣削加工过程中由于偏心结构带来的难以支撑、受力不均、加工表面粗糙的难题。

Description

一种偏心薄壁筒件的支撑装置
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种大型偏心薄壁筒件在车削、铣削加工过程中的支撑装置。
背景技术
目前，在航空航天领域广泛存在结构复杂、大型偏心薄壁类筒件。该类零件往往由于结构复杂、筒体壁薄、具备偏心结构等特点，而在车削、铣削等加工过程中难以有效支撑装夹，导致零件加工时受力不均、表面质量较差等难题。目前在车削过程中，通常采用降低主轴转速、降低车刀进给量、分层加工等技术手段，虽在一定程度上能够改善加工表面质量，但导致加工效率低，并且无法满足航天产品高精度的表面质量要求，进而大大影响产品的质量与进度。
发明内容
本发明解决的技术问题为：克服现有技术不足，提供一种偏心薄壁筒件的支撑装置，针对现有偏心薄壁类筒件在加工过程中难以有效支撑、加工时受力不均、表面质量差等难题，有效解决了偏心薄壁类零件在机械加工过程中支撑困难的问题，提高加工效率的同时，很好的满足了航天产品高精度的表面质量要求。
本发明解决的技术方案为：一种偏心薄壁筒件的支撑装置，包括:自适应万向接头(1)、可伸缩螺旋杆(2)、基座(3)、支撑块(4)、旋转把手(5)、第一锁紧螺钉(6)以及第一橡胶垫(7)；
自适应万向接头(1)包括：万向接头本体(13)、第二锁紧螺钉(11) 和第二橡胶垫(12)；
基座(3)靠近可伸缩螺旋杆(2)的一端设置一内螺纹孔；
所述可伸缩螺旋杆(2)一端通过螺纹连接在基座(3)的螺纹孔内，可伸缩螺旋杆(2)的另一端可调的连接在自适应万向接头本体(13)上，所述支撑块(4)通过第一锁紧螺钉(6)固定在基座(3)上，第一橡胶垫(7) 粘贴在支撑块的头部；
万向接头本体(13)一端开有盲孔，盲孔的孔口一端处有内螺纹，盲孔的盲端设置一个比盲孔直径大的柱型槽，柱型槽内侧表面光滑，柱型槽跟盲孔同轴；
可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置一段外螺纹，可伸缩螺旋杆(2)靠近基座(3)的一端设置有另一段外螺纹，可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置的一段外螺纹与可伸缩螺旋杆 (2)靠近基座(3)的一端设置的另一段外螺纹之间设置退刀槽，设置退刀槽这段可伸缩螺旋杆(2)的直径小于设置外螺纹这段可伸缩螺旋杆(2)的直径，设置退刀槽这段可伸缩螺旋杆(2)的长度大于万向接头本体(13) 的盲孔的深度；可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置的一段外螺纹的长度小于万向接头本体(13)的柱型槽的深度；
设置有另一段外螺纹的可伸缩螺旋杆上开一通孔，旋转把手(5)能够穿过通孔，带动可伸缩螺旋杆(2)转动，以调节可伸缩螺旋杆(2)旋进基座 (3)内螺纹孔的深度；
所述支撑块(4)能够更换，支撑块(4)通过第一锁紧螺钉(6)锁紧在基座(3)上；
万向接头本体(13)的另一端设置凹槽，该凹槽内侧设置第二橡胶垫 (12)；
该凹槽的侧壁开有螺纹孔，第二锁紧螺钉(11)能够穿过凹槽侧壁的螺纹孔伸入凹槽内。
盲孔的盲端设置柱型槽的直径为盲孔的孔口一端处内螺纹公称直径的 1.5倍，柱型槽的深度为盲孔的孔口一端处内螺纹长度的3倍。
所述的盲孔的孔口一端处有内螺纹为两扣至三扣螺纹。
可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置外螺纹为两扣至三扣螺纹，并且该外螺纹的公称直径与万向接头本体(13)一端的盲孔孔口的内螺纹公称直径相同，互相配合。
可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置的外螺纹与可伸缩螺旋杆(2)靠近基座(3)的一端设置的外螺纹的长度比例为1：30。
退刀槽的长度与万向接头本体(13)上柱形槽的深度的比例为4：3。
可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置一段外螺纹旋进盲孔后，通过盲孔上设置的内螺纹，直至可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置的一段外螺纹掉进柱型槽，万向接头本体(13)的盲孔、柱型槽和可伸缩螺旋杆(2)上设置的退刀槽配合组成一个万向的具备自适应能力的关节。
所述支撑块(4)为可更换支撑块，可更换支撑块包括连接端和支撑端，支撑端的表面弧度由被加工的偏心薄壁筒件的筒壁内侧的弧度确定。支撑端的表面弧度的弧长和宽度的比例为4：1。
第一锁紧螺钉(6)为2个以上，当第一锁紧螺钉(6)为2个，两个第一锁紧螺钉(6)的间距和基座(3)的宽度的比例为2：3。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提供了一种偏心薄壁筒件的支撑装置，通过自适应万向接头、可伸缩螺旋杆、可更换支撑块等结构的设计，有效解决了偏心薄壁类筒件在加工过程中难以有效支撑、受力不均、表面质量差等难题，提高加工效率的同时，很好的满足了航天产品高精度的表面质量要求。
(2)本发明通过自适应万向接头的设计，使得该万向接头可以在任意方向摆动调节，可以寻求最有利的支撑固定位置。
(3)本发明通过可伸缩螺旋杆的设计，可以快速有效的调节支撑装置的长度，以撑紧偏心筒件，同时能够适应不同尺寸的偏心薄壁筒件。
(4)本发明通过可更换支撑块的设计，根据不同形状及尺寸的偏心薄壁筒件，可以更换不同形状的支撑块，适用范围更广。
(5)本发明通过在支撑块头部粘贴橡胶垫，在支撑架撑紧偏心薄壁筒件内壁时能够有效起到力的缓冲作用，保护被加工偏心薄壁筒件的外观。
(6)本发明通过合理设置支撑块支撑端表面弧度的弧长和宽度的比例为4：1，能够在支撑架撑紧偏心薄壁筒件时，提供合理的接触面积，有效避免偏心薄壁筒件的受力变形。
(7)本发明通过合理设置两个第一锁紧螺钉(6)的间距和基座(3)的宽度的比例为2：3，能够使支撑块与基座的锁紧固定更牢靠。
附图说明
图1是本发明的偏心筒件支撑装置的结构示意图；
图2是本发明支撑装置中自适应万向接头的接头示意图；
图3是本发明实施例中偏心薄壁筒件的零件示意图；
图4是本发明的偏心筒件支撑装置的使用状态装配图。
具体实施方式
本发明的基本思路为：本发明一种大型偏心薄壁筒件的支撑装置，装置包括自适应万向接头、可伸缩螺旋杆、基座、可更换支撑块、旋转把手、锁紧螺钉以及橡胶垫。所述可伸缩螺旋杆一端通过螺纹连接在基座的内螺纹上，通过转动旋转把手可以调节整个支撑装置的长度；另一端可调的连接在万向接头本体上，组成一个角度可调的自适应接头；所述支撑块通过锁紧螺钉固定在基座上，橡胶垫分别粘贴在支撑块与自适应接头上。其结构设计合理、使用方便、支撑块可根据不同尺寸和形状的偏心零件进行更换，很好的解决了偏心薄壁筒件在车削、铣削加工过程中由于偏心结构带来的难以支撑、受力不均、加工表面粗糙的难题。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述。
本发明适用于偏心薄壁筒件的车削、铣削等加工过程中，本例所述偏心薄壁筒件为整体铸造结构，包括空心的圆柱筒体，筒体的壁厚为2-4mm，在支撑过程中，对于支撑装置的支撑强度有较高的要求，若支撑力过大、接触面积过小会导致筒体变形，无法满足航天产品的装配要求；若支撑力不足，会导致偏心薄壁筒件在车床上加工时，筒体外圆出现螺旋纹、波浪纹等，表面质量较差，无法满足该筒段与其它舱段的对接要求。
圆柱筒体内设置有一相对于外圆偏心的进气道，进气道的一端固定在圆柱筒体的内壁上，进气道与圆柱筒体的内壁连接处设置通孔，能够导通气体。
进气道的另一端伸出筒体外，进气道偏向筒体一侧(以偏心薄壁筒件平放为例，进气道位置偏向于筒体下侧)，偏心薄壁筒件旋转过程中受力不均，进气道外径小于圆柱筒体的内径，进气道外表面远离筒壁一侧设置有加强筋，进气道外表面为不规则的光滑曲面，具体如图3所示。
本发明提出了一种偏心薄壁筒件的支撑装置，如图1所示，包括:自适应万向接头1、可伸缩螺旋杆2、基座3、支撑块4、旋转把手5、第一锁紧螺钉6以及第一橡胶垫7；
自适应万向接头1，如图2所示，包括：万向接头本体13、第二锁紧螺钉11和第二橡胶垫12；
基座3靠近可伸缩螺旋杆2的一端设置一内螺纹孔。基座3下部根据零件形状开出方槽，防止支撑装置在安装过程中与偏心筒件内部结构发生干涉，槽口的形状可以根据偏心筒件的具体结构进行不同的设计。
所述可伸缩螺旋杆2一端通过螺纹连接在基座3的螺纹孔内，可伸缩螺旋杆2的另一端可调的连接在自适应万向接头本体13上，所述支撑块4通过第一锁紧螺钉6固定在基座3上，第一橡胶垫7粘贴在支撑块的头部；
万向接头本体13一端开有盲孔，盲孔的孔口一端处有内螺纹，盲孔的盲端设置一个比盲孔直径大的柱型槽，柱型槽内侧表面光滑，柱型槽跟盲孔同轴；盲孔的盲端设置柱型槽的直径为盲孔的孔口一端处内螺纹公称直径的 1.5倍，柱型槽的深度为盲孔的孔口一端处内螺纹长度的3倍。盲孔的孔口一端处有内螺纹为两扣至三扣螺纹。
可伸缩螺旋杆2靠近万向接头本体13的一端设置一段外螺纹，该外螺纹为两扣至三扣螺纹，并且该外螺纹的公称直径与万向接头本体13一端的盲孔孔口的内螺纹公称直径相同，互相配合。可伸缩螺旋杆2靠近基座3的一端设置有另一段外螺纹，可伸缩螺旋杆2靠近万向接头本体13的一端设置的一段外螺纹与可伸缩螺旋杆2靠近基座3的一端设置的另一段外螺纹之间设置退刀槽，设置退刀槽这段可伸缩螺旋杆2的直径小于设置外螺纹这段可伸缩螺旋杆2的直径，设置退刀槽这段可伸缩螺旋杆2的长度大于万向接头本体13的盲孔的深度；可伸缩螺旋杆2靠近万向接头本体13的一端设置的一段外螺纹的长度小于万向接头本体13的柱型槽的深度；可伸缩螺旋杆 2靠近万向接头本体13的一端设置的外螺纹与可伸缩螺旋杆2靠近基座3 的一端设置的外螺纹的长度比例为1：30。退刀槽的长度与万向接头本体13 上柱形槽的深度的比例为4：3。
设置有另一段外螺纹的可伸缩螺旋杆上开一通孔，旋转把手5能够穿过通孔，带动可伸缩螺旋杆2转动，以调节可伸缩螺旋杆2旋进基座3内螺纹孔的深度；
所述支撑块4能够更换，支撑块4通过第一锁紧螺钉6锁紧在基座3上。第一锁紧螺钉6为2个以上，当第一锁紧螺钉6为2个，两个第一锁紧螺钉 6的间距和基座3的宽度的比例为2：3。
万向接头本体13的另一端设置凹槽，该凹槽内侧粘贴第二橡胶垫12，当万向接头本体13一端的凹槽与偏心薄壁筒件内进气道外壁的筋条接触固定时，起到力的缓冲与保护进气道外部筋条的作用。
该凹槽的侧壁开有螺纹孔，第二锁紧螺钉11能够穿过凹槽侧壁的螺纹孔伸入凹槽内。
结合本例，本发明所述的支撑装置的加工方法如下，如图4所示：
首先根据被加工偏心筒件的内壁与进气道外壁之间的距离，通过转动旋转把手5，调节支撑装置的长度至略小于被加工偏心筒件的内壁与进气道外壁之间的距离；然后将本发明支撑装置的支撑块4的头部与被加工偏心筒件的内壁均匀接触；然后通过调节自适应万向接头1的角度，直至万向接头本体13一端设置的凹槽夹住被加工偏心筒件内进气道外壁的筋条8，然后转动旋转把手5使支撑装置的支撑块4的头部和万向接头本体13一端的凹槽分别撑紧在被加工偏心筒件的内壁和进气道外部的筋条上。最后通过万向接头本体13一端的凹槽侧壁上的锁紧螺钉将万向接头本体13与进气道外部的筋条锁紧。
通过本发明支撑装置的使用，在车削加工如图3所示的偏心薄壁筒件时，有效的避免了筒件外圆和内圆止口表面的螺旋纹、波浪纹等问题特征的出现，表面粗糙度由原来的12.3提高至3.2，在航天器整体装配过程中，能够满足该薄壁筒件与其它舱段的对接精度要求；与此同时，通过本发明支撑装置的应用，该偏心薄壁筒件在车削加工过程中支撑更加稳固，受力均匀，以往加工中采用降低转速、减小吃刀量等方法尽量控制筒件的表面质量，现将主轴转速由原来的30r/min提高至50r/min，加工效率提高了40％左右，效果显著。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。

Claims (9)

1.一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于包括:自适应万向接头(1)、可伸缩螺旋杆(2)、基座(3)、支撑块(4)、旋转把手(5)、第一锁紧螺钉(6)以及第一橡胶垫(7)；
自适应万向接头(1)包括：万向接头本体(13)、第二锁紧螺钉(11)和第二橡胶垫(12)；
基座(3)靠近可伸缩螺旋杆(2)的一端设置一内螺纹孔；
所述可伸缩螺旋杆(2)一端通过螺纹连接在基座(3)的内螺纹孔内，可伸缩螺旋杆(2)的另一端可调的连接在自适应万向接头本体(13)上，所述支撑块(4)通过第一锁紧螺钉(6)固定在基座(3)上，第一橡胶垫(7)粘贴在支撑块的头部；
万向接头本体(13)一端开有盲孔，盲孔的孔口一端处有内螺纹，盲孔的盲端设置一个比盲孔直径大的柱型槽，柱型槽内侧表面光滑，柱型槽跟盲孔同轴；
可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置一段外螺纹，可伸缩螺旋杆(2)靠近基座(3)的一端设置有另一段外螺纹，可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置的一段外螺纹与可伸缩螺旋杆(2)靠近基座(3)的一端设置的另一段外螺纹之间设置退刀槽，设置退刀槽这段可伸缩螺旋杆(2)的直径小于设置外螺纹这段可伸缩螺旋杆(2)的直径，设置退刀槽这段可伸缩螺旋杆(2)的长度大于万向接头本体(13)的盲孔的深度；可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置的一段外螺纹的长度小于万向接头本体(13)的柱型槽的深度；
设置有另一段外螺纹的可伸缩螺旋杆上开一通孔，旋转把手(5)能够穿过通孔，带动可伸缩螺旋杆(2)转动，以调节可伸缩螺旋杆(2)旋进基座(3)内螺纹孔的深度；
所述支撑块(4)能够更换，支撑块(4)通过第一锁紧螺钉(6)锁紧在基座(3)上；
万向接头本体(13)的另一端设置凹槽，该凹槽内侧设置第二橡胶垫(12)；
该凹槽的侧壁开有螺纹孔，第二锁紧螺钉(11)能够穿过凹槽侧壁的螺纹孔伸入凹槽内。
2.根据权利要求1所述的一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于：盲孔的盲端设置柱型槽的直径为盲孔的孔口一端处内螺纹公称直径的1.5倍，柱型槽的深度为盲孔的孔口一端处内螺纹长度的3倍。
3.根据权利要求1所述的一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于：所述的盲孔的孔口一端处有内螺纹为两扣至三扣螺纹。
4.根据权利要求1所述的一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于：可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置外螺纹为两扣至三扣螺纹，并且该外螺纹的公称直径与万向接头本体(13)一端的盲孔孔口的内螺纹公称直径相同，互相配合。
5.根据权利要求1所述的一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于：可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置的外螺纹与可伸缩螺旋杆(2)靠近基座(3)的一端设置的外螺纹的长度比例为1：30。
6.根据权利要求1所述的一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于：退刀槽的长度与万向接头本体(13)上柱形槽的深度的比例为4：3。
7.根据权利要求1所述的一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于：可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置一段外螺纹旋进万向接头本体(13)一端的盲孔后，通过盲孔上设置的内螺纹，直至可伸缩螺旋杆(2)靠近万向接头本体(13)的一端设置的一段外螺纹掉进柱型槽，万向接头本体(13)的盲孔、柱型槽和可伸缩螺旋杆(2)上设置的退刀槽配合组成一个万向的具备自适应能力的关节。
8.根据权利要求1所述的一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于：所述支撑块(4)为可更换支撑块，可更换支撑块包括连接端和支撑端，支撑端的表面弧度由被加工的偏心薄壁筒件的筒壁内侧的弧度确定；支撑端的表面弧度的弧长和宽度的比例为4：1。
9.根据权利要求1所述的一种偏心薄壁筒件的支撑装置，其特征在于：第一锁紧螺钉(6)为2个以上，当第一锁紧螺钉(6)为2个，两个第一锁紧螺钉(6)的间距和基座(3)的宽度的比例为2：3。
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