CN106903528A - 用于盘类零件加工的定位夹紧装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于盘类零件加工的定位夹紧装置及其使用方法，包括夹具底座和移动滑块，夹具底座的中心位置设有定位凸台，夹具底座的径向上设有若干滑轨，每个滑轨中均设有相适配的移动滑块，移动滑块的底部沿滑轨来回移动，移动滑块的中部设有两个滑块斜面，滑块斜面上装配有相适配的压紧压块，移动滑块的顶部设有螺纹孔，螺纹孔中设有用于控制夹紧相应压紧压块的压紧螺栓。本发明能够有效抵消周向切削力，避免零件刚度不足引起的加工变形，提高其加工质量和合格率。

Description

用于盘类零件加工的定位夹紧装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种夹具设计技术，具体涉及一种适用于柴油机调喷器法兰等盘类薄壁零件加工场合的定位夹紧装置机及其使用方法。

背景技术

盘类零件是广泛使用的典型机械零件，在机械设备中承担支承、连接、传动等功能。盘类零件通常由阶梯端面、中心圆孔、外圆轮廓和中心对称性等特征组成，径向尺寸远大于轴向的，具有切削加工量大、结构刚性不足、装夹难度大等特点，加工过程中极易产生变形。

目前，盘类薄壁零件加工多采用中心圆孔轴向夹紧模式，解决了被加工盘类零件的定位和固定问题，但是普遍存在加工柔性产生变形和精度不足问题，尤其是悬空的零件边缘，缺少克服切削力的有效支撑，特别是沿圆周方向的主切削力无法抵消，导致盘类薄壁零件加工变形问题难以解决。以柴油机调喷器法兰为例，盘大壁薄，工艺结构复杂且轴向空间位置相差较大，导致加工去除量很大，铣外形和铣导轨面加工过程中出现明显的柔性变形和加工误差，导致国内船用柴油机调喷器法兰盘一次性加工合格率不超过20％。因此，急需设计一种盘类零件加工用定位夹紧装置，减少盘类薄壁零件加工变形，提高生产效率。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种用于盘类零件加工的定位夹紧装置机及其使用方法。

技术方案：本发明一种用于盘类零件加工的定位夹紧装置，包括夹具底座和移动滑块，夹具底座的中心位置设有定位凸台，夹具底座的径向上设有若干滑轨，每个滑轨中均设有相适配的移动滑块，所述移动滑块的底部沿滑轨来回移动，移动滑块的中部设有两个滑块斜面，每个滑块斜面上装配有相适配的压紧压块，压紧压块一个面与移动滑块斜面相抵，压紧压块的另一个面与待加工工件相抵，移动滑块的顶部设有螺纹孔，螺纹孔中设有用于控制夹紧相应压紧压块的压紧螺栓。

其中，定位凸台的结构参数由待加工盘类零件的阶梯端面决定，而滑轨的数目、结构和尺寸等参数则均由移动滑块决定，并且根据待加工盘类零件和压紧压块的需求，以一定角度中心对称分布于夹具底座表面。

进一步的，所述夹具底座的中心位置还设有中心定位螺杆，且中心定位螺杆伸出定位凸台竖直向上，中心定位螺杆上旋有夹紧螺母，夹紧螺母与中心定位螺杆配合在定位凸台支撑下，沿夹具底座的轴向固定待加工盘类零件。中心定位螺杆通过螺纹连接或焊接等方式固定于夹具底座中心，以便用于从中心圆孔定位待加工盘类零件，中心定位螺杆上伸出定位凸台的定位段直径和长度分别由盘类零件中心圆孔内径和厚度决定。

进一步的，所述压紧压块在压紧螺栓作用下，沿夹具底座周向为待加工盘类零件提供定位支撑(根据压紧压块与移动滑块间的摩擦因子设计移动滑块斜面的斜角，使夹紧压块固定盘类零件工作过程中不能自锁)；且压紧螺栓的拧紧力矩由定力矩扳手控制，形成均匀一致的夹紧压块压紧力。

进一步的，所述压紧压块的楔角α大于移动滑块与压紧块相抵的斜面的摩擦角，根据夹紧压块、移动滑块、盘类零件的材料属性和接触面形状。

进一步的，所述滑轨底部和移动滑块的底部采用燕尾槽结构，且燕尾槽的底角为55°，采用塔形铣刀在夹具平台上铣出，燕尾槽底部留有退刀槽(防止塔形铣刀加工过程碰伤燕尾槽)，使得移动滑块的底部可在滑轨内自由移动至待加工盘类零件定位部位，移动滑块的数目、结构等参数均由待加工盘类零件及其加工工艺决定。

本发明还公开了一种用于盘类零件加工的定位夹紧装置的使用方法，依次包括以下步骤：

(1)轴向初定位：准备工作完成后，将移动滑块沿相应滑轨移动至待加工盘类零件周向定位部位，将待加工盘类零件放置于夹具底座上，依靠定位凸台和中心定位螺杆对阶梯端面、中心圆孔进行定位，并且使待加工盘类零件周向定位面的顶部轮廓线与移动滑块斜面顶部轮廓线平行，利用夹紧螺母将工件进行预紧，安装压紧压块，形成周向支撑初定位状态；

(2)轴向定位固定：拧紧中心定位螺杆顶端的夹紧螺母，固定盘类零件轴向位置；

(3)周向定位夹紧：根据夹紧螺母拧紧力矩和盘类零件切削力因素，采取对角对称逐步加载模式，利用定力矩扳手拧紧压紧螺栓，进行盘类零件周向定位夹紧；

(4)盘类零件装夹完成后，即可开展切削加工后续工作。

有益效果：与现有中心圆孔轴向夹紧模式相比，本发明在盘类零件切削加工过程中，尤其是径向尺寸很大的薄壁盘类零件时，能够有效抵消周向切削力，避免零件刚度不足引起的加工变形，提高其加工质量和合格率。

附图说明

图1为实施例的整体结构示意图；

图2为实施例中的夹具底座示意图；

图3为实施例中的移动滑块示意图。

图4为实施例中的压紧压块示意图；

图5为实施例中待加工的典型盘类零件柴油机调喷器法兰结构示意图；

图6为实施例中盘类零件柴油机调喷器法兰的装夹示意图；

图7为实施例中盘类零件柴油机调喷器法兰的另一种装夹示意图。

其中，图4(a)为第一种装夹方式中压紧压块的示意图；图4(b)为另一种装夹方式中压紧压块的示意图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

本发明的一种用于盘类零件加工的定位夹紧装置，包括夹具底座2和移动滑块5，夹具底座2的中心位置设有定位凸台11，夹具底座2的径向上设有若干滑轨10，每个滑轨10中均设有相适配的移动滑块5，所述移动滑块5的底部沿滑轨10来回移动，移动滑块5的中部设有两个滑块斜面8，滑块斜面8上装配有相适配的压紧压块6，移动滑块5的顶部设有螺纹孔9，螺纹孔9中设有用于控制夹紧相应压紧压块6的压紧螺栓7。夹具底座2的中心位置还设有中心定位螺杆3，且中心定位螺杆3伸出定位凸台11竖直向上，中心定位螺杆3上旋有夹紧螺母4，夹紧螺母4与中心定位螺杆3配合在定位凸台11支撑下，沿夹具底座2的轴向固定待加工盘类零件。

压紧压块6在压紧螺栓7作用下，沿夹具底座2周向为待加工盘类零件提供定位支撑；且压紧螺栓7的拧紧力矩由定力矩扳手控制，形成均匀一致的夹紧压块压紧力。压紧压块6的楔角α大于接触面摩擦角，根据夹紧压块、移动滑块5、盘类零件的材料属性和接触面形状。

上述滑轨10的底部和移动滑块5的底部51采用燕尾槽101结构，且燕尾槽101的底角为55°，采用塔形铣刀在夹具平台上铣出，燕尾槽101底部留有退刀槽，防止铣刀碰伤燕尾槽结构。

上述用于盘类零件加工的定位夹紧装置的使用方法，依次包括以下步骤：

(1)轴向初定位：准备工作完成后，将移动滑块5沿相应滑轨10移动至待加工盘类零件周向定位部位，将待加工盘类零件放置于夹具底座2上，依靠定位凸台11和中心定位螺杆3对阶梯端面、中心圆孔进行定位，并且使待加工盘类零件周向定位面的顶部轮廓线与移动滑块5斜面顶部轮廓线平行，利用夹紧螺母4进行预紧后安装压紧压块6，形成周向支撑初定位状态；

(2)轴向定位固定：拧紧中心定位螺杆3顶端的夹紧螺母4，固定盘类零件轴向位置；

(3)周向定位夹紧：根据夹紧螺母4拧紧力矩和盘类零件切削力因素，采取对角对称逐步加载模式，利用定力矩扳手拧紧压紧螺栓7，进行盘类零件周向定位夹紧；

(4)盘类零件装夹完成后，即可开展切削加工后续工作。

实施例1：

如图5所示，本实施中待加工的为典型的盘类零件柴油机调喷器法兰1，总体呈径向尺寸大而轴向小的圆盘形，中心是圆形内孔，端面呈阶梯状，中心对称分布5个特征结构及其相应的定位部位，定位部位的尺寸和形位参数是固定夹紧装置(特别是移动滑块5、夹具底座2上滑轨10和夹紧压块6)的设计依据。柴油机调喷器法兰1具有盘大壁薄、结构复杂、切削加工量大等典型的盘类零件特点，在其凹槽外形和滑轨10面两道铣削工艺中容易发生加工变形，需解决周向铣削力平衡问题，以此为例，说明盘类零件加工用固定夹紧装置及其使用方法。

如图1和2所示，本实施例中的用于盘类零件加工的定位夹紧装置，由夹具底座2、中心定位螺杆3、夹紧螺母4、移动滑块5、夹紧压块6及压紧螺栓7等零部件组成，夹具底座2上滑轨10的数目、形位参数与柴油机调喷器法兰1的特征结构及其定位部位的一致，夹具底座2上定位凸台11和中心定位螺杆3的定位段尺寸由柴油机调喷器法兰1的中心定位端面决定。

如图3所示，本实施例中的移动滑块5底部与夹具底座2上的滑轨10配合，可自由移动；移动滑块顶部留有与滑块斜面8相对应的夹紧螺栓7配合螺纹孔99，滑块斜面8形位尺寸参数由柴油机调喷器法兰1的定位部位决定。

如图4所示，本实施例中的夹紧压块6可分为与相配合的柴油机调喷器法兰铣削凹槽外形的夹紧压块6-1和铣削滑轨10面的夹紧压块6-2，夹紧压块6的尺寸参数由移动滑块5的斜面8与调喷器法兰1的定位部位决定。

结合图6所示，以柴油机调喷器法兰1的铣削凹槽外形工艺为例，上述用于盘类零件加工的定位夹紧装置的使用方法，包括以下步骤：

a)柴油机调喷器法兰1铣削凹槽外形工序准备工作完成后，将法兰1放置于夹具底座2上，依靠定位凸台11和中心定位螺杆3对阶梯端面、中心圆孔进行定位，装配中心定位螺杆3顶端螺纹和夹紧螺母4进行预紧；

b)将移动滑块5沿夹具底座2上滑轨10移至柴油机调喷器法兰1周向定位部位A处，并保证二者贴合后安装夹紧压块6-1，预紧压紧螺栓形成周向支撑初定位状态；

c)拧紧中心定位螺杆顶端的夹紧螺母4，确保柴油机调喷器法兰1轴向固定；

d)根据夹紧螺母4拧紧力矩和柴油机调喷器法兰1切削力等因素，采取对角对称逐步加载模式，利用定力矩扳手拧紧压紧螺栓7，实现柴油机调喷器法兰1铣削滑轨10面工艺过程的周向定位支撑，即可铣削凹槽外形。

如图7所示，本实施例中的柴油机调喷器法兰1铣削滑轨10面工艺的装夹示意图，这一次的使用方法与铣削凹槽外形工艺的相比，区别在于步骤b)中，移动滑块5沿夹具底座2上滑轨10移至柴油机调喷器法兰1周向定位部位B处，并保证二者贴合后安装夹紧压块6-2，其余步骤一致，完成后即可铣削滑轨10面。

Claims (6)

1.一种用于盘类零件加工的定位夹紧装置，包括夹具底座和移动滑块，其特征在于：夹具底座的中心位置设有定位凸台，夹具底座的径向上设有若干滑轨，每个滑轨中均设有相适配的移动滑块，所述移动滑块的底部沿滑轨来回移动，移动滑块的中部设有两个滑块斜面，每个滑块斜面上装配有相适配的压紧压块，压紧压块一个面与移动滑块斜面相抵，压紧压块的另一个面与待加工工件相抵，移动滑块的顶部设有螺纹孔，螺纹孔中设有用于控制夹紧相应压紧压块的压紧螺栓。

2.根据权利要求1所述的用于盘类零件加工的定位夹紧装置，其特征在于：所述夹具底座的中心位置还设有中心定位螺杆，且中心定位螺杆伸出定位凸台竖直向上，中心定位螺杆上旋有夹紧螺母，夹紧螺母与中心定位螺杆配合在定位凸台支撑下，沿夹具底座的轴向固定待加工盘类零件。

3.根据权利要求1所述的用于盘类零件加工的定位夹紧装置，其特征在于：所述压紧压块在压紧螺栓作用下，沿夹具底座周向为待加工盘类零件提供定位支撑；且压紧螺栓的拧紧力矩由定力矩扳手控制，形成均匀一致的夹紧压块压紧力。

4.根据权利要求3所述的用于盘类零件加工的定位夹紧装置，其特征在于：所述压紧压块的楔角α大于移动滑块与压紧块相抵的斜面的摩擦角，根据夹紧压块、移动滑块、盘类零件的材料属性和接触面形状。

5.根据权利要求1所述的用于盘类零件加工的定位夹紧装置，其特征在于：所述滑轨底部和移动滑块的底部采用燕尾槽结构，且燕尾槽的底角为55°，采用塔形铣刀在夹具平台上铣出，燕尾槽底部留有退刀槽。

6.一种根据权利要求1～5任意一项所述的用于盘类零件加工的定位夹紧装置的使用方法，其特征在于：依次包括以下步骤：

(1)轴向初定位：准备工作完成后，将移动滑块沿相应滑轨移动至待加工盘类零件周向定位部位，将待加工盘类零件放置于夹具底座上，依靠定位凸台和中心定位螺杆对阶梯端面、中心圆孔进行定位，并且使待加工盘类零件周向定位面的顶部轮廓线与移动滑块斜面顶部轮廓线平行，利用夹紧螺母将工件进行预紧，安装压紧压块，形成周向支撑初定位状态；

(2)轴向定位固定：拧紧中心定位螺杆顶端的夹紧螺母，固定盘类零件轴向位置；

(3)周向定位夹紧：根据夹紧螺母拧紧力矩和盘类零件切削力因素，采取对角对称逐步加载模式，利用定力矩扳手拧紧压紧螺栓，进行盘类零件周向定位夹紧；

(4)盘类零件装夹完成后，即可开展切削加工后续工作。