CN107414674A - 工件内孔胀紧夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种工件内孔胀紧夹具，包括：锥柄套筒，用于连接设备主轴，且设备主轴能够在锥柄套筒内轴向运动；夹具本体，其一端与锥柄套筒连接，另一端具有锥形外壁；滑动部，其包括滑动杆和碟簧，滑动杆位于夹具本体内，且一端伸入锥柄套筒，另一端伸出夹具本体，碟簧套接于滑动杆位于所述夹具本体内的杆部，碟簧的两端分别与滑动杆和夹具本体抵顶，以使滑动杆轴向滑动；膨胀弹套，其具有锥形的内孔，用于套接在夹具本体的锥形外壁上，且膨胀弹套远离锥柄套筒的一端连接于滑动杆伸出夹具本体的一端。本发明具有使膨胀弹套逐步胀紧工件内孔的作用，胀紧力均匀，不会引起工件变形，且由设备主轴提供胀紧后的松弛力，简化了操作，降低了生产成本。

Description

工件内孔胀紧夹具

技术领域

本发明涉及内/外曲面工件的辅助加工领域，工件内孔特别涉及一种工件内孔胀紧夹具。

背景技术

在机械加工领域，制造低刚度、高精度筒体类磨削工件都是极其困难的，尤其是通过板材拼焊、成形卷筒而成的筒体毛坯更是如此。究其原因在于：卷制筒体毛坯的过程中，材料的塑性变形所形成的残余内应力很大，在磨削加工过程中随着外层材料的去除打破原来残余内应力的平衡，从而引起工件变形，如果筒体在卷制之前的板材是拼焊而成的话，通常焊缝强度只是母材强度的85％左右，因此卷制中焊缝的变形相对母材更快。

针对上述问题，本领域技术人员一般是通过完善工件磨削加工时的定位、夹紧方式以及夹紧力的大小方向来增加其工艺刚度，从而降低工件进行磨削加工时的变形量。目前，针对上述的像筒体类工件这样的曲面工件，一般通过各种机器利用砂轮、油石、人工研磨的磨削方式，以实现曲面工件的表面加工。在磨削套筒类工件的外圆时，由于曲面加工件的表面起伏不平，因此，需要设计一种特殊的夹具来辅助加工，现在的夹具在装夹的时候比较复杂，影响加工，且结构复杂，生产成本高，再更换工件时比较复杂。

发明内容

本发明的一个目的是解决至少一个上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种工件内孔胀紧夹具，包括：

锥柄套筒，用于连接设备主轴，且设备主轴能够在所述锥柄套筒内轴向运动；

夹具本体，其一端与所述锥柄套筒连接，另一端具有锥形外壁；

滑动部，其包括滑动杆和碟簧，所述滑动杆位于所述夹具本体内，且一端伸入所述锥柄套筒，另一端伸出所述夹具本体，所述碟簧套接于所述滑动杆位于所述夹具本体内的杆部，所述碟簧的两端分别与所述滑动杆和夹具本体抵顶，以使所述滑动杆轴向滑动；

膨胀弹套，其具有锥形的内孔，用于套接在所述夹具本体的锥形外壁上，且所述膨胀弹套远离所述锥柄套筒的一端连接于所述滑动杆伸出所述夹具本体的一端。

作为优选，工件内孔胀紧夹具还包括：定位环，所述夹具本体的外壁上具有与其轴心垂直的环形平台和与所述夹具本体同轴心的圆柱面，以套接所述定位环，用于限定所述膨胀弹套的运动。

作为优选，工件内孔胀紧夹具还包括：垫块，所述滑动杆朝向所述锥柄套筒的端面的中部具有凸出部，以套接可深入所述锥柄套筒内的所述垫块。

作为优选，所述夹具本体具有阶梯轴孔，所述阶梯轴孔从靠近所述锥柄套筒的一端到远离所述锥柄套筒的一端包括依次连通的第一孔、第二孔、第三孔和第四孔，且所述第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的孔径依次变小，使相邻两个孔之间形成台阶面，以配合所述滑动杆形成限位结构。

作为优选，所述滑动杆由阶梯轴和拉杆组成，所述阶梯轴远离所述锥柄套筒的一端通过螺杆与所述拉杆的一端连接。

作为优选，所述阶梯轴包括依次连接的轴头、第一轴肩、第一轴身、第二轴肩和第二轴身，所述轴头用于套接所述垫块，所述第一轴身置于所述第一孔内，所述碟簧套接于所述第二轴身上，且所述碟簧的两端分别与所述第二轴肩和所述第二孔与第三孔之间的台阶面抵接，所述第二轴身置于所述第二孔内，并延伸至所述第三孔，所述拉杆连接到所述第二轴身的端部，并穿过所述第四孔后伸出所述阶梯轴孔。

作为优选，所述碟簧和第二轴肩之间的第二轴身上套设有垫片，所述碟簧通过所述垫片与所述第二轴肩抵接。

作为优选，所述拉杆伸出所述阶梯轴孔的端部具有第一端板，所述第一端板与拉杆同轴心且第一端板的直径大于拉杆的直径，靠近所述夹具本体的该端的端面的拉杆的外壁以所述夹具本体的轴心为圆心向外侧延伸以形成第二端板，所述第二端板的直径小于第一端板的直径，所述第一端板和第二端板之间形成用于卡接膨胀弹套的卡槽；所述膨胀弹套在其圆锥孔的小直径端的端面开口，以接于所述卡槽。

作为优选，所述膨胀弹套的直径大于所述第一端板的直径。

作为优选，所述锥柄套筒朝向夹具本体的一端的端面上开设有凹槽，所述凹槽的底面上开设有同轴心的通孔，所述夹具本体朝向所述锥柄套筒的一端的端面开设有同轴心的台面，以使所述夹具本体的凸出部分卡入所述凹槽后使所述垫块从所述通孔伸入所述锥柄套筒内，且所述夹具本体的台面与锥柄套筒的端面贴合，并通过螺栓连接。

本发明至少包括以下有益效果：本发明通过锥柄套筒与设备主轴连接，通过锥柄套筒与夹具主体的连接，且由于滑动杆的两端分别伸入锥柄套筒内和连接用于胀紧工件内孔的膨胀弹套，套接于滑动杆上的碟簧提供胀紧力，使膨胀弹套逐步胀紧工件内孔，胀紧力均匀，不会引起工件变形，且由设备主轴提供胀紧后的松弛力，简化了操作，降低了生产成本。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明中的工件内孔胀紧夹具的剖视结构示意图；

图2为本发明中的工件内孔胀紧夹具的锥柄套筒的剖视结构示意图；

图3为本发明中的工件内孔胀紧夹具的夹具本体的剖视结构示意图；

图4为本发明中的工件内孔胀紧夹具的阶梯轴的剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图3所示的附图展示了本发明中的工件内孔胀紧夹具的具体结构，其中，图1是工件内孔胀紧夹具的剖视结构示意图；图2是工件内孔胀紧夹具的锥柄套筒的剖视结构示意图；图3是工件内孔胀紧夹具的夹具本体的剖视结构示意图，图4是工件内孔胀紧夹具的阶梯轴的剖视结构示意图，附图中的标记分别为：1-锥柄套筒；11-凹槽；12-通孔；2-垫块；3-滑动杆；31-阶梯轴；311-轴头；312-第一轴肩；313-第一轴身；314-第二轴肩；315-第二轴身；32-拉杆；33-第一端板；34-第二端板；35-卡槽；4-垫片；5-夹具本体；51-第一孔；52-第二孔；53-第三孔；54-第四孔；55-台面；6-碟簧；7-定位环；8-膨胀弹套。

如图1至图3所示，本发明提供一种工件内孔胀紧夹具，包括：锥柄套筒1、夹具本体5、滑动部和膨胀弹套8，锥柄套筒1具有轴向的中心孔，也即，锥柄套筒1的一端开口，以便于设备主轴(图中未示出)的进入，且锥柄套筒1的内壁上设有轴向上的长圆孔，用于连接设备主轴，且设备主轴能够在锥柄套筒1内产生轴向运动。夹具本体5与锥柄套筒1同轴且固定连接，滑动部包括滑动杆3和碟簧6，滑动杆3穿设于夹具本体5内，且滑动杆3的两端分别伸入锥柄套筒1内和伸出夹具本体5，碟簧6套接于滑动杆3位于夹具本体5内的杆部，且碟簧的两端分别与滑动杆3和夹具本体5的内壁抵接，膨胀弹套8远离锥柄套筒1的一端连接于滑动杆3伸出夹具本体5的一端，且套接于夹具本体5远离锥柄套筒1的一端，并与锥柄套筒1在该端的锥形外壁贴合，且能够沿着夹具本体1的锥形外壁轴向移动，以胀紧工件内孔。

本实施例中的工件内孔胀紧夹具还包括有垫块2，垫块2的厚度均匀，环状结构的垫块2套接于滑动杆3朝向锥柄套筒1的一端的凸出部上，并通过螺钉连接于滑动杆3上。垫块2的厚度大于锥柄套筒1在朝向夹具本体1的一端的端面的厚度，以使垫块2可伸入至锥柄套筒1内。

具体地，继续结合图1和图2所示，锥柄套筒1的外侧壁由圆锥面和圆柱面组成，且圆锥面远离夹具本体5，锥柄套筒1的中心通孔的内径在中部增大，以适用于设备主轴在锥柄套筒1内的安装。

本实施例中，锥柄套筒1朝向夹具本体5的一端的端面上开设有与锥柄套筒1的内孔同轴心的凹槽11，凹槽11的底面上开设有同轴心的通孔12，夹具本体5朝向锥柄套筒1的一端的端面开设有同轴心的台面55，以使夹具本体5的凸出部分卡入凹槽11后使垫块2从通孔12伸入锥柄套筒1内，且夹具本体5的台面55与锥柄套筒1的端面贴合，并通过螺栓连接。这样的结构使锥柄套筒1与夹具本体5之间形成凹凸配合的连接结构，且连接更稳固，也易于保证锥柄套筒1和夹具本体5的同轴度。

继续结合图1和图3，夹具本体5的一端的端面朝向锥柄套筒1，并通过螺栓与锥柄套筒1连接，夹具本体5的另一端具有延伸至远离锥柄套筒1的一端的端面的锥形外壁，且锥形外壁在远离锥柄套筒1的端面的直径最小。也就是，在该端的夹具本体5的外侧壁具有圆锥面，如图1所示，夹具本体5的外侧壁的直径从与锥柄套筒1连接的一端到另一端逐渐减小。

夹具本体5具有阶梯轴孔，阶梯轴孔从靠近锥柄套筒1的一端到远离锥柄套筒1的一端包括依次连通的第一孔51、第二孔52、第三孔53和第四孔54，且第一孔51、第二孔52、第三孔53和第四孔54的孔径依次变小，且相邻两个孔之间形成台阶面，以配合滑动杆3形成限位结构。

本实施例中，滑动杆3的外侧壁由同心且非等径的圆柱面组成，滑动杆3位于夹具本体5的阶梯轴孔内，并可对应与夹具本体5的阶梯轴孔卡接，滑动杆3的两端分别能够伸入锥柄套筒1内和伸出夹具本体5，并能够沿夹具本体5的轴向移动。

滑动杆3由阶梯轴31和拉杆32两部分组成，为了便于安装，拉杆32的一端与阶梯轴31的轴头通过螺杆连接。具体地，继续结合图1和图4，阶梯轴31包括依次连接的轴头311、第一轴肩312、第一轴身313、第二轴肩314和第二轴身315，轴头311用于套接垫块2，当滑动杆3位于夹具本体5的阶梯孔内时，第一轴肩312与锥柄套筒1的凹槽11的底面抵接，以形成对滑动杆3的轴向限位结构，垫片4套接于第二轴身315上，并与第二轴肩313抵接，第一轴身313则置于第一孔51内，碟簧6套接于第二轴身315上，且碟簧6的两端分别与垫片4和第二孔52与第三孔53之间的台阶面抵接，第二轴身315置于第二孔52内，并延伸至第三孔53，拉杆32连接到第二轴身315的端部，并穿过第四孔54后伸出夹具本体5的阶梯轴孔。

本实施例中，拉杆32的直径小于阶梯轴31与拉杆32连接的第二轴身315的直径，使阶梯轴31在阶梯轴孔内移动时，阶梯轴31与拉杆32连接的第二轴身315的端面能够抵顶于第三孔53与第四孔54之间的台阶面上，以限定阶梯轴31的轴向移动距离。

拉杆32伸出夹具本体5的阶梯轴孔的端部具有第一端板33，第一端板33与拉杆32同轴心且第一端板33的直径大于拉杆32的直径，靠近夹具本体5的该端的端面的拉杆32的外壁以夹具本体5的轴心为圆心向外侧延伸以形成第二端板34，第二端板34的直径小于第一端板33的直径，第一端板33和第二端板34之间形成用于卡接膨胀弹套8的卡槽35。膨胀弹套8的外侧壁为圆柱面，膨胀弹套8在其圆锥孔的小直径端的端面开口，开口直径小于膨胀弹套8的圆锥孔的最小直径，膨胀弹套8通过其开口卡接于卡槽35。膨胀弹套8的直径大于第一端板33的直径，以便于膨胀弹套8胀紧工件内孔且便于退出工件内孔。

膨胀弹套8具有与夹具本体5远离锥柄套筒1的一端的锥形外壁配合的锥形轴孔，以使膨胀弹套8套接在夹具本体5的锥形外壁上，且膨胀弹套8远离锥柄套筒9的一端连接于滑动杆3伸出夹具本体5的一端。

锥柄套筒1、夹具本体5、滑动杆3和膨胀弹套8同轴心，且滑动杆3的外壁上套接有碟簧6，碟簧6的两端分别抵顶于滑动杆3的大直径的端面上和夹具本体5的阶梯轴孔的台阶上，以使滑动杆3在夹具本体5的阶梯轴孔的轴向上滑动时，能够释放或收集碟簧6的弹性力碟簧6，也就是碟形弹簧(belleville spring)又名贝勒维尔弹簧垫圈，碟形弹簧的形状为圆锥碟状，与传统弹簧不同，功能上有其特殊的作用，主要特点是，负荷大，行程短，所需空间小，组合使用方便，维修换装容易，经济安全性高。适用于空间小，负荷大之精密重机械。其压缩行程最佳使用范围在其最大压缩行程的10％-75％之间。碟形弹簧与弹簧相比的优点:1.碟形弹簧在较小的空间内承受极大的载荷。与其他类型的弹簧比较，碟形弹簧单位体积的变形能较大。具有良好的缓冲吸震能力，特别是采用叠合组合时，由于表面摩擦阻力作用，吸收冲击和消散能量的作用更显著。2.碟形弹簧具有变刚度特性。改变碟片内截锥高度与碟片厚度的比值，可以得到不同的弹簧特性曲线，可为直线型、渐增型、渐减型或者是他们的组合形式。此外还可以通过由不同厚度碟片组合或由不同片数叠合碟片的不同组合方式得到变刚度特性。3.碟形弹簧由于改变碟片数量或碟片的组合形式，可以得到不同的承载能力和特性曲线，因此每种尺寸的碟片，可以适应很广泛的使用范围，这就使备件的准备和管理都比较容易。4.在承受很大载荷的组合弹簧中，每个碟片的尺寸不大，有利于制造和热处理。当一些碟片损坏时，只需个别更换，因而有利于维护和修理。5.正确设计、制造的蝶形弹簧，具有很长的使用寿命。6.由于碟形弹簧是环形的，力是同心方式集中传递的。因为有了这些优点，碟形弹簧常被用于强力缓冲和减震装置；也是离合器、安全阀、减压阀等中的压紧装置。

为了节省材料，且为了减轻夹具本体5的重量，夹具本体5的外侧壁由圆柱面和圆锥面组成，且圆柱面靠近锥柄套筒1的一端，以便于与锥柄套筒1连接。

本实施例中的工件内孔胀紧夹具还包括有定位环7，定位环7的厚度均匀，定位环7以其轴心为圆心均布有多个沉降孔，夹具本体5的外壁具有与夹具本体5的轴心垂直的环形平台和与夹具本体5同轴心的圆柱面，以使定位环7的内径与夹具本体5的圆柱面外壁贴合后，通过穿设沉降孔的螺钉将定位环7固定于夹具本体5的外壁上，用于限定膨胀弹套8的移动距离。

本实施例中，本实施例中的工件内孔胀紧夹具还包括有垫片4，垫片4的厚度均匀，垫片4套接于阶梯轴31的轴身上，且位于碟簧6和阶梯轴31的轴肩之间，使碟簧6与阶梯轴31的轴肩抵接。垫片4可调节膨胀弹套8对工件内孔的胀紧力。

本发明中的工件内孔胀紧夹具的工作原理是:阶梯轴31在碟簧6的弹力作用下向锥柄套筒1的方向移动时，阶梯轴31带动连接在一起的拉杆32同步移动，直至阶梯轴31的轴肩与锥柄套筒1的沉孔的底面相抵接，在此过程中，膨胀弹套8便在拉杆32的带动下沿夹具本体5的锥形外壁移动膨胀，因此可以胀紧工价内孔。当设备主轴前进时，设备主轴与垫块2接触并抵顶垫块2，垫块2推动阶梯轴31向远离锥柄套筒1的方向移动，阶梯轴31带动拉杆32同步移动，直至阶梯轴31与拉杆32连接的轴身的端面与夹具本体5的阶梯轴孔51的台阶面抵接，在此过程中，膨胀弹套8便在拉杆32的带动下沿着夹具本体5的锥形外壁移动回退，从而释放了压力，可以取出工件。

本发明中的工件内孔膨胀夹具针对现有技术中的像筒体类工件这样的曲面工件加工曲面时出现的问题，例如，通过各种机器利用砂轮、油石、人工研磨的磨削方式，以实现曲面工件的表面加工，在磨削套筒类工件的外圆时，由于曲面加工件的表面起伏不平，因此，需要设计一种特殊的夹具来辅助加工，现在的夹具在装夹的时候比较复杂，影响加工，且结构复杂，生产成本高，再更换工件时比较复杂。本发明通过锥柄套筒与设备主轴连接，通过锥柄套筒与夹具主体的连接，且由于滑动杆的两端分别伸入锥柄套筒内和连接用于胀紧工件内孔的膨胀弹套，套接于滑动杆上的碟簧提供胀紧力，使膨胀弹套逐步胀紧工件内孔，胀紧力均匀，不会引起工件变形，且由设备主轴提供胀紧后的松弛力，简化了操作，降低了生产成本。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种工件内孔胀紧夹具，用于磨削设备加工曲面工件，其特征在于，包括：

锥柄套筒，用于连接设备主轴，且设备主轴能够在所述锥柄套筒内轴向运动；

夹具本体，其一端与所述锥柄套筒连接，另一端具有锥形外壁；

滑动部，其包括滑动杆和碟簧，所述滑动杆位于所述夹具本体内，且一端伸入所述锥柄套筒，另一端伸出所述夹具本体，所述碟簧套接于所述滑动杆位于所述夹具本体内的杆部，所述碟簧的两端分别与所述滑动杆和夹具本体抵顶，以使所述滑动杆轴向滑动；

膨胀弹套，其具有锥形的内孔，用于套接在所述夹具本体的锥形外壁上，且所述膨胀弹套远离所述锥柄套筒的一端连接于所述滑动杆伸出所述夹具本体的一端。

2.如权利要求1所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，还包括：定位环，所述夹具本体的外壁上具有与其轴心垂直的环形平台和与所述夹具本体同轴心的圆柱面，以套接所述定位环，用于限定所述膨胀弹套的运动。

3.如权利要求1所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，还包括：垫块，所述滑动杆朝向所述锥柄套筒的端面的中部具有凸出部，以套接可深入所述锥柄套筒内的所述垫块。

4.如权利要求1或2所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，所述夹具本体具有阶梯轴孔，所述阶梯轴孔从靠近所述锥柄套筒的一端到远离所述锥柄套筒的一端包括依次连通的第一孔、第二孔、第三孔和第四孔，且所述第一孔、第二孔、第三孔和第四孔的孔径依次变小，使相邻两个孔之间形成台阶面，以配合所述滑动杆形成限位结构。

5.如权利要求4所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，所述滑动杆由阶梯轴和拉杆组成，所述阶梯轴远离所述锥柄套筒的一端通过螺杆与所述拉杆的一端连接。

6.如权利要求5所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，所述阶梯轴包括依次连接的轴头、第一轴肩、第一轴身、第二轴肩和第二轴身，所述轴头用于套接所述垫块，所述第一轴身置于所述第一孔内，所述碟簧套接于所述第二轴身上，且所述碟簧的两端分别与所述第二轴肩和所述第二孔与第三孔之间的台阶面抵接，所述第二轴身置于所述第二孔内，并延伸至所述第三孔，所述拉杆连接到所述第二轴身的端部，并穿过所述第四孔后伸出所述阶梯轴孔。

7.如权利要求6所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，所述碟簧和第二轴肩之间的第二轴身上套设有垫片，所述碟簧通过所述垫片与所述第二轴肩抵接。

8.如权利要求7所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，所述拉杆伸出所述阶梯轴孔的端部具有第一端板，所述第一端板与拉杆同轴心且第一端板的直径大于拉杆的直径，靠近所述夹具本体的该端的端面的拉杆的外壁以所述夹具本体的轴心为圆心向外侧延伸以形成第二端板，所述第二端板的直径小于第一端板的直径，所述第一端板和第二端板之间形成用于卡接膨胀弹套的卡槽；所述膨胀弹套在其圆锥孔的小直径端的端面开口，以接于所述卡槽。

9.如权利要求8所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，所述膨胀弹套的直径大于所述第一端板的直径。

10.如权利要求3所述的工件内孔胀紧夹具，其特征在于，所述锥柄套筒朝向夹具本体的一端的端面上开设有凹槽，所述凹槽的底面上开设有同轴心的通孔，所述夹具本体朝向所述锥柄套筒的一端的端面开设有同轴心的台面，以使所述夹具本体的凸出部分卡入所述凹槽后使所述垫块从所述通孔伸入所述锥柄套筒内，且所述夹具本体的台面与锥柄套筒的端面贴合，并通过螺栓连接。