CN107984249B - 一种大型薄壁法兰的双面精车夹具及法兰加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉机械加工工艺装备技术领域，具体涉及一种大型薄壁法兰的双面精车夹具及法兰加工工艺，包括上永磁盘、下永磁盘、非导磁的中间连接盘以及若干个由导磁材料制作的旋转式定位爪，所述上永磁盘、下永磁盘通过中间连接盘固定成一体，并在上永磁盘的下端面、下永磁盘的上端面、中间连接盘的外圆之间形成一个环形槽的空间；所述旋转式定位爪上设有转轴、上定位爪、下定位爪，且所述旋转式定位爪通过转轴安装于所述环形槽的空间部位的上永磁盘、下永磁盘之间，且所述上定位爪、下定位爪围绕转轴中心相反方向布置。采用本发明能实现法兰下端面定位与法兰上端面定位的快速转换而无需将法兰进行吊装翻身，其加工效率高、加工精度好。

Description

一种大型薄壁法兰的双面精车夹具及法兰加工工艺

技术领域

本发明涉机械加工工艺装备技术领域，具体涉及一种大型薄壁法兰的双面精车夹具。

背景技术

法兰在工业设备中的使用较为广泛，其最常用的法兰材料是碳钢。在许多重要的应用场合，要求法兰具有较高的尺寸精度和形位公差精度，包括法兰内外圆要有较好的圆度、法兰平面本身要有较好的平面度、法兰内孔与外圆要有较好的同心度、法兰的上端面与下端面要有较好的平行度等。

现有技术中，对于大型薄壁类法兰的加工，通常是采用立式车床进行车加工，具体是采用安装在立车工作台上的通用卡盘或专用的装夹工装，将法兰固定在工作台上然后用车刀进行车削。为了减少变形，使得法兰获得较高的精度，法兰的车加工通常需要经过粗车和精车两个工序来完成,必要时还要增加半精车工序。

但是采用现有的车加工技术进行大型薄壁法兰的精车或半精车加工时存在两方面的问题：一是由于大型薄壁类法兰的刚性较差，法兰在立车上装夹后会产生一定的装夹变形，当法兰加工完成，松开装夹后法兰的弹性变形恢复，导致法兰失圆、平面度及平行度超差；二是由于法兰需要加工外圆、内孔、上端面、下端面四个位置的表面，因此加工过程中需要经过多次的装夹，例如加工法兰的内孔与外圆时要分别装夹一次，加工上端面与下端面时要进行调面加工等，而为了调面加工还需要对法兰进行吊装翻身。而大型薄壁法兰本身的重量较重、刚性又差，多次的装夹和吊装翻身不但会导致加工效率的降低，还会使得法兰产生一定的装夹和吊装变形，并产生两次装夹的定位误差，从而容易导致法兰最终加工后的圆度、同心度、平面度、平行度等精度指标超差。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，旨在减少法兰的装夹变形、提高法兰加工的效率，使得法兰车加工后获得良好的形位公差精度，具体的技术方案如下：

一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，包括上永磁盘、下永磁盘、非导磁的中间连接盘以及若干个由导磁材料制作的旋转式定位爪，所述上永磁盘、下永磁盘通过中间连接盘固定成一体，并在上永磁盘的下端面、下永磁盘的上端面、中间连接盘的外圆之间形成一个环形槽的空间；所述旋转式定位爪上设有转轴、上定位爪、下定位爪，且所述旋转式定位爪通过转轴安装于所述环形槽的空间部位的上永磁盘、下永磁盘之间，且所述上定位爪、下定位爪围绕转轴中心相反方向布置，当旋转式定位爪旋转时下定位爪与上定位爪可绕转轴交替旋转到环形槽的空间内或环形槽的空间外；所述下定位爪上设有用于定位法兰下端面的第一上端面以及用于吸附下永磁盘的第一下端面，所述上定位爪上设有用于定位法兰上端面的第二下端面以及用于吸附上永磁盘的第二上端面。

上述技术方案中，采用永磁盘作为法兰装夹的动力，法兰被磁性吸附在与永磁盘相连接的旋转式定位爪上，而且旋转式定位爪上设有绕转轴相反方向设置的上定位爪和下定位爪，当下定位爪转动至整体露出环形槽的空间外时，所述上定位爪缩进至所述环形槽的空间内，当上定位爪转动至整体露出环形槽的空间外时，所述下定位爪缩进至所述环形槽的空间内，通过将旋转式定位爪旋转180°，可以实现法兰定位面的转换，实现在加工法兰上端面及内外圆时采用下定位爪定位并吸附，加工法兰下端面时采用上定位爪定位并吸附，因此可以有效避免传统装夹内孔或外圆时的变形，且法兰外圆、内孔和上端面可以在一次装夹下完成，加工的圆度及同心度好，同时法兰下端面加工时不需要进行调面，从而省去了调面的吊装，避免吊装后变形导致重新装夹后法兰的圆度及同心度出现误差，同时还较大幅度减少辅助时间，提高了加工效率。

作为对上述技术方案的一种改进，本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具还包括旋转式定位爪的同步回转装置，所述同步回转装置包括基座以及安装在基座内的可回转大齿轮，所述旋转式定位爪的转轴上设有小齿轮，所述小齿轮与可回转大齿轮相啮合。

上述同步回转装置的设置可以实现所有旋转式定位爪同步旋转，提高了法兰定位面转换操作的快捷性。

作为一种优选方案，使得同步回转装置中的可回转大齿轮转动更灵活，所述可回转大齿轮通过滚动轴承安装在基座上。

为了避免旋转式定位爪回转时与法兰干涉，所述第一上端面及第二下端面上设有导向斜面。

为了方便法兰内孔的车加工，所述第一上端面上设有用于加工法兰内孔的退刀槽。

本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具中，所述上永磁盘、下永磁盘上均设有磁性开关。当法兰定位在下定位爪上时，开启下永磁盘磁性力，同时关闭上永磁盘的磁性力，实现法兰的固定；当法兰定位在上定位爪上时，开启上永磁盘磁性力，同时关闭下永磁盘的磁性力，实现法兰的固定。

为了便于旋转式定位爪的旋转操作，所述旋转式定位爪的转轴上设有用于定位爪转向操作的方身或六角头。

优选的，所述第一上端面与第二下端面之间的距离＝法兰厚度+δ，其中δ的范围为0.01mm～0.20mm。

优选的，所述非导磁的中间连接盘材料为奥氏体不锈钢，所述旋转式定位爪的材料为工业纯铁或低碳钢。

采用上述一种大型薄壁法兰的双面精车夹具的法兰加工工艺包括如下步骤：

步骤1、将本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具安装到立车工作台上；

步骤2、将法兰下端面定位在下定位爪上，调整好法兰的中心位置；

步骤3、下永磁盘的磁力开启，上永磁盘的磁力关闭；

步骤4、精车加工法兰的外圆、内孔和上端面；

步骤5、工作台上放置3个临时磁性L型挡块，临时磁性L型挡块沿法兰的外圆分散分布，且临时磁性L型挡块靠住法兰的外圆和下端面；

步骤6、下永磁盘的磁力关闭；

步骤7、法兰上端面进行铁屑的吹扫清理，旋转旋转式定位爪使得上定位爪缩进至环形槽的空间内，同时上定位爪转动至整体露出环形槽的空间外；

步骤8、上永磁盘的磁力开启，法兰被旋转式定位爪上的上定位爪所吸附；

步骤9、卸去3个临时磁性L型挡块；

步骤10、精车加工法兰的下端面。

本发明的有益效果是：

第一，本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，设置有旋转式定位爪，法兰的平面通过磁性吸附到旋转式定位爪上进行定位，既可以定位法兰的下端面以加工法兰的外圆、内孔及上端面，又可以定位法兰的上端面以加工法兰的下端面，法兰的加工无需调面吊装，从而可以克服传统法兰车加工技术中需要调面吊装引起变形和加工误差的弊端，且由于减少了装夹次数，减少了法兰的重复定位误差，提高了法兰的加工精度。

第二，本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，采用磁性吸附使得法兰平面进行定位和固定，克服了传统机械装夹中容易发生法兰变形的弊端。

第三，采用本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具能实现法兰下端面定位与法兰上端面定位的快速转换而无需将法兰进行吊装翻身，加工效率高。而且法兰的外圆、内孔及上端面为一次性装夹后进行加工，法兰内外圆的同心度好。

第四，本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，设置了旋转式定位爪的同步回转装置，操作非常方便。

附图说明

图1是本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具的结构示意图；

图2是图1中，涉及旋转式定位爪部分的局部放大视图；

图3是图1中，涉及同步回转装置部分的局部放大视图；

图4是图1的俯视图；

图5是图4中的A-A视图；

图6是图1中，旋转式定位爪转过180°后法兰定位在上定位爪上的结构示意图；

图中：100、上永磁盘，101、内部磁路模块，102、磁性开关；

图中：200、下永磁盘；

图中：300、非导磁的中间连接盘；

图中：400、旋转式定位爪，401、转轴，402、上定位爪，403、下定位爪，404、第一上端面，405、第一下端面，406、第二上端面，407、第二下端面，408、小齿轮，409、导向斜面，410、退刀槽，411、方身或六角头；

500、环形槽的空间；

600、同步回转装置，601、基座，602、可回转大齿轮，603、滚动轴承；

700、法兰。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例1：

如图1至6所示为一种大型薄壁法兰的双面精车夹具的实施例，包括上永磁盘100、下永磁盘200、非导磁的中间连接盘300以及若干个由导磁材料制作的旋转式定位爪400，所述上永磁盘100、下永磁盘200通过中间连接盘300固定成一体，并在上永磁盘的下端面、下永磁盘的上端面、中间连接盘的外圆之间形成一个环形槽的空间500；所述旋转式定位爪400上设有转轴401、上定位爪402、下定位爪403，且所述旋转式定位爪400通过转轴401安装于所述环形槽的空间500部位的上永磁盘100、下永磁盘200之间，且所述上定位爪402、下定位爪403围绕转轴401中心相反方向布置，当旋转式定位爪400旋转时下定位爪403与上定位爪402可绕转轴401交替旋转到环形槽的空间内或环形槽的空间外；所述下定位爪403上设有用于定位法兰下端面的第一上端面404以及用于吸附下永磁盘200的第一下端面405，所述上定位爪402上设有用于定位法兰上端面的第二下端面407以及用于吸附上永磁盘的第二上端面406。

本实施例中，采用不使用电的永磁盘(包括上永磁盘100和下永磁盘200)作为法兰装夹的动力，永磁盘的内部设置有磁路模块101，并可通过磁性开关102(磁路启闭的扳手孔)进行磁路的开启和关闭。

本实施例的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具还包括旋转式定位爪的同步回转装置600，所述同步回转装置600包括基座601以及安装在基座601内的可回转大齿轮602，所述旋转式定位爪400的转轴401上设有小齿轮408，所述小齿轮408与可回转大齿轮602相啮合。

作为本实施例进一步改进，所述可回转大齿轮602通过滚动轴承603安装在基座601上。

本实施例中，所述第一上端面404及第二下端面407上设有导向斜面409。

本实施例中，所述第一上端面404上设有用于加工法兰内孔的退刀槽410。

本实施例的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具中，所述上永磁盘100、下永磁盘200上均设有磁性开关102。当法兰定位在下定位爪上时，开启下永磁盘磁性力，同时关闭上永磁盘的磁性力，实现法兰的固定；当法兰定位在上定位爪上时，开启上永磁盘磁性力，同时关闭下永磁盘的磁性力，实现法兰的固定。

本实施例中，所述旋转式定位爪400的转轴401上设有用于定位爪转向操作的方身或六角头411。

作为本实施例的一个优选方案，所述第一上端面404与第二下端面407之间的距离＝法兰厚度+δ，其中δ的范围为0.01mm～0.20mm。

本实施例中，所述非导磁的中间连接盘300材料为奥氏体不锈钢，所述旋转式定位爪400的材料为工业纯铁或低碳钢。

实施例2：

采用本实施例的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具的加工工艺包括如下步骤：

步骤1、将实施例的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具安装到立车工作台上；

步骤2、将法兰下端面定位在下定位爪403上，调整好法兰的中心位置；

步骤3、下永磁盘200的磁力开启，上永磁盘100的磁力关闭；

步骤4、精车加工法兰的外圆、内孔和上端面；

步骤5、工作台上放置3个临时磁性L型挡块，临时磁性L型挡块沿法兰的外圆分散分布，且临时磁性L型挡块靠住法兰的外圆和下端面；

步骤6、下永磁盘200的磁力关闭；

步骤7、法兰上端面进行铁屑的吹扫清理，旋转旋转式定位爪400使得上定位爪402缩进至环形槽的空间500内，同时上定位爪402转动至整体露出环形槽的空间500外；

步骤8、上永磁盘100的磁力开启，法兰被旋转式定位爪上的上定位爪402所吸附；

步骤9、卸去3个临时磁性L型挡块；

步骤10、精车加工法兰的下端面。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征在于包括上永磁盘、下永磁盘、非导磁的中间连接盘以及若干个由导磁材料制作的旋转式定位爪，所述上永磁盘、下永磁盘通过中间连接盘固定成一体，并在上永磁盘的下端面、下永磁盘的上端面、中间连接盘的外圆之间形成一个环形槽的空间；所述旋转式定位爪上设有转轴、上定位爪、下定位爪，且所述旋转式定位爪通过转轴安装于所述环形槽的空间部位的上永磁盘、下永磁盘之间，且所述上定位爪、下定位爪围绕转轴中心相反方向布置，当旋转式定位爪旋转时下定位爪与上定位爪可绕转轴交替旋转到环形槽的空间内或环形槽的空间外；所述下定位爪上设有用于定位法兰下端面的第一上端面以及用于吸附下永磁盘的第一下端面，所述上定位爪上设有用于定位法兰上端面的第二下端面以及用于吸附上永磁盘的第二上端面。

2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征是：还包括旋转式定位爪的同步回转装置，所述同步回转装置包括基座以及安装在基座内的可回转大齿轮，所述旋转式定位爪的转轴上设有小齿轮，所述小齿轮与可回转大齿轮相啮合。

3.根据权利要求2所述的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征是：所述可回转大齿轮通过滚动轴承安装在基座上。

4.根据权利要求1所述的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征是：所述第一上端面及第二下端面上设有导向斜面。

5.根据权利要求1所述的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征是：所述第一上端面上设有用于加工法兰内孔的退刀槽。

6.根据权利要求1所述的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征是：所述上永磁盘、下永磁盘上均设有磁性开关。

7.根据权利要求1所述的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征是：所述旋转式定位爪的转轴上设有用于定位爪转向操作的方身或六角头。

8.根据权利要求1所述的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征是：所述第一上端面与第二下端面之间的距离=法兰厚度+δ，其中δ的范围为0.01mm～0.20mm。

9.根据权利要求1所述的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具，其特征是：所述非导磁的中间连接盘材料为奥氏体不锈钢，所述旋转式定位爪的材料为工业纯铁或低碳钢。

10.一种采用权利要求1至9中任一项所述的大型薄壁法兰的双面精车夹具的法兰加工工艺，其特征在于包括如下步骤：

步骤1、将本发明的一种大型薄壁法兰的双面精车夹具安装到立车工作台上；

步骤2、将法兰下端面定位在下定位爪上，调整好法兰的中心位置；

步骤3、下永磁盘的磁力开启，上永磁盘的磁力关闭；

步骤4、精车加工法兰的外圆、内孔和上端面；

步骤5、工作台上放置3个临时磁性L型挡块，临时磁性L型挡块沿法兰的外圆分散分布，且临时磁性L型挡块靠住法兰的外圆和下端面；

步骤6、下永磁盘的磁力关闭；

步骤7、法兰上端面进行铁屑的吹扫清理，旋转旋转式定位爪使得上定位爪缩进至环形槽的空间内，同时上定位爪转动至整体露出环形槽的空间外；

步骤8、上永磁盘的磁力开启，法兰被旋转式定位爪上的上定位爪所吸附；

步骤9、卸去3个临时磁性L型挡块；

步骤10、精车加工法兰的下端面。

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