CN109605080B - 一种环形薄壁零件的切割夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环形薄壁零件的切割夹具，涉及机械加工领域，该环形薄壁零件的切割夹具包括底座和固定组件；底座将环形薄壁零件固定，使环形薄壁零件的轴线与水平方向平行，便于进行切割作业。同时，固定组件的固定件可拆卸连接在前环件上，平压板的一端与固定件连接，另一端与后环件可拆卸连接，使得切割线的两侧均得到固定，固定件上相对的两侧分别设置有第一缺口和第二缺口，第一缺口设置在固定件与前环件连接的一侧，第一缺口用于与前环件的切割区域相对应，便于避让前环件的切割线。第二缺口用于与后环件的切割区域相对应，便于避让后环件的切割线。切割线的两侧均得到固定，提高切割区域的刚性，减少工件切割时的颤动和变形。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种环形薄壁零件的切割夹具。
背景技术
燃气轮机是一种以连续流动的气体为介质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的热力发动机，是船舶上一种重要的动力装置。扰流片作为气体调节装置，是燃气轮机的重要零部件。
一般扰流片包括前环件、后环件及多个连接在前环件和后环件之间的异型叶片，前环件和后环件尺寸相同且同轴设置，异型叶片的法线方向与扰流片的端面成一定角度(非90度)，多个异型叶片沿扰流片圆周方向间隔设置。在切割作业过程中，需要将扰流片两侧环件进行切割，将工件分隔成半圆形的两部分，再分别安装。
由于前环件和后环件之间存在沿扰流片圆周方向间隔设置的异型叶片，为了保证切割时不切割到叶片同时两部分能顺利分离，前环件上的割缝和后环件上的割缝需要在相同的两个异型叶片的间隔中。同时，异型叶片的法线方向与扰流片的端面成一定角度(非90度)，相邻的两个异型叶片在前环件上的间隔和这两个异型叶片在后环件上的间隔并不平行，因此，前环件和后环件上割缝不平行。
在切割的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
由于扰流片直径大、壁厚薄导致这类环形薄壁零件整体刚性较差，而且扰流片前环件和后环件上的割缝不平行，无法一次切割成型，需进行多次切割。而目前采用常规夹具对这类环形薄壁零件进行装夹，容易造成环形薄壁零件变形，影响零件的成品率和加工效率。
发明内容
为了解决环形薄壁零件变形的问题，本发明实施例提供了一种环形薄壁零件的切割夹具。所述技术方案如下：
第一方面，提供了一种环形薄壁零件的切割夹具，切割夹具包括底座和固定组件；底座，用于固定环形薄壁零件，使环形薄壁零件的轴线与水平方向平行；固定组件包括固定件和平压板，固定件用于可拆卸连接在前环件上，平压板的一侧与固定件连接，平压板的另一侧与后环件可拆卸连接，固定件上相对的两侧分别设置有第一缺口和第二缺口，第一缺口设置在固定件与前环件连接的一侧，第一缺口用于与前环件的切割区域相对应，第二缺口用于与后环件的切割区域相对应。
进一步地，切割夹具包括至少两个固定组件，每个固定组件的固定件的第一缺口对应前环件的一个切割区域。
进一步地，固定组件包括多个间隔布置的平压板。
进一步地，固定件包括固定座和两侧臂，固定座为圆弧板，圆弧板的圆弧直径与前环件直径相等，固定座的一边设置有第一缺口，两侧臂分别设置在第一缺口的两侧，且侧壁向圆弧板的圆心方向延伸，侧臂与前环件通过第一螺栓可拆卸连接。
进一步地，固定座上还设置有第二缺口，第二缺口与第一缺口设置在固定座相对的两边上。
进一步地，固定件还包括竖直臂，竖直臂与侧臂分别设置在固定座的两侧面上，平压板可拆卸固定在竖直臂上。
进一步地，平压板上设置有固定槽，竖直臂上设置有平压板安装孔，平压板的固定槽与平压板安装孔通过第二螺栓连接。
进一步地，底座包括工装底板和固定在工装底板上的支架，支架包括支架底板及间隔垂直固定在支架底座上的两块侧板，两块侧板间的距离大于前环件的外侧面与后环件的外侧面之间的距离，侧板远离支架底板的一侧为圆弧形，侧板的圆弧边直径小于前环件的直径，两块侧板中的任一块侧板靠近另一侧板的一侧设置有卡槽，卡槽的圆弧圆心与侧板的圆弧圆心重合，卡槽的圆弧直径与前环件的直径一致，两块侧板上的卡槽之间的距离小于前环件的外侧面与后环件的外侧面之间的距离。
进一步地，卡槽与侧板的连接处设置有退刀槽。
进一步地，两块侧板中的任一块侧板远离另一侧板的一侧开设有圆弧形固定槽，固定槽的圆弧圆心与侧板的圆弧圆心重合，固定槽的圆弧半径与前环件上的第一安装孔到环形薄壁零件的轴线的距离相等。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例通过底座将环形薄壁零件固定，使环形薄壁零件的轴线与水平方向平行，便于进行切割作业。同时，固定组件的固定件可拆卸连接在前环件上，平压板的一端与固定件连接，另一端与后环件可拆卸连接，使得切割线的两侧均得到固定，固定件上相对的两侧分别设置有第一缺口和第二缺口，第一缺口设置在固定件与前环件连接的一侧，第一缺口用于与前环件的切割区域相对应，便于避让前环件的切割线。第二缺口用于与后环件的切割区域相对应，便于避让后环件的切割线。切割线的两侧均得到固定，提高切割区域的刚性，减少工件切割时的颤动和变形。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的扰流片的主视图；
图2是本发明实施例的扰流片的俯视图；
图3是本发明实施例的扰流片的仰视图；
图4是本发明实施例提供的一种环形薄壁零件的切割夹具的工位1、2的主视图；
图5是本发明实施例提供的一种环形薄壁零件的切割夹具的工位1、2的俯视图；
图6是本发明实施例提供的一种环形薄壁零件的切割夹具的工位3、4的主视图；
图7是本发明实施例提供的一种固定件的主视图；
图8是本发明实施例提供的一种固定件的俯视图；
图9是本发明实施例提供的一种固定件的剖视图；
图10是本发明实施例提供的一种平压板的主视图；
图11是本发明实施例提供的一种平压板的俯视图；
图12是本发明实施例提供的一种支架的主视图；
图13是本发明实施例提供的一种支架的俯视图；
图14是本发明实施例提供的一种支架的左视图；
图15是本发明实施例中图14的I处的放大图；
图16是本发明实施例提供的一种底板的主视图；
图17是本发明实施例提供的一种底板的剖视图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
为了更清楚的了解本方案，此处对燃气轮机中的扰流片1进行简短说明。
图1为本发明实施例的扰流片主视图，图2为图1所示的扰流片的俯视图。如图1和图2所示，扰流片1包括前环件11、后环件12及多个的异型叶片13构成。前环件11和后环件12尺寸相同且同轴设置，异型叶片13的法线方向与扰流片的端面夹一非直角的角度，异型叶片13的一侧与前环件11连接，异型叶片13的对侧与后环件12连接，多个异型叶片13沿扰流片1的圆周方向等间距排列。前环件11上沿圆周方向等间距设置有第一安装孔14。
图3为图1所示的扰流片的仰视图。如图1、图2和图3所示，在切割作业的过程中，需要将扰流片1沿着前环件11上的割缝A、B和后环件12上的C、D切割成两部分，再分别使用。
由于前环件11和后环件12之间存在沿扰流片圆周方向间隔设置的异型叶片13，为了保证切割时不切割到叶片且两部分能顺利分离，前环件11上的割缝A和后环件12上的割缝C需要在同一异型叶片的间隔中，前环件11上的割缝B和后环件12上的割缝D需要在同一异型叶片的间隔中。同时，异型叶片的法线方向与扰流片的端面成一定角度(非90度)，相邻的两个异型叶片在前环件上的间隔和这两个在后环件上的间隔并不平行，因此，前环件11上的割缝A和后环件12上的割缝C不平行，前环件11上的割缝B和后环件12上的割缝D不平行。
本发明实施例所提供的环形薄壁零件的切割夹具适用于在对扰流片1进行切割时，装夹扰流片1。
本发明实施例提供了一种环形薄壁零件的切割夹具，图4是本发明实施例提供的一种环形薄壁零件的切割夹具的工位1、2的主视图。图5是本发明实施例提供的一种环形薄壁零件的切割夹具的工位1、2的俯视图；图6是本发明实施例提供的一种环形薄壁零件的切割夹具的工位3、4的主视图。其中，工位1、2为完成割缝A、B工序的工件装夹位置，工位3、4是为完成割缝C、D工序的工件装夹位置。
如图4、图5和图6所示，该切割夹具包括底座100和固定组件200。
底座100用于固定环形薄壁零件，使环形薄壁零件的轴线与水平方向平行；固定组件200包括固定件210和平压板220，固定件210可拆卸连接在前环件11上，平压板220的一端与固定件210连接，另一端与后环件12可拆卸连接，固定件210上相对的两侧分别设置有第一缺口211和第二缺口215，第一缺口211设置在固定件210与前环件11连接的一侧，第一缺口211用于与前环件11的切割区域相对应，第二缺口215用于与后环件12的切割区域相对应。
本发明实施例通过底座100将环形薄壁零件固定，使环形薄壁零件1的轴线与水平方向平行，便于进行切割作业。同时，固定组件200的固定件210可拆卸连接在前环件11上，平压板220的一端与固定件210连接，另一端与后环件12可拆卸连接，使得切割线的两侧均得到固定，固定件210上相对的两侧分别设置有第一缺口211和第二缺口215，第一缺口211设置在固定件210与前环件11连接的一侧，第一缺口211用于与前环件11的切割区域相对应，便于避让前环件11的切割线。第二缺口215用于与后环件12的切割区域相对应，便于避让后环件12的切割线。切割线的两侧均得到固定，提高切割区域的刚性，减少工件切割时的颤动和变形。
可选地，如图6所示，该切割夹具可以包括至少两个固定组件200，每个固定组件200的固定件210的第一缺口211用于与前环件11的一个切割区域相对应，以便于同时对多个切割区域进行切割作业。
优选地，该切割夹具可以包括两个固定组件200，以便将扰流片切割成所需的半圆形的两部分。
进一步地，如图6所示，固定组件200可以包括多个间隔布置的平压板220，每个平压板220的一侧与固定件210连接，另一侧与后环件12连接，增大接触面积，减少应力集中，从而更好的控制变形。
优选地，固定组件200包括两个平压板220，且两个平压板220固定在后环件12切割区域的两侧，以便避开后环件12的切割线。
图7是本发明实施例提供的一种固定件的主视图；图8是本发明实施例提供的一种固定件的俯视图；图9是本发明实施例提供的一种固定件的剖视图。
如图7、图8和图9所示，固定件210包括固定座212和两侧臂213。固定座212为圆弧板，圆弧板的圆弧直径与前环件11外径相等，固定座212的一边设置有第一缺口211，两侧壁213分别设置在第一缺口211的两侧，且侧壁213向圆弧板的圆心方向延伸，侧臂213与前环件11通过第一螺栓217可拆卸连接。
侧臂213上设置有固定孔2131，固定孔2131与前环件11的第一安装孔14通过第一螺栓217可拆卸连接，利用前环件11上已有的第一安装孔14固定，减少打孔的工序，提高加工效率。
优选地，第一螺栓217与固定件210之间设置有第一垫圈，进一步提高第一螺栓217固定的稳定性。
可选的，固定座212上设置有第二缺口215，第二缺口215与第一缺口211设置在固定座212相对的两边上，第二缺口215用于与后环件12的切割区域相对应，用于避让后环件12的切割线。
可选地，固定件210还包括竖直臂214，竖直臂214与侧臂213分别设置在固定座212的两侧面上，平压板220可拆卸固定在竖直臂214上。
可选地，平压板安装孔216的个数与固定组件200中平压板的个数一致。
优选地，如图6所示，当固定组件200包括两个平压板220，平压板安装孔216设置在在后环件12切割区域的两侧，以便于平压板220避开后环件12的切割线。
图10是本发明实施例提供的一种平压板220的主视图；图11是本发明实施例提供的一种平压板220的俯视图。
如图10和图11所示，平压板220上设置有固定槽221，竖直臂214上设置有平压板安装孔216，平压板220的固定槽221与平压板安装孔216通过第二螺栓222连接。
优选地，第二螺栓222与平压板220之间设置有第二垫圈，进一步提高第二螺栓222固定的稳定性。
可选地，如图10和图11所示，平压板220上可以设置有固定螺孔224，安装时，可以将支撑螺栓225旋入固定螺孔224，支撑螺栓225的螺柱底面与垂直臂214接触，为平压板220提供支撑，提高平压板220的安装的可靠性。
图12是本发明实施例提供的一种支架的主视图；图13是本发明实施例提供的一种支架的俯视图；图14是本发明实施例提供的一种支架的左视图；图15是本发明实施例中图14的I处的放大图。
进一步地，该底座100还包括工装底板110和固定在工装底板110上的支架120。如图12、图13和图14所示，支架120包括支架底板121及间隔垂直固定在支架底座121上的两侧板122。两侧板122之间的距离大于前环件11的外侧面与后环件12的外侧面之间的距离，侧板122远离支架底板121的一侧为圆弧形，其圆弧直径小于扰流片1的直径，两块侧板122中任一块侧板122靠近另一侧板122的一侧设置有圆弧形的卡槽1221，卡槽1221的圆弧圆心与侧板122的圆弧圆心重合，卡槽1221的圆弧直径与扰流片1的直径一致。两块侧板122上的卡槽1221之间的距离小于前环件11的外侧面与后环件12的外侧面之间的距离，使得扰流片外圆与卡槽1221贴合，从而扰流片1能够放置在两侧板122形成的凹槽中。
可选地，如图15所示，卡槽1221与侧板122的连接处设置有退刀槽1222，设置退刀槽可以避让扰流片1的直角，防止扰流片1因挤压产生变形。
如图12所示，两块侧板122中的任一块侧板上远离另一侧板122的一侧开设圆弧形固定槽1223，固定槽1223的圆弧圆心与侧板122的圆弧圆心重合，固定槽1223的圆弧半径，与第一安装孔14到扰流片1的轴线的距离相等。后环件12上沿圆周方向等间距设置有第二安装孔15，第二安装孔15和第一安装孔14对向设置。一侧板122上的固定槽1223、第一安装孔14、第二安装孔15和另一侧板122上的固定槽1223通过第三螺栓1224和第三螺母1225连接。
可选地，如图6所示，使用五个第三螺栓1224与五个第三螺母1225配合，固定扰流片1，以分散固定产生的应力，减少扰流片1变形。
如图13所示，支架底板121上间隔设置有左侧板123和右侧板124，左侧板123的一侧与两侧板122中的任一块侧板122连接，左侧板123的另一侧与另一侧板122连接，右侧板124的一侧与两侧板122中的任一块侧板122连接，右侧板124的另一侧与另一侧板122连接，使得支架底板121、两侧板122、左侧板123及右侧板124形成向上开口的盒装结构，为扰流片1提供稳定的支撑。
图16是本发明实施例提供的一种底板的主视图；图17是本发明实施例提供的一种底板的剖视图。
如图16所示，支架底板121上还设置有四个通孔1211，如图15所示，底板110上对应的设置有四个螺纹孔111，第四螺栓112穿过通孔1211与对应的螺纹孔111连接，将支架底板121固定在底板110上，进一步的扩大切割夹具与工件台的接触面积，保证切割夹具的稳定性。
为了便于理解本发明，下面详细介绍一下该切割夹具的工作过程。
装夹过程：
将支架底板121通过第四螺栓112固定在底板110上，将扰流片1放置在支架120的卡槽1221内，使用五个第三螺栓1224轻压扰流片1侧面，调整扰流片1角向，使扰流片1线切割位置与机床钼丝平行；将百分表架在其中第三螺栓1224的支撑点附近，用扳手扭紧第三螺母1225，拧紧过程观察百分表的读数，保证装夹变形控制在0.05mm以内，依次将剩余四个第三螺栓1224拧紧。
将固定件210放置在扰流片1的外圆面上，将侧臂213紧贴前环件11的外侧面，调整固定件210位置，使得前环件11的切割缝位于第一缺口211内，将百分表架在第一螺栓217的压紧点附近，用扳手扭紧第一螺栓217，拧紧过程观察百分表的读数，保证装夹变形控制在0.05mm以内。调整固定件210上两个平压板220位置，使得后环件12的切割缝位于两平压板220之间，将百分表架在其中第二螺栓222的压紧点附近，用扳手扭紧第二螺栓222，拧紧过程观察百分表的读数，保证装夹变形控制在0.05mm以内。
工位1、2加工过程：
如图4所示，装夹完成后，将底板110固定在线切割工作台上，校正切割夹具及扰流片1，保证前环件11的切割缝与机床工作台X轴方向平行，即可开始线切割扰流片1的前环件11的切割缝A。调整切割夹具位置，将切割夹具及扰流片1一同旋转180°，对扰流片的前环件11进行切割，完成前环件11切割缝B。
工位3、4加工过程：
将第三螺栓1224松开，调整扰流片1角向，重复上述工位1、2的加工过程，分别对后环件12的切割缝C、D进行加工。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种环形薄壁零件的切割夹具，所述环形薄壁零件上包括前环件(11)、后环件(12)及连接在所述前环件(11)和所述后环件(12)之间的异型叶片(13)，所述前环件(11)和所述后环件(12)尺寸相同且同轴设置，所述异型叶片(13)的法线方向与所述前环件(11)的端面夹一非直角的角度，多个所述异型叶片(13)沿环形薄壁零件圆周方向间隔设置，其特征在于，所述切割夹具包括底座(100)和固定组件(200)；
所述底座(100)，用于固定所述环形薄壁零件，使所述环形薄壁零件的轴线与水平方向平行；
所述固定组件(200)包括固定件(210)和平压板(220)，所述固定件(210)用于可拆卸连接在所述前环件(11)上，所述平压板(220)的一侧与所述固定件(210)连接，所述平压板(220)的另一侧与所述后环件(12)可拆卸连接，所述固定件(210)上相对的两侧分别设置有第一缺口(211)和第二缺口(215)，所述第一缺口(211)设置在所述固定件(210)与所述前环件(11)连接的一侧，所述第一缺口(211)用于与所述前环件(11)的切割区域相对应，所述第二缺口(215)用于与所述后环件(12)的切割区域相对应。
2.根据权利要求1所述的切割夹具，其特征在于，所述切割夹具包括至少两个所述固定组件(200)，每个所述固定组件(200)的所述固定件(210)的所述第一缺口(211)对应所述前环件(11)的一个切割区域。
3.根据权利要求1所述的切割夹具，其特征在于，所述固定组件(200)包括多个间隔布置的所述平压板(220)。
4.根据权利要求1所述的切割夹具，其特征在于，所述固定件(210)包括固定座(212)和两侧臂(213)，所述固定座(212)为圆弧板，所述圆弧板的圆弧直径与所述前环件(11)直径相等，所述固定座(212)的一边设置有所述第一缺口(211)，所述两侧臂(213)分别设置在所述第一缺口(211)的两侧，且所述侧臂 (213)向所述圆弧板的圆心方向延伸，所述侧臂(213)与所述前环件(11)通过第一螺栓(217)可拆卸连接。
5.根据权利要求4所述的切割夹具，其特征在于，所述固定座(212)上还设置有第二缺口(215)，所述第二缺口(215)与所述第一缺口(211)设置在所述固定座(212)相对的两边上。
6.根据权利要求4所述的切割夹具，其特征在于，所述固定件(210)还包括竖直臂(214)，所述竖直臂(214)与所述侧臂(213)分别设置在所述固定座(212)的两侧面上，所述平压板(220)可拆卸固定在所述竖直臂(214)上。
7.根据权利要求6所述的切割夹具，其特征在于，所述平压板(220)上设置有固定槽(221)，所述竖直臂(214)上设置有平压板安装孔(216)，所述平压板(220)的所述固定槽(221)与所述平压板安装孔(216)通过第二螺栓(222)连接。
8.根据权利要求1-7任一项所述的切割夹具，其特征在于，所述底座(100)包括工装底板(110)和固定在所述工装底板(110)上的支架(120)，所述支架(120)包括支架底板(121)及间隔垂直固定在所述支架底座(121)上的两块侧板(122)，所述两块侧板(122)间的距离大于所述前环件(11)的外侧面与所述后环件(12)的外侧面之间的距离，所述侧板(122)远离所述支架底板(121)的一侧为圆弧形，所述侧板(122)的圆弧边直径小于所述前环件(11)的直径，所述两块侧板(122)中的任一块侧板(122)靠近另一侧板(122)的一侧设置有卡槽(1221)，所述卡槽(1221)的圆弧圆心与所述侧板(122)的圆弧圆心重合，所述卡槽(1221)的圆弧直径与所述前环件(11)的直径一致，所述两块侧板(122)上的卡槽(1221)之间的距离小于所述前环件(11)的外侧面与所述后环件(12)的外侧面之间的距离。
9.根据权利要求8所述的切割夹具，其特征在于，所述卡槽(1221)与所述侧板(122)的连接处设置有退刀槽(1222)。
10.根据权利要求8所述的切割夹具，其特征在于，所述两块侧板(122)中的任一块侧板(122)远离另一侧板(122)的一侧开设有圆弧形固定槽(1223)，所述固定槽(1223)的圆弧圆心与所述侧板(122)的圆弧圆心重合，所述固定槽(1223)的圆弧半径与所述前环件(11)上的第一安装孔(14)到所述环形薄壁零件的轴线的距离相等。
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