CN109746521B - 一种具有u形环槽的大型薄壁工件加工装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置及加工方法，加工夹具包括圆盘形夹具体、多个起吊装置和多个压板，多个起吊装置和多个压板均安装于夹具体端面之上并且以夹具体中心轴线为旋转中心均匀分布，压板用于将具有U形环槽的大型薄壁工件压靠于夹具体端面之上。加工方法包括粗加工工件、装夹工件、向U形环槽内填充液态合金填充物、待合金填充物冷凝后进行切削加工、切削加工完毕后加热取出合金填充物。采用本发明的技术方案，通过在切削加工过程中使用不同状态的合金填充物，降低了工件加工难度，提高了加工精度，此外，通过夹具体上的起吊装置，在吊起工件后进行切断加工，降低了切断面的表面粗糙度，提高了成形零件的一致性。

Description

一种具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是指一种具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置及加工方法。

背景技术

具有U形环槽的大型薄壁工件是在各类机械设备或装置中广泛应用的零部件，在对这类具有U形环槽的大型薄壁工件进行加工时，由于零件直径大，壁薄，刚度差，加工稳定性差，极易发生切削振动和加工变形。采用常规加工方法，很难保证零件尺寸精度。现有技术中，主要是通过使用改良后的切削液，提高切削加工过程中的冷却润滑效果，从而改善工艺条件，以减少切削刀具的磨损，提高工件加工成形后的使用性能，采用这种加工方法时，在一定程度上可以起到提高工艺系统刚度,改善切削条件和提高零件的加工精度的效果,但有一定的局限性，主要是因为这种改良切削液的制取工艺复杂，且制取成本较高，难以在机械加工行业中广泛推广应用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置及加工方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供了一种具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置，包括圆盘形夹具体、多个起吊装置和多个压板，所述多个起吊装置和多个压板均安装于所述夹具体端面之上并且以所述夹具体中心轴线为旋转中心均匀分布，所述压板用于将具有U形环槽的大型薄壁工件压靠于所述夹具体端面之上。

所述起吊装置包括双头螺杆、连接压板和球头螺钉，双头螺杆的一端与所述夹具体螺接，双头螺杆的另一端螺接有限位螺母和锁紧螺母，连接压板的一端夹持于所述限位螺母与锁紧螺母之间，连接压板的另一端向外延伸并且与球头螺钉末端固定连接，球头螺钉球头端伸入大型薄壁工件的U形环槽以内。

所述连接压板的长度方向与所述夹具体径向方向一致。

所述起吊装置还包括紧固螺母，所述连接压板设置有沿着其长度方向布置的通槽，所述球头螺钉末端贯穿该通槽与紧固螺母螺接。

此外，本发明还提供了一种具有U形环槽的大型薄壁工件加工方法，包括以下步骤：

步骤一：提供具有U形环槽的大型薄壁工件，对该工件进行粗加工，并在该工件表面预留适量加工余量；

步骤二：使用具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置，将该工件装夹于该加工装置之上；

步骤三：向步骤二中所述装夹好的工件U形环槽以内灌注适量熔融为液体状的合金填充物；

步骤四：待步骤三中所述合金填充物冷凝为固体时，使用切削刀具对工件外表面进行切削加工，切削去除预留在工件表面上的加工余量；

步骤五：从所述加工装置之上取下工件，对该工件及合金填充物进行加热，使工件U形环槽以内的合金填充物熔融为液体状态之后，获得成形零件。

所述具有U形环槽的大型薄壁工件加工方法还包括在完成步骤四之后，通过所述起吊装置将合金填充物及工件吊起，使用切削刀具将该工件切断为各个单件。

步骤三中所述灌注熔融为液体状的合金填充物的灌注持续时间为5～7min。

所述合金填充物熔点为60～80℃。

步骤五中所述对工件及合金填充物进行加热是指：将工件及合金填充物放入盛装有温度为70℃～80℃热水的热水槽中，使工件U形环槽以内的合金填充物熔融为液体状态。

本发明的有益效果在于：采用本发明的技术方案，使用该加工装置时，使工件具有确定的定位位置，再通过向U形环槽以内填充低熔点、热膨胀系数小的合金填充物，合金填充物增加了工件待加工处U形环形槽的刚性，降低了工件外形轮廓表面的加工难度，为提高加工精度奠定了基础，另外，夹具体上还设置有起吊装置，通过该起吊装置，能够在加工过程中将填充有合金填充物的工件吊起，在吊起后对工件进行切断加工，这时，合金填充物与工件一起吊起，防止工件在旋空时出现摆动或下坠现象，使切削刀具能够按照预定的道具行进路线将工件切断为多个单件，使切断面的表面粗糙度较小，保证了最终所获得的成形零件的加工精度，并使各个单件成形零件具有高度一致的外形轮廓，此外，通过本发明加工夹具中的起吊装置将工件及合金填充物吊起时，还有利于减小切断刀具在切断工件的瞬间时工件对切断刀具的反作用力，防止工件受到该反作用力的影响而划伤工件外表面。总之，采用本发明的技术方案，有效提高了工件的加工质量和加工效率，并且能够实现稳定的批量生产，可广泛适用于具有U形环槽的大型薄壁工件的加工。

附图说明

图1是本发明加工装置的结构示意图；

图2是本发明连接压板的俯视图；

图3是本发明加工装置的俯视图；

图4是本发明的工艺流程图。

图中：4-工件，1-夹具体，2-起吊装置，3-压板，4-工件，5-合金填充物，21-双头螺杆，22-连接压板，23-球头螺钉，24-限位螺母，25-锁紧螺母，26-紧固螺母，2201-通槽。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1、图2、图3所示，本发明提供了一种具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置，包括圆盘形夹具体1、多个起吊装置2和多个压板3，多个起吊装置2和多个压板3均安装于夹具体1端面之上并且以夹具体1中心轴线为旋转中心均匀分布，压板3用于将具有U形环槽的大型薄壁工件4压靠于夹具体1端面之上。

采用本发明的技术方案，使用该加工装置时，使工件具有确定的定位位置，再通过向U形环槽以内填充低熔点、热膨胀系数小的合金填充物，合金填充物增加了工件待加工处U形环形槽的刚性，降低了工件外形轮廓表面的加工难度，为提高加工精度奠定了基础，另外，夹具体上还设置有起吊装置，通过该起吊装置，能够在加工过程中将填充有合金填充物的工件吊起，在吊起后对工件进行切断加工，这时，合金填充物与工件一起吊起，防止工件在旋空时出现摆动或下坠现象，使切削刀具能够按照预定的道具行进路线将工件切断为多个单件，使切断面的表面粗糙度较小，保证了最终所获得的成形零件的加工精度，并使各个单件成形零件具有高度一致的外形轮廓，此外，通过本发明加工夹具中的起吊装置将工件及合金填充物吊起时，还有利于减小切断刀具在切断工件的瞬间时工件对切断刀具的反作用力，防止工件受到该反作用力的影响而划伤工件外表面。总之，采用本发明的技术方案，有效提高了工件的加工质量和加工效率，并且能够实现稳定的批量生产，可广泛适用于具有U形环槽的大型薄壁工件的加工。

进一步地，起吊装置2的数量至少为8个。起吊装置2的数量与压板3的数量相同，并且一一对应地布置于夹具体1的同一个径向方向上。

此外，起吊装置2包括双头螺杆21、连接压板22和球头螺钉23，双头螺杆21的一端与夹具体1螺接，双头螺杆21的另一端螺接有限位螺母24和锁紧螺母25，连接压板22的一端夹持于限位螺母24与锁紧螺母25之间，连接压板22的另一端向外延伸并且与球头螺钉23末端固定连接，球头螺钉23球头端伸入大型薄壁工件4的U形环槽以内。优选连接压板22的长度方向与夹具体1径向方向一致。起吊装置2还包括紧固螺母26，连接压板22设置有沿着其长度方向布置的通槽2201，球头螺钉23末端贯穿该通槽2201与紧固螺母26螺接。双头螺杆21中心轴线与夹具体1垂直相交。

此外，如图4所示，本发明还提供了一种具有U形环槽的大型薄壁工件4加工方法，包括以下步骤：

步骤一：提供具有U形环槽的大型薄壁工件4，对该工件4进行粗加工，并在该工件4表面预留适量加工余量；步骤一中工件4表面预留加工余量为1～2mm。

步骤二：使用具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置，将该工件4装夹于该加工装置之上；

步骤三：向步骤二中装夹好的工件4U形环槽以内灌注适量熔融为液体状的合金填充物5；步骤三中灌注熔融为液体状的合金填充物5的灌注持续时间为5～7min。优选合金填充物5熔点为60～80℃。合金填充物5热膨胀系数小于成形零件预设外形尺寸公差值的五分之一。加工方法还包括在步骤四中合金填充物5冷凝为固体之后，对合金填充物5外观状态进行检查，当合金填充物5不存在气孔、凹陷或者合金填充物5与U形环槽内壁之间存在缝隙时，继续进行步骤四。

步骤四：待步骤三中合金填充物5冷凝为固体时，使用切削刀具对工件4外表面进行切削加工，切削去除预留在工件4表面上的加工余量；进一步地，具有U形环槽的大型薄壁工件4加工方法还包括在完成步骤四之后，通过起吊装置2将合金填充物5及工件4吊起，使用切削刀具将该工件4切断为各个单件。进一步地，步骤四中使用切削刀具对工件4外表面进行切削加工还包括使工件4表面切削温度小于60℃。步骤四中合金填充物5冷凝为固体的冷凝时间为3～5min。加工方法还包括在完成步骤四之后，进行步骤五之前，对工件4外形轮廓尺寸进行尺寸检查，当检测值符合工件4预设轮廓尺寸设计值之后，进行步骤五。

步骤五：从加工装置之上取下工件4，对该工件4及合金填充物5进行加热，使工件4U形环槽以内的合金填充物5熔融为液体状态之后，获得成形零件。进一步地，步骤五中对工件4及合金填充物5进行加热是指：将工件4及合金填充物5放入盛装有温度为70℃～80℃热水的热水槽中，使工件4U形环槽以内的合金填充物5熔融为液体状态。具有U形环槽的大型薄壁工件4加工方法还包括在完成步骤五之后，对熔融为液体状态的合金填充物5进行回收利用。

Claims (7)

1.一种具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置，其特征在于：包括圆盘形夹具体（1）、多个起吊装置（2）和多个压板（3），所述多个起吊装置（2）和多个压板（3）均安装于所述夹具体（1）端面之上并且以所述夹具体（1）中心轴线为旋转中心均匀分布，所述压板（3）用于将具有U形环槽的大型薄壁工件（4）压靠于所述夹具体（1）端面之上，所述起吊装置（2）包括双头螺杆（21）、连接压板（22）和球头螺钉（23），双头螺杆（21）的一端与所述夹具体（1）螺接，双头螺杆（21）的另一端螺接有限位螺母（24）和锁紧螺母（25），连接压板（22）的一端夹持于所述限位螺母（24）与锁紧螺母（25）之间，连接压板（22）的另一端向外延伸并且与球头螺钉（23）末端固定连接，球头螺钉（23）球头端伸入大型薄壁工件（4）的U形环槽以内。

2.根据权利要求1所述的具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置，其特征在于：所述连接压板（22）的长度方向与所述夹具体（1）径向方向一致。

3.根据权利要求1所述的具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置，其特征在于：所述起吊装置（2）还包括紧固螺母（26），所述连接压板（22）设置有沿着其长度方向布置的通槽（2201），所述球头螺钉（23）末端贯穿该通槽（2201）与紧固螺母（26）螺接。

4.一种具有U形环槽的大型薄壁工件（4）加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：提供具有U形环槽的大型薄壁工件（4），对该工件（4）进行粗加工，并在该工件（4）表面预留适量加工余量；

步骤二：使用如权利要求1至3任一项所述具有U形环槽的大型薄壁工件加工装置，将该工件（4）装夹于该加工装置之上；

步骤三：向步骤二中装夹好的工件（4）U形环槽以内灌注适量熔融为液体状的合金填充物（5）；

步骤四：待步骤三中所述合金填充物（5）冷凝为固体时，使用切削刀具对工件（4）外表面进行切削加工，切削去除预留在工件（4）表面上的加工余量；所述具有U形环槽的大型薄壁工件（4）加工方法还包括在完成步骤四之后，通过所述起吊装置（2）将合金填充物（5）及工件（4）吊起，使用切削刀具将该工件（4）切断为各个单件；

步骤五：从所述加工装置之上取下工件（4），对该工件（4）及合金填充物（5）进行加热，使工件（4）U形环槽以内的合金填充物（5）熔融为液体状态之后，获得成形零件。

5.根据权利要求4所述的具有U形环槽的大型薄壁工件（4）加工方法，其特征在于：步骤三中灌注熔融为液体状的合金填充物（5）的灌注持续时间为5～7min。

6.根据权利要求4所述的具有U形环槽的大型薄壁工件（4）加工方法，其特征在于：所述合金填充物（5）熔点为60～80℃。

7.根据权利要求4所述的具有U形环槽的大型薄壁工件（4）加工方法，其特征在于：步骤五中所述对工件（4）及合金填充物（5）进行加热是指：将工件（4）及合金填充物（5）放入盛装有温度为70℃～80℃热水的热水槽中，使工件（4）U形环槽以内的合金填充物（5）熔融为液体状态。

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