CN109926851B - 带喇叭口的薄壁筒状零件的装夹工装及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及薄壁筒状零件的加工技术领域，具体是一种带喇叭口的薄壁筒状零件的装夹工装及加工方法，本发明旨在解决现有带喇叭口的薄壁筒状零件加工尺寸和精度无法保证的技术问题。装夹工装包括至少三个沿喇叭口周向均布、且两端分别抵接于机床夹爪和喇叭口外壁上的支撑条，支撑条的一端开设有用以容置机床夹爪端部的凹槽、另一端开设有用以贴合喇叭口外壁的弧状凹部，还包括两个分别位于支撑条两端的用以箍紧所有支撑条的铁丝，每个支撑条皆开设有两个分别位于其两端且用以嵌绕铁丝的固定槽；加工方法包括加工圆柱段内孔、利用上述装夹工装加工喇叭口内孔及加工外圆三步。

Description

带喇叭口的薄壁筒状零件的装夹工装及加工方法

技术领域

本发明涉及薄壁筒状零件的加工技术领域，具体是一种带喇叭口的薄壁筒状零件的装夹工装及加工方法。

背景技术

大型薄壁筒状零件一直以来都是加工的难点技术，尤其对材料塑性大、材质软、结构刚性差的工件加工，其尺寸和形位精度很难得到有效控制。其中，带有喇叭口1的薄壁筒状零件由于其结构的复杂性，加工难度更高。这种产品一般至少由喇叭口1和圆柱段8两部分组成，例如图1中所示的该产品，该产品由三部分组成，一端为圆柱段8，另一端为喇叭口1，中间为收口部位，其毛坯采用旋压成型，内外部尺寸都需要进行精密加工。由于其材料为铜合金，且最终成品最厚的壁厚才为4.5mm，在加工喇叭口1的内型面时，由于零件本身材质较软，且内外性形结构复杂，无法进行有效支撑，切削过程中，由于喇叭结构和喉部收口结构，导致零件刚度不够，还未进行加工，零件车削面就产生了明显的振纹，无法进行加工。

随着对产品性能要求的不断提高，为满足产品特殊性能的要求，产品设计中采用的材料种类越来越多，结构越来越复杂，大型薄壁筒状零件也在更多的特殊场合得到应用。尽管产品设计时也要考虑该类零件的加工难度，采取一些增强零件刚度的措施，但是实际加工中，由于材料加工特性，零件结构、外形等方面的特点，采用一般的加工方法还是会遇到尺寸和形位精度无法保证的难题。

发明内容

本发明旨在解决现有带喇叭口的薄壁筒状零件加工尺寸和精度无法保证的技术问题。为此，本发明提出一种带喇叭口的薄壁筒状零件的装夹工装及加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种带喇叭口的薄壁筒状零件的装夹工装，包括至少三个沿喇叭口周向均布、且两端分别抵接于机床夹爪和喇叭口外壁上的支撑条，所述支撑条的一端开设有用以容置机床夹爪端部的凹槽、另一端开设有用以贴合喇叭口外壁的弧状凹部，还包括两个分别位于支撑条两端的用以箍紧所有支撑条的铁丝，每个支撑条皆开设有两个分别位于其两端且用以嵌绕铁丝的固定槽。加工喇叭口的内孔时，安装所述装夹工装，支撑条、喇叭口外壁及圆柱段外壁形成三角形结构，有效增加零件的刚度。

本发明还提供一种利用上述装夹工装的带喇叭口的薄壁筒状零件的加工方法，包括以下步骤：

S1、加工圆柱段的内孔：先在喇叭口的端部外圆加工一段平直圆柱段，再往喇叭口内插装喇叭口芯轴，并用机床夹爪夹紧所述喇叭口的外圆的平直圆柱段，然后在圆柱段用中心架支撑，最后加工圆柱段的内孔至完毕；

S2、加工喇叭口的内孔：先在圆柱段的内孔中插装圆柱段芯轴，用机床夹爪夹紧圆柱段的外圆，再将所述装夹工装安装在机床夹爪与工件之间，最后加工喇叭口的内孔至完毕；

S3、加工外圆：在圆柱段内孔中插装圆柱段胎具，在喇叭口中插装喇叭口胎具，所述圆柱段胎具设置为阶梯轴形状，所述圆柱段的端面抵在阶梯轴的阶梯面上，所述喇叭口胎具为与喇叭口内孔适配的圆台状结构，所述圆柱段胎具和喇叭口胎具通过紧固件相对固定，将机床夹爪夹在圆柱段胎具的大径轴段的外壁上，并用车床自带的顶尖将喇叭口顶紧，然后对外圆进行加工至完毕。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种带喇叭口的薄壁筒状零件的装夹工装，包括至少三根支撑条，支撑条两端分别抵在喇叭口外壁和机床夹爪上，且通过铁丝将三个支撑条固定，这样使机床和工件变成了一个整体，支撑条、喇叭口外壁及圆柱段外壁形成三角形结构，有效增加零件的刚度，解决了由于零件结构特殊，刚性低，无法加工的问题，保障了内孔加工尺寸和精度，并且装夹工装结构简单，易于加工，实用性很高；本发明还提供一种带喇叭口的薄壁筒状零件的加工方法，先加工圆柱段的内孔，再利用上述装夹工装加工喇叭口的内孔，最后借助胎具加工零件的外圆，加工效率更高，且大大提高了产品的加工质量。

附图说明

图1是一种带喇叭口的薄壁筒状零件的结构示意图；

图2是本发明的装夹工装的安装示意图；

图3是本发明的支撑条的主视图；

图4是本发明的支撑条的右视图；

图5是图3中A-A截面的剖视图；

图6是本发明的加工外圆时的产品装配图。

具体实施方式

参照图1-图5，本发明提供一种带喇叭口的薄壁筒状零件的装夹工装，包括至少三个沿喇叭口1周向均布、且两端分别抵接于机床夹爪2和喇叭口1外壁上的支撑条3，所述支撑条3的一端开设有用以容置机床夹爪2端部的凹槽4、另一端开设有用以贴合喇叭口1外壁的弧状凹部5，还包括两个分别位于支撑条3两端的用以箍紧所有支撑条3的铁丝7，每个支撑条3皆开设有两个分别位于其两端且用以嵌绕铁丝7的固定槽6。安装时，先将零件的圆柱端通过机床夹爪2固定在机床上，再将所有支撑条3沿喇叭口1的周向均布放置在机床夹爪2与零件之间，使支撑条3的弧状凹部5抵在喇叭口1的外壁上、凹槽4抵在机床夹爪2上，最后将支撑条3的两端皆通过铁丝7箍紧，铁丝7嵌绕在固定槽6中，完成安装。

上述技术方案中的支撑条3的横截面可以为任何形状，图3-5所示的为一种优选结构，其横截面为矩形，所述凹槽4和弧状凹部5开设于支撑条3的同一侧面，所述固定槽6位于支撑条3的与开设有凹槽4的侧面相对的侧面上。

由于喇叭口1的结构特性，在支撑条3安装时相对喇叭口1轴线呈倾斜状态，为了使机床夹爪2能够紧贴在凹槽4的底部，所述凹槽4的槽底设置为斜面，这样使得受力面积更大，结构更加稳固。

进一步的，所述弧状凹部5的凹面上贴有柔性材料片，一方面避免了零件的损伤，另一方面可提高摩擦力，使结构更稳固可靠。细节的，所述柔性材料片采用橡胶、硅胶等常见材料制成。

本发明还提供一种带喇叭口的薄壁筒状零件的加工方法，基于上述的装夹工装进行的，包括以下步骤：

S1、加工圆柱段8的内孔：先在喇叭口1的端部外圆加工一段平直圆柱段，再往喇叭口1内插装喇叭口芯轴，并用机床夹爪2夹紧所述喇叭口1的外圆的平直圆柱段，然后在圆柱段8用中心架支撑，最后加工圆柱段8的内孔至完毕；

S2、加工喇叭口1的内孔：如图2所示，先在圆柱段8的内孔中插装圆柱段芯轴9，用机床夹爪2夹紧圆柱段8的外圆，再将所述装夹工装安装在机床夹爪2与工件之间，最后加工喇叭口1的内孔至完毕；

S3、加工外圆：如图6所示，在圆柱段8内孔中插装圆柱段胎具10，在喇叭口1中插装喇叭口胎具11，所述圆柱段胎具10设置为阶梯轴形状，所述圆柱段8的端面抵在阶梯轴的阶梯面上，所述喇叭口胎具11为与喇叭口1内孔适配的圆台状结构，所述圆柱段胎具10和喇叭口胎具11通过紧固件相对固定，将机床夹爪2夹在圆柱段胎具10的大径轴段的外壁上，并用车床自带的顶尖将喇叭口1顶紧，然后对外圆进行加工至完毕。这里的紧固件，采用螺杆、螺柱、螺栓等常用的零件，对应紧固件开设螺纹孔等结构，是本领域人员清楚的。

作为上述圆柱段胎具10和喇叭口胎具11的一种优选结构，所述圆柱段胎具10为二级阶梯轴形状以形成大径轴、中径轴和小径轴三段，所述中径轴的外径与圆柱段8的内径适配，所述圆柱段8的端面抵在大径轴与中径轴之间的阶梯面上，机床夹爪2夹在大径轴的外壁上，所述喇叭口胎具11的中部开设有与喇叭口胎具11同轴的一级阶梯孔，所述一级阶梯孔的大孔靠近圆柱段8布置且直径与小径轴适配，所述小径轴的端部插入所述一级阶梯孔的大孔中，所述一级阶梯孔的小孔的上端设有沉孔，所述沉孔的上端设有容置顶尖的顶尖孔，小径轴的端部还开设有螺纹孔，所述一级阶梯孔的小孔穿置有螺钉，所述螺钉的尖端拧入所述螺纹孔中以实现圆柱段胎具10和喇叭口胎具11的相对固定，所述螺钉的螺头置于所述沉孔中。这样的结构一方面方便圆柱段胎具10和喇叭口胎具11的快速装配，另一方面也可保障两者的同轴度。这里，本领域人员清楚的，顶尖孔直径应该比沉孔大，且形状应与顶尖适配，如图中为倒置的圆台孔。

进一步的，所述圆柱段胎具10的小径轴的上端还设置有外径小于小径轴直径的螺纹段，所述螺纹孔开设于所述螺纹段，所述一级阶梯孔的大孔直径与的螺纹段外径适配，所述螺纹段插入所述一级阶梯孔的大孔中，连接更加稳固可靠。

进一步的，在步骤S2中，装夹工装的安装采用以下步骤：a、将所有支撑条3放置在合适的位置，使支撑条3的两端分别抵在机床夹爪2和喇叭口1外壁上；b、分别在支撑条3的两端的固定槽6内缠绕铁丝7并固定，安装完成。

以上具体结构和尺寸数据是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (4)

1.一种带喇叭口的薄壁筒状零件的加工方法，采用装夹工装进行外壁支撑，所述装夹工装包括至少三个沿喇叭口（1）周向均布、且两端分别抵接于机床夹爪（2）和喇叭口（1）外壁上的支撑条（3），所述支撑条（3）的一端开设有用以容置机床夹爪（2）端部的凹槽（4）、另一端开设有用以贴合喇叭口（1）外壁的弧状凹部（5）；还包括两个分别位于支撑条（3）两端的用以箍紧所有支撑条（3）的铁丝（7），每个支撑条（3）皆开设有两个分别位于其两端且用以嵌绕铁丝（7）的固定槽（6），具体包括以下步骤：

S1、加工圆柱段（8）的内孔：先在喇叭口（1）的端部外圆加工一段平直圆柱段，再往喇叭口（1）内插装喇叭口芯轴，并用机床夹爪（2）夹紧所述喇叭口（1）的外圆的平直圆柱段，然后用机床自带的中心架支撑圆柱段（8）的外壁，最后加工圆柱段（8）的内孔至完毕；

S2、加工喇叭口（1）的内孔：先在圆柱段（8）的内孔中插装圆柱段芯轴（9），用机床夹爪（2）夹紧圆柱段（8）的外圆，再将所述装夹工装安装在机床夹爪（2）与工件之间，最后加工喇叭口（1）的内孔至完毕；

S3、加工外圆：在圆柱段（8）内孔中插装圆柱段胎具（10），在喇叭口（1）中插装喇叭口胎具（11），所述圆柱段胎具（10）设置为阶梯轴形状，所述圆柱段（8）的端面抵在阶梯轴的阶梯面上，所述喇叭口胎具（11）为与喇叭口（1）内孔适配的圆台状结构，所述圆柱段胎具（10）和喇叭口胎具（11）通过紧固件相对固定，将机床夹爪（2）夹在圆柱段胎具（10）的大径轴段的外壁上，并用车床自带的顶尖将喇叭口（1）顶紧，然后对外圆进行加工至完毕。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述圆柱段胎具（10）为二级阶梯轴形状以形成大径轴、中径轴和小径轴三段，所述中径轴的外径与圆柱段（8）的内径适配，所述圆柱段（8）的端面抵在大径轴与中径轴之间的阶梯面上，机床夹爪（2）夹在大径轴的外壁上，所述喇叭口胎具（11）的中部开设有与喇叭口胎具（11）同轴的一级阶梯孔，所述一级阶梯孔的大孔靠近圆柱段（8）布置且直径与小径轴适配，所述小径轴的端部插入所述一级阶梯孔的大孔中，所述一级阶梯孔的小孔的上端设有沉孔，所述沉孔的上端设有容置顶尖的顶尖孔，小径轴的端部还开设有螺纹孔，所述一级阶梯孔的小孔穿置有螺钉，所述螺钉的尖端拧入所述螺纹孔中以实现圆柱段胎具（10）和喇叭口胎具（11）的相对固定，所述螺钉的螺头置于所述沉孔中。

3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于：所述圆柱段胎具（10）的小径轴的上端还设置有外径小于小径轴直径的螺纹段，所述螺纹孔开设于所述螺纹段，所述一级阶梯孔的大孔直径与所述螺纹段外径适配，所述螺纹段插入所述一级阶梯孔的大孔中。

4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在步骤S2中，装夹工装的安装采用以下步骤：a、将所有支撑条（3）放置在合适的位置，使支撑条（3）的两端分别抵在机床夹爪（2）和喇叭口（1）外壁上；b、分别在支撑条（3）的两端的固定槽（6）内缠绕铁丝（7）并固定，安装完成。

Images