CN110064770B - 能减少工件内壁损伤的涨芯夹具及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，包括：同心轴、限位锥度端头、活动锥度端头和垫片组；限位锥度端头与同心轴安装固定，活动锥度端头可沿同心轴滑动，限位锥度端头和活动锥度端头间的同心轴上套设有管状的锥度涨芯；锥度涨芯近活动锥度端头一侧壁的圆周方向上均匀加工有若干通孔，通孔内设有径向滑块，径向滑块上表面加工有若干矩形槽孔，矩形槽孔底部固定有一弹簧，弹簧顶部固定有一滑块，滑块上安装有一近半圆形的辅助固定片；本发明尤其适用于对于航空炸弹弹体等内壁有沟壑等工件的高精度加工，涨芯装夹过程中对航空炸弹弹体内壁沟壑、“菠萝块”等损伤小，有利于提高产品合格率和生产效率。
Description
技术领域
本发明属于涨芯夹具技术领域，具体涉及一种能减少工件内壁损伤的涨芯夹具及其使用方法。
背景技术
在对部分管状件的加工中，对精度要求极高，以航空炸弹为例，在航空炸弹弹体外壳的加工生产中，对部分航空炸弹的壳体加工精度要求极高，以保证炸弹在进出弹仓、投放、发射或爆炸时能顺利操作，要求壳体的加工精度误差在毫米级内。
航空炸弹弹体外壳的外形多为适应流体力学的曲线，为了保证弹体外壁的整体性，在数控车削加工中，需要一刀从头至尾切出弹体外形，因此，为了保证车削加工的连续性，需要使用涨芯夹具从内腔夹持毛坯件，以使车削加工不中断。
另外，采用普通两端对向固定的，由于航空炸弹弹体外壳的内腔直径的不同，经常会出现航空炸弹弹体外壳与其内腔的同轴度低，导致产品不合格的问题出现。
并且，由于生产订单中的加工精度要求越来越高，产品不合格率越来越高，经过调研发现，目前使用的涨芯夹具由于难以保证高同轴度，已经不能适应当前的加工需求。
有鉴于此，有必要提出一种能保持工件的高同轴度，不会损伤工件内壁的涨芯夹具。
发明内容
本发明的目的是提供一种在在涨芯夹具和工件之间添加垫片和辅助固定片，对工件内壁起到良好保护和固定作用的涨芯夹具。
本发明的另一个目的是提供一种操作方便，同轴度高，可快速完成工件夹持的涨芯夹具。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，用于内腔有沟壑工件的涨芯夹持，包括：起支撑作用的同心轴，套设在同心轴一侧的限位锥度端头和垫片组，套设在同心轴另一侧的活动锥度端头；
所述限位锥度端头与同心轴安装固定，所述活动锥度端头可沿同心轴滑动，所述同心轴上近活动锥度端头一侧设有外螺纹，所述同心轴上的外螺纹段设有一锁紧螺母；
所述限位锥度端头和活动锥度端头间的同心轴上套设有管状的锥度涨芯；
所述锥度涨芯近限位锥度端头一侧壁上沿轴向均匀加工有若干切缝，形成近限位锥度端头的涨芯瓣组；
所述锥度涨芯近活动锥度端头一侧壁的圆周方向上均匀加工有若干通孔，所述每个通孔内设有一径向滑块，组成近活动锥度端头的径向滑块组；所述每个径向滑块的底部为与活动锥度端头的锥度相适应的斜面；
所述径向滑块上表面加工有若干矩形槽孔，所述每个矩形槽孔底部固定有一弹簧，弹簧顶部固定有一滑块，所述滑块与矩形槽孔的形状相适应，所述滑块上部中心处设有一螺纹孔；
所述滑块上安装有一近半圆形的辅助固定片，所述辅助固定片的直边中部上垂直设有一螺纹杆，所述螺纹杆安装于螺纹孔内；所述锥度涨芯的近限位锥度端头端内壁上加工有锥度；
所述垫片组包括若干与工件内壁局部圆周的曲率或形状相适应的弧形垫片和一支撑环；所述垫片组用于临时安装贴附在工件内壁上与涨芯瓣组相对应的位置，所述垫片组和涨芯瓣组配合使用；
所述弧形垫片上沿其弧线方向加工有通孔，所述弧形垫片由支撑环穿过通孔串连，且弧形垫片均匀固定在支撑环上。
优选的是，所述辅助固定片的直边与锥度涨芯轴线平行，或与锥度涨芯的轴线呈不大于30度夹角；所述辅助固定片的朝向与工件内沟壑的朝向相适应；
所述辅助固定片厚度与工件内壁沟壑宽度相匹配，使部分辅助固定片顶部能顺利进入工件内壁沟壑；
所述辅助固定片的直边长度小于矩形槽孔的宽度，非受外力状态下，所述辅助固定片分布露出于矩形槽孔外。
优选的是，所述同心轴上近限位锥度端头一端设有卡位凸起，所述限位锥度端头和卡位凸起间可拆卸的安装有一定位板。
优选的是，所述定位板、垫片组和辅助固定片有备用的大小、厚度不同的多种型号。
优选的是，所述锥度涨芯、限位锥度端头和活动锥度端头的直径略小于工件内径。
优选的是，所述涨芯瓣组外径不小于其径向滑块组一侧的外径，使得在涨芯固定操作时，锥度涨芯的近限位锥度端头一侧率先完成对工件的固定。
优选的是，所述支撑环材料为高弹性合金。
优选的是，所述弧形垫片的表面光滑。
一种能减少工件内壁损伤的涨芯夹具的使用方法，装夹操作时，先选用合适型号的垫片组和辅助固定片，使辅助固定片的朝向与工件内沟壑的朝向相适应；接着将垫片组放置在工件内壁上与涨芯瓣组相对应的位置，然后将工件内腔对准同心轴，从活动锥度端头一侧送入，直至工件与定位板相抵，旋紧锁紧螺母，使锥度涨芯的涨芯瓣组和径向滑块组先后完成对工件内腔的涨芯固定。
优选的是，在旋紧锁紧螺母的过程前期，锥度涨芯向限位锥度端头一侧移动，迫使涨芯瓣组扩张，弧形垫片的宽度须大于锥度涨芯的移动距离，以保证涨芯瓣组不脱离与弧形垫片的接触。
本发明的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，至少具有以下优点：
1.本发明尤其适用于对于航空炸弹弹体等内壁有沟壑、条纹、小型凹槽等工件的高精度加工，涨芯装夹过程中对航空炸弹弹体内壁沟壑等损伤小，有利于提高产品合格率和生产效率。即便是对于内径大小不一致的工件，通过锥度涨芯两侧的涨芯瓣组和径向滑块组，可容易的实现对工件的涨芯装夹，涨芯瓣组和径向滑块组处于同一锥度涨芯上，在涨芯装夹和加工时更容易使工件达到高同轴度，使各端面的平行度以及与内腔保持高精度同轴。
2.工件加工时主要克服沿工件旋转切线的阻力，所以涨芯夹具对旋转方向上装夹力的要求要大于沿工件轴向的装夹力的要求，辅助固定片与工件内壁沟壑相适应，部分辅助固定片在装夹时会进入工件内壁沟壑内，可提供足够的旋转方向上的装夹力，可降低对涨芯夹具的涨芯压力要求，并可保护航空炸弹弹体内壁的“菠萝块”不被挤压变形，“菠萝块”的锋利边沿也不会被磨损压弯。
3.在旋紧锁紧螺母的过程前期，锁紧螺母压迫锥度涨芯向限位锥度端头一侧移动，迫使涨芯瓣组扩张，弧形垫片可起到缓冲和分散压力的作用，保护工件内壁，防止涨芯瓣组刮伤工件内壁。
4.支撑环采用高弹性材料，使垫片组安装方便。
5.通过锁紧螺母的固定，只需一次装夹，即可起到稳定的固定效果，操作便捷，装夹效率高。
6.锥度涨芯、定位板均可方便的拆下调换，对不同型号的工件有较好的适应性。
7.锥度涨芯的涨芯瓣组率先完成对工件的固定，防止出现涨芯瓣组一端虚夹而导致的装夹不牢固的现象。
8.在安装或撤除涨芯夹具的过程中，近半圆形的辅助固定片在弹簧的作用下，可容易的进入或退出工件内壁的沟壑，有利于提升装夹效率。
附图说明
图1为一种能减少工件内壁损伤的涨芯夹具的结构示意图。
图2为一种同心轴的结构示意图。
图3为一种活动锥度端头的结构示意图。
图4为图1的A向截面示意图。
图5为一种垫片组的结构示意图。
图6为一种垫片组和涨芯瓣组配合使用的结构示意图。
图中标号为：1-同心轴，101-外螺纹，2-限位锥度端头，3-活动锥度端头，4-锁紧螺母，5-锥度涨芯，501-通孔，510-切缝，511-涨芯瓣组，521-径向滑块，520-径向滑块组，522-矩形槽孔，523-弹簧，524-滑块，525-螺纹孔，526-辅助固定片，螺纹杆-527，6-卡位凸起，7-定位板，8-垫片组，801-弧形垫片，802-支撑环。
具体实施方式
下面通过实施例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。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”，“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
实施例1
如图1-6所示，一种能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，用于内腔有沟壑工件的涨芯夹持，包括：起支撑作用的同心轴1，套设在同心轴一侧的限位锥度端头2和垫片组8，套设在同心轴另一侧的活动锥度端头3；
所述限位锥度端头与同心轴安装固定，所述活动锥度端头可沿同心轴滑动，所述同心轴上近活动锥度端头一侧设有外螺纹101，所述同心轴上的外螺纹段设有一锁紧螺母4；
所述限位锥度端头和活动锥度端头间的同心轴上套设有管状的锥度涨芯5；所述锥度涨芯近限位锥度端头一侧壁上沿轴向均匀加工有若干切缝510，形成近限位锥度端头的涨芯瓣组511；本实施例中，切缝有六条，将涨芯瓣组分为六瓣。
所述锥度涨芯近活动锥度端头一侧壁的圆周方向上均匀加工有若干通孔501，所述每个通孔内设有一径向滑块521，组成近活动锥度端头的径向滑块组520；所述每个径向滑块521的底部为与活动锥度端头的锥度相适应的斜面；本实施例中，径向滑块组包含4个对称的径向滑块，一般来说，有3-6个径向滑块即可满足涨芯夹装要求。
所述径向滑块上表面加工有若干矩形槽孔522，所述每个矩形槽孔底部固定有一弹簧523，弹簧顶部固定有一滑块524，所述滑块与矩形槽孔的形状相适应，所述滑块上部中心处设有一螺纹孔525；
所述滑块上安装有一近半圆形的辅助固定片526，所述辅助固定片的直边中部上垂直设有一螺纹杆527，所述螺纹杆安装于螺纹孔内；所述锥度涨芯的近限位锥度端头端内壁上加工有锥度；装夹时，非对应沟壑处的辅助固定片受到工件内壁的压力而下降，对应沟壑处的辅助固定片则在弹簧的作用下进入工件内壁沟壑内，起到辅助固定的作用。
所述垫片组8包括若干与工件内壁局部圆周的曲率或形状相适应的弧形垫片801和一支撑环802；所述垫片组用于临时安装贴附在工件内壁上与涨芯瓣组相对应的位置，所述垫片组和涨芯瓣组配合使用；
所述弧形垫片上沿其弧线方向加工有通孔，所述弧形垫片由支撑环穿过通孔串连，且弧形垫片均匀固定在支撑环上。
所述辅助固定片526的直边与锥度涨芯轴线平行，或与锥度涨芯的轴线呈不大于30度夹角；所述辅助固定片的朝向与工件内沟壑的朝向相适应；
所述辅助固定片厚度与工件内壁沟壑宽度相匹配，使部分辅助固定片顶部能顺利进入工件内壁沟壑；
所述辅助固定片的直边长度小于矩形槽孔的宽度，非受外力状态下，所述辅助固定片分布露出于矩形槽孔外。
所述同心轴上近限位锥度端头一端设有卡位凸起6，所述限位锥度端头和卡位凸起间可拆卸的安装有一定位板7。卡位凸起起到阻止定位板滑动的作用，根据不同的工件选择不同样式的定位板和锥度涨芯，使涨芯瓣组和径向滑块组能装夹在工件内壁的特定位置。
所述定位板、垫片组和辅助固定片有备用的大小、厚度不同的多种型号。
所述锥度涨芯、限位锥度端头和活动锥度端头的直径略小于工件内径，使工件在初装是能顺利套入到同心轴上。
所述涨芯瓣组外径不小于其径向滑块组一侧的外径，使得在涨芯固定操作时，锥度涨芯的近限位锥度端头一侧率先完成对工件的固定。对于内径大小不一的工件，为了能使涨芯瓣组率先完成对工件的固定，应选择涨芯瓣组和径向滑块组外径差异较大的锥度涨芯。
所述支撑环材料为高弹性合金。在工件内壁上安装垫片组，需要适当压迫支撑环以使垫片组能顺利进入工件内腔，解除压迫后垫片组能稳定的贴附在工件内壁，因此，支撑环必须具有较好的弹性。
所述弧形垫片的表面光滑，使装夹前期涨芯瓣组能沿弧形垫片滑动。
实施例2
一种能减少工件内壁损伤的涨芯夹具的使用方法，装夹操作时，先选用合适型号的垫片组8和辅助固定片526，使辅助固定片的朝向与工件内沟壑的朝向相适应；接着将垫片组8放置在工件内壁上与涨芯瓣组相对应的位置，然后将工件内腔对准同心轴1，从活动锥度端头一侧送入，直至工件与定位板相抵，旋紧锁紧螺母4，使锥度涨芯的涨芯瓣组和径向滑块组先后完成对工件内腔的涨芯固定。
在旋紧锁紧螺母的过程前期，锥度涨芯5向限位锥度端头一侧移动，迫使涨芯瓣组扩张，弧形垫片的宽度须大于锥度涨芯的移动距离，以保证涨芯瓣组不脱离与弧形垫片的接触。在涨芯瓣组涨芯固定完成后，锥度涨芯在弧形垫片的阻力下不再前进，继续旋紧锁紧螺母，迫使径向滑块组扩张，完成对整体工件的涨芯固定。
在涨芯固定操作完成后，所述锁紧螺母仍有部分露于工件外，便于采用工具对锁紧螺母进行旋进或旋出，锁紧螺母需有足够的长度，以便能完成对活动锥度端头的调节工作。
本发明可配合高转速的切削加工设备(如两端顶针夹持同心轴)使用。
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实施例。
Claims (10)
1.一种能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，用于内腔有沟壑工件的涨芯夹持，其特征在于，包括：起支撑作用的同心轴，套设在同心轴一侧的限位锥度端头和垫片组，套设在同心轴另一侧的活动锥度端头；
所述限位锥度端头与同心轴安装固定，所述活动锥度端头可沿同心轴滑动，所述同心轴上近活动锥度端头一侧设有外螺纹，所述同心轴上的外螺纹段设有一锁紧螺母；
所述限位锥度端头和活动锥度端头间的同心轴上套设有管状的锥度涨芯；
所述锥度涨芯近限位锥度端头一侧壁上沿轴向均匀加工有若干切缝，形成近限位锥度端头的涨芯瓣组；
所述锥度涨芯近活动锥度端头一侧壁的圆周方向上均匀加工有若干通孔，所述每个通孔内设有一径向滑块，组成近活动锥度端头的径向滑块组；所述每个径向滑块的底部为与活动锥度端头的锥度相适应的斜面；
所述径向滑块上表面加工有若干矩形槽孔，所述每个矩形槽孔底部固定有一弹簧，弹簧顶部固定有一滑块，所述滑块与矩形槽孔的形状相适应，所述滑块上部中心处设有一螺纹孔；
所述滑块上安装有一近半圆形的辅助固定片，所述辅助固定片的直边中部上垂直设有一螺纹杆，所述螺纹杆安装于螺纹孔内；所述锥度涨芯的近限位锥度端头端内壁上加工有锥度；
所述垫片组包括若干与工件内壁局部圆周的曲率或形状相适应的弧形垫片和一支撑环；所述垫片组用于临时安装贴附在工件内壁上与涨芯瓣组相对应的位置，所述垫片组和涨芯瓣组配合使用；
所述弧形垫片上沿其弧线方向加工有通孔，所述弧形垫片由支撑环穿过通孔串连，且弧形垫片均匀固定在支撑环上。
2.如权利要求1所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，其特征在于，
所述辅助固定片的直边与锥度涨芯轴线平行，或与锥度涨芯的轴线呈不大于30度夹角；所述辅助固定片的朝向与工件内沟壑的朝向相适应；
所述辅助固定片厚度与工件内壁沟壑宽度相匹配，使部分辅助固定片顶部能顺利进入工件内壁沟壑；
所述辅助固定片的直边长度小于矩形槽孔的宽度，非受外力状态下，所述辅助固定片分布露出于矩形槽孔外。
3.如权利要求2所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，其特征在于，所述同心轴上近限位锥度端头一端设有卡位凸起，所述限位锥度端头和卡位凸起间可拆卸的安装有一定位板。
4.如权利要求3所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，其特征在于，所述定位板、垫片组和辅助固定片有备用的大小、厚度不同的多种型号。
5.如权利要求4所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，其特征在于，所述锥度涨芯、限位锥度端头和活动锥度端头的直径略小于工件内径。
6.如权利要求5所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，其特征在于，所述涨芯瓣组外径不小于其径向滑块组一侧的外径，使得在涨芯固定操作时，锥度涨芯的近限位锥度端头一侧率先完成对工件的固定。
7.如权利要求1所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，其特征在于，所述支撑环材料为高弹性合金。
8.如权利要求6所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具，其特征在于，所述弧形垫片的表面光滑。
9.一种权利要求8所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具的使用方法，其特征在于，装夹操作时，先选用合适型号的垫片组和辅助固定片，使辅助固定片的朝向与工件内沟壑的朝向相适应；接着将垫片组放置在工件内壁上与涨芯瓣组相对应的位置，然后将工件内腔对准同心轴，从活动锥度端头一侧送入，直至工件与定位板相抵，旋紧锁紧螺母，使锥度涨芯的涨芯瓣组和径向滑块组先后完成对工件内腔的涨芯固定。
10.如权利要求9所述的能减少工件内壁损伤的涨芯夹具的使用方法，其特征在于，在旋紧锁紧螺母的过程前期，锥度涨芯向限位锥度端头一侧移动，迫使涨芯瓣组扩张，弧形垫片的宽度须大于锥度涨芯的移动距离，以保证涨芯瓣组不脱离与弧形垫片的接触。
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