CN110216310A - 一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工辅助设备技术领域，具体的讲涉及一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装。其主要技术方案：包括机架，设置在机架内的夹持模板，其中，所述夹持模板包括用于定位曲面锻件的下模板和上模板，所述下模板设置在所述机架的底座内，所述上模板通过按压杠杆与下模板夹持曲面锻件，所述上模板一侧或相对两侧设置与数控铣床的对刀棒配合检测的基准孔。该用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装具有不受曲面锻件外形限制、中心孔位置精度高、中心孔距公差小的特点。

Description

一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装

技术领域

本发明属于机械加工辅助设备技术领域，具体的讲涉及一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装。

背景技术

随着锻造工艺的日趋成熟，锻造工件也越来越复杂，汽轮机、燃气轮机、航空发动机、鼓风机等设备的精密核心部件均采用锻造加工而成，比如叶片拥有复杂扭曲的轮廓，制造工艺复杂，性能要求高，一般通过五轴数控加工中心生产制造，加工前需要在毛坯两端面钻中心孔，且中心孔孔距精度要求高，要求达到±0.03mm。传统的叶片钻孔方法是利用摇臂钻床的钻杆穿过钻有与工件中心孔位置相同的定位孔的工装进行钻孔，这种方法除了设备误差、操作误差之外还有工装的加工误差、装配误差等，导致累积误差较大，所以很难满足要求。因而，设计一种新的叶片中心孔的钻孔工装，与数控加工设备配合使用，满足曲面锻件任何部位高精度钻取中心孔并保证中心孔孔距在公差要求范围内，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的就是提供一种与数控铣床配合使用的智能化钻取曲面锻件中心孔的夹持工装,具有不受曲面锻件外形限制、中心孔位置精度高、中心孔距公差小的特点。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，包括机架，设置在机架内的夹持模板，其中，所述夹持模板包括用于定位曲面锻件的下模板和上模板，所述下模板设置在所述机架的底座内，所述上模板通过按压杠杆与下模板夹持曲面锻件，所述上模板一侧或相对两侧设置与数控铣床的对刀棒配合检测的基准孔。

构成上述一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装的附加技术特征还包括：

——所述按压杠杆呈开口向下的L状的，所述按压杠杆的支点设置在所述机架侧部的支撑柱上，所述按压杠杆的活动压杆端部用于压紧所述上模板的上表面，另一端部为按压扳手；

——所述支撑柱的外侧设置限位台，所述限位台具有限位通孔，所述按压扳手向上摆动使所述上模板与下模板夹紧曲面锻件后，所述限位通孔内插入楔形块阻挡所述按压扳手向下回摆，使所述上模板压紧曲面锻件后定位；

——所述支撑柱和按压杠杆组合数量为2套，分别设置在所述机架的两侧；

——位于所述机架的两侧的支撑柱之间设置横向转轴，所述按压杠杆的支点套装在所述横向转轴上；

——所述上模板由牵引机构驱动与所述下模板相对运动，所述牵引机构包括设置在所述机架底座内的立柱，所述立柱与所述按压杠杆位置对应，所述立柱的端部设置横梁，所述横梁端部设置定滑轮，所述支撑柱之间的横向转轴外部套装能够转动的绞线盘，所述绞线盘内缠绕钢丝绳，所述钢丝绳张紧后一端绕过所述定滑轮与上模板连接，其另一端固定在所述绞线盘内；

——所述横向转轴的端部固定牵引手柄，旋转所述牵引手柄使位于所述横向转轴内的绞线盘旋转，所述绞线盘内钢丝绳收缩带动上模板运动，所述牵引手柄的端部设置由螺栓构成的锁定杆，所述支撑柱的下部设置滑动槽，所述锁定杆插入设置在所述滑动槽内的环扣内，将所述上模板与下模板分开后定位；

——所述底座上设置1根或多根导向柱，所述导向柱贯穿设置在所述上模板的导向孔内；

——所述的上模板下表面固定了间隔分布多个按压模，所述按压模的表面与曲面锻件的上表面轮廓一致，所述下模板的上表面设置与曲面锻件下表面轮廓一致的下模槽；

——所述按压模、下模槽分别与曲面锻件的接触面设置凸起的夹块，所述按压模夹块与下模槽夹块的位置竖直对应。

本发明所提供的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装同现有技术相比，具有以下优点：其一、由于该新型夹持工装的夹持模板包括用于定位曲面锻件的下模板和上模板，下模板设置在机架的底座内，上模板通过按压杠杆与下模板夹持曲面锻件，具有结构简单、使用方便的特点；其二，上模板一侧或相对两侧设置与数控铣床的对刀棒配合检测的基准孔，即通过基准孔为曲面锻件中心孔定位提供了精确的参考定位，满足曲面锻件任何部位中心孔的钻取，且中心孔位置精度高；其三，针对不同厚度的曲面锻件，夹持工装的上模板产生竖直偏差，通过数控铣床的对刀棒进行误差矫正，从而进一步维护了中心孔位置精度和减少了中心孔距的公差范围；其四，由于上模板下表面固定了间隔分布多个按压模，按压模的表面与曲面锻件的上表面轮廓一致，下模板的上表面设置与曲面锻件下表面轮廓一致的下模槽，在实现夹紧钻孔的基础上，该工装整合了曲面锻件冷校正的功能，并且冷校正产生的位置偏移会实时反应在上模板的基准孔变化上，通过数控铣床的对刀棒及时反馈给智能监控中心，快速调整中心孔位置坐标，确保中心孔的位置精度和中心孔距达到标准要求。

附图说明

图1为本发明一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装的结构示意图；

图2为该新型夹持工装的立体示意图；

图3为该新型夹持工装的夹持模板内的局部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所提供的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装的结构和工作原理作进一步的详细说明。

参见图1、图2，为本发明所提供的一种用于曲面锻件钻取中心孔

的夹持工装的结构示意图。构成该新型夹持工装的结构包括机架1，设置在机架1内的夹持模板2，其中，夹持模板2包括用于定位曲面锻件A的下模板22和上模板21，下模板22设置在机架1的底座11内，上模板21通过按压杠杆32与下模板22夹持曲面锻件A，上模板21一侧或相对两侧设置与数控铣床的对刀棒配合检测的基准孔4。

其工作原理为：将待加工的曲面锻件A置于下模板22内，上模板21向下运动与下模板22夹持住曲面锻件A，被按压杠杆32压紧固定后，数控铣床上的对刀棒自动检测位于上模板21侧部的基准孔4坐标，数控铣床内的电脑控制器（单片机、PLC）计算中心孔实际坐标位置，控制钻孔设备进行钻取中心孔作业。其具体步骤如下：

步骤一，根据曲面锻件A的外形，在数控铣床的电脑控制器中预先确定上模板21基准孔4的理论坐标（x0，y0，z0）及曲面锻件A各中心孔与基准孔4的理论坐标的相对位置坐标（x1，y1，z1）、（x2，y2，z2）、（x3，y3，z3）……（xn，yn，zn），依据中心孔数量确定n的取值，由于夹紧工装上模板21压紧部分只在竖直方向（y坐标轴）上移动，横向和纵向方向由夹紧模具限制，不会产生具有影响余量的误差，因此水平和竖直方向（x、z坐标轴）坐标仅发生微小变化可以忽略不计，锻件产品厚度只对y坐标发生变化，且y方向（竖直方向）为锻件的锻造方向；

步骤二，夹持待加工的曲面锻件A后，由数控铣床安装的刀光棒对基准孔4进行检测，记录基准孔4的实际坐标（x0’，y0’，z0’），电脑控制器计算出基准孔4的理论位置与实际位置的偏差：

Δx=x0’-x0 Δy=y0’-y0 Δz=z0’-z0

其中，横向和纵向方向（x、z坐标轴）由夹紧模具限制，不会产生具有影响余量的误差，坐标仅发生微小变化可以忽略不计，即Δx=0，Δz=0

步骤三，根据基准孔4坐标差值得出曲面锻件A实际的钻孔位置坐标：

（x1’，y1’，z1’）：x1’=x1+Δx/2=x1

y1’=y1+Δy/2=y1+(y0’-y0)/2 z1’=z1+Δz/2=z1

（x2’，y2’，z2’）：x2’=x2+Δx/2=x2

y2’=y2+Δy/2=y2+(y0’-y0)/2 z2’=z2+Δz/2=z2

（x3’，y3’，z3’）：x3’=x3+Δx/2=x3

y3’=y3+Δy/2=y3+(y0’-y0)/2 z3’=z3+Δz/2=z3

……

（xn’，yn’，zn’）：xn’=xn+Δx/2=x3

yn’=yn+Δy/2=yn+(y0’-y0)/2 zn’=zn+Δz/2=zn

即曲面锻件A的中心孔实际坐标值分别为：（x1，y1+(y0’-y0)/2，z1）、（x2，y2+(y0’-y0)/2，z2）、（x3，y3+(y0’-y0)/2 ，z3）、……、（xn，yn+(y0’-y0)/2 ，zn）

步骤四，电脑控制器将上述计算得到的中心孔实际坐标值输入至数控铣床，数控铣床根据输入的参数即可进行钻孔作业，因为对y方向的变化值即为锻件厚度的变化值进行了动态校正，提高了中心孔位置精度又保证了加工余量均匀。

在构成上述用于曲面锻件A钻取中心孔的夹持工装的结构中，

——为了便于压紧限位上模板21，上述按压杠杆32呈开口向下的L状的，按压杠杆32的支点a设置在机架1侧部的支撑柱31上，按压杠杆32的活动压杆321端部用于压紧上模板21的上表面，另一端部为按压扳手322，具有结构简洁，操作方便、动作灵敏的特点；

——优选地，上述支撑柱31的外侧设置限位台33，限位台33具有限位通孔331，按压扳手322向上摆动使上模板21与下模板22夹紧曲面锻件A后，限位通孔331内插入楔形块332阻挡按压扳手322向下回摆，使上模板21压紧曲面锻件A后定位，即限位台33可以提高上模板21的压紧力，避免夹持模板2松动造成中心孔位置偏差；

——为了增强工装的稳定性，构成上述按压杠杆32和支撑柱31组合数量为二套，分别设置在机架1的两侧，夹持模板2开合运行安全稳固，上模板21与下模板22夹持曲面锻件A更牢靠；

——进一步的，位于上述机架1的两侧的支撑柱31之间设置横向转轴326，按压杠杆32的支点a套装在横向转轴326上，按压杠杆32可以相对横向转轴326转动，即增强了支撑柱31与按压杠杆32组成的压杠结构的运行稳定性，对称的两套按压杠杆32对称施力，上模板21受到的按压力度更加均衡，曲面锻件A被夹持的更加牢靠，也提高了钻取中心孔时的精确性；

——优选地，上述上模板21由牵引机构驱动与下模板22相对运动，牵引机构包括设置在机架1底座11内的立柱51，立柱51与按压杠杆32位置对应，立柱51的端部设置横梁52，横梁52端部设置定滑轮53，相对支撑柱31之间的横向转轴326外部套装能够转动的绞线盘54，绞线盘54固定在横向转轴326上与其同步转动，绞线盘54内缠绕钢丝绳55，钢丝绳55张紧后一端绕过定滑轮53与上模板21连接，其另一端固定在绞线盘54内，即绞线盘54转动，带动通过定滑轮53上的钢丝绳55收缩，从而牵引上模板21进行开模运动，滑轮结构节省作用力，便于单人操作，上模板21运行更加顺畅；

——进一步地，上述横向转轴326的端部固定牵引手柄320，旋转牵引手柄320使位于横向转轴326内的绞线盘54旋转，绞线盘54内钢丝绳55收缩带动上模板21运动，牵引手柄320的端部设置由螺栓构成的锁定杆323，支撑柱31的下部设置滑动槽324，锁定杆323插入设置在滑动槽324内的环扣325内，即按压牵引手柄320带动横向转轴326转动，横向转轴326转动带动绞线盘54旋转，牵引手柄320上的锁定杆323插入设置在支撑柱31的下部的环扣325内即实现上模板21的定位，完成钻孔后夹持工装开模，及时将上模板21与下模板22分开后锁定，便于夹持模具内取放工件；

——上述底座11上设置一根或多根导向柱61，所述导向柱61贯穿设置在所述上模板21的导向孔62内，保证上模板21和下模板22运行定位精确，合模稳定，咬合规整，不会出现运动偏移；；

——如图3所示，上述的上模板21下表面固定了间隔分布多个按压模211，按压模211的表面与曲面锻件A的上表面轮廓一致，下模板22的上表面设置与曲面锻件A下表面轮廓一致的下模槽221，间隔分布的按压模211减少了与锻件曲面的接触面积，避免在夹持压紧时造成余量形变，同时该工装还具有冷校正的功能，从而加快了锻件曲面局部微量塑性变形速度，避免了残余应力的衰减和释放产生新的变形；

——优选地，上述按压模211、下模槽221分别与曲面锻件A的接触面设置凸起的夹块（23、23’），按压模夹块23与下模槽夹块23’的位置竖直对应B；

——相邻上述夹块（23、23’）之间形成凹槽（24、24’），凹槽（24、24’）的宽度、相邻按压模211的间距分别与曲面锻件A接触面的曲率半径成正比，经过该工装冷校正的曲面锻件A在使用、放置过程中或进行精加工时，不会因为残余应力的衰减和释放产生部分地恢复原来的变形和产生新的变形，因此，特别适用于对承受高负荷的工件和精密零件的曲面冷校正。

Claims (10)

1.一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：包括机架，设置在机架内的夹持模板，其中，所述夹持模板包括用于定位曲面锻件的下模板和上模板，所述下模板设置在所述机架的底座内，所述上模板通过按压杠杆与下模板夹持曲面锻件，所述上模板一侧或相对两侧设置与数控铣床的对刀棒配合检测的基准孔。

2.根据权利要求1所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：所述按压杠杆呈开口向下的L状的，所述按压杠杆的支点设置在所述机架侧部的支撑柱上，所述按压杠杆的活动压杆端部用于压紧所述上模板的上表面，另一端部为按压扳手。

3.根据权利要求2所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：所述支撑柱的外侧设置限位台，所述限位台具有限位通孔，所述按压扳手向上摆动使所述上模板与下模板夹紧曲面锻件后，所述限位通孔内插入楔形块阻挡所述按压扳手向下回摆，使所述上模板压紧曲面锻件后定位。

4.根据权利要求2所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：所述支撑柱和按压杠杆组合数量为2套，分别设置在所述机架的两侧。

5.根据权利要求4所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：位于所述机架的两侧的支撑柱之间设置横向转轴，所述按压杠杆的支点套装在所述横向转轴上。

6.根据权利要求4所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：所述上模板由牵引机构驱动与所述下模板相对运动，所述牵引机构包括设置在所述机架底座内的立柱，所述立柱与所述按压杠杆位置对应，所述立柱的端部设置横梁，所述横梁端部设置定滑轮，所述支撑柱之间的横向转轴外部套装能够转动的绞线盘，所述绞线盘内缠绕钢丝绳，所述钢丝绳张紧后一端绕过所述定滑轮与上模板连接，其另一端固定在所述绞线盘内。

7.根据权利要求6所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：所述横向转轴的端部固定牵引手柄，旋转所述牵引手柄使位于所述横向转轴内的绞线盘旋转，所述绞线盘内钢丝绳收缩带动上模板运动，所述牵引手柄的端部设置由螺栓构成的锁定杆，所述支撑柱的下部设置滑动槽，所述锁定杆插入设置在所述滑动槽内的环扣内，将所述上模板与下模板分开后定位。

8.根据权利要求1所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：所述底座上设置1根或多根导向柱，所述导向柱贯穿设置在所述上模板的导向孔内。

9.根据权利要求1所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：所述的上模板下表面固定了间隔分布多个按压模，所述按压模的表面与曲面锻件的上表面轮廓一致，所述下模板的上表面设置与曲面锻件下表面轮廓一致的下模槽。

10.根据权利要求9所述的一种用于曲面锻件钻取中心孔的夹持工装，其特征在于：所述按压模、下模槽分别与曲面锻件的接触面设置凸起的夹块，所述按压模夹块与下模槽夹块的位置竖直对应。