CN111421400A - 管状零件磨粒流夹具及使用方法 - Google Patents

管状零件磨粒流夹具及使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于金属零件提高表面粗糙度的技术领域，具体涉及一种管状零件磨粒流夹具及使用方法。其中，管状零件磨粒流夹具包括夹具固定装置、磨粒流加工夹具、零件固定连接装置；其中，所述的夹具固定装置包含上垫板、下垫板和垫板圆柱销。上垫板、下垫板采用垫板圆柱销与磨粒流加工夹具的腔体相连接，夹具固定装置用于将磨粒流加工设备与磨粒流加工夹具固定连接。

Description

管状零件磨粒流夹具及使用方法
技术领域
本发明属于金属零件提高表面粗糙度的技术领域，具体涉及一种管状零件磨粒流夹具及使用方法。
背景技术
管路的直径、形状、粗糙度对喷雾的形状、油粒的尺寸分部以及油类等液体损耗、颗粒排放有着较为重要的影响。管路内孔的精密加工是保证油路获得稳定性能的重要先决条件。针对所加工管路内径入口、出口孔径较小、内径形状不规则且有异性曲面，通过分析管路零件尺寸精度和粗糙度要求，使用传统的表面光整加工方法已经无法满足加工要求，但采用磨粒流作用的液体流动加工方式，并自制了磨粒流加工所需的工装，提供了使用了方法。
磨粒流加工是在压力的作用下，推动一种具有流动性的粘弹性流体磨料在工件表面流动，由流体磨料中的磨粒对工件表面进行微量切削的一种表面光整加工方法。磨粒流加工有诸多优点，其流体具有流动性能，可快速有效的对小孔、窄缝、异型曲面、型腔和交叉孔道等几何形状复杂的零件表面进行加工。
磨粒流加工的夹具是磨粒流加工的必备因素之一，夹具主要用于工件的固定，磨粒流加工通道的密封，而且可以引导并分配流体磨料到不同的支路，与工件表面形成合适的通道，对不能承受压紧力的工件起承受压紧的作用。
现有管状零件是在组合夹具或者简易夹具上进行试验，随着经验的不断积累，发现磨粒流夹具的夹持方式、固定位置和夹具的性能指标直接影响零件加工效果。例如，夹具使用材料的性能、零件和夹具连接的方式、零件固定的位置以及夹具密封方式都能直接影响管状零件的加工效果和使用寿命，夹具的连接方式会影响零件加工过程中的受力承载情况，极有可能让零件薄弱位置在加工中承受巨大外力，破坏零件自身的承载极限而造成不同程度的破坏，降低零件使用寿命，使整个产品性能受损，不但严重影响经济损失，而且还影响用户体验品质和使用效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种管状零件磨粒流夹具及使用方法，以解决现有技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案为：
一种管状零件磨粒流夹具包括夹具固定装置、磨粒流加工夹具、零件固定连接装置；其中，所述的夹具固定装置包含上垫板1、下垫板13和垫板圆柱销19。上垫板1、下垫板13采用垫板圆柱销19与磨粒流加工夹具的腔体相连接，夹具固定装置用于将磨粒流加工设备与磨粒流加工夹具固定连接。
所述的磨粒流加工夹具包含上盖板2、橡胶环3、第一弯管4、第二弯管5、立柱7、圆筒11、下盖板12、螺钉18和O型密封圈20；所述的上盖板2、下盖板12和圆筒11组成了磨粒流加工夹具的壳体，其中上盖板2形成磨粒流加工夹具顶部的壳体，是磨料进出口的分界面；下盖板12形成磨粒流加工夹具底部的壳体，是磨料进出口的分界面；圆筒11形成磨粒流加工夹具四周的壳体，起到保护磨粒流管路和连接上盖板2、下盖板12的作用；所述的第一弯管4和第二弯管5设置于磨粒流加工夹具中的两侧，第一弯管4和第二弯管5的下端与下盖板12连接，下盖板12与第一弯管4和第二弯管5连接处设置有进出孔，第一弯管4和第二弯管5的下端与下盖板12之间设置有橡胶环3，用于密封保护；第一弯管4和第二弯管5上端用于与管状零件的两端连接，第一弯管4和第二弯管5上端开口处设置有O型密封圈20，用于管状零件与弯管之间的密封保护作用；上盖板2的中央设置有进出孔，该进出孔处设置有橡胶环3用于与管状零件的上端开口连接，起密封保护作用。
所述的立柱7通过螺钉18固定在下盖板12上，上垫板1、上盖板2开设有定位孔，立柱7的上端端头插入上垫板1和上盖板2的定位孔，配合垫板圆柱销19实现上盖板2、下盖板12与上垫板1、下垫板13的定位。
零件固定连接装置包括V型块6、斜楔8、导座9、挡板10、压紧螺钉14、阶形螺钉21和压簧22；所述的导座9设置于下盖板12上，位于下盖板12中部，导座9与下盖板12间通过圆柱销定位，并通过螺钉连接固定，导座9为管状零件提供基础支撑作用；所述的斜楔8设置于导座9上方，位于V型块6和导座9之间，V型块6通过阶形螺钉21和压簧22与导座9连接于和导座9上方；挡板10通过螺钉固定连接于导座9侧壁上，压紧螺钉14穿过挡板10，与斜楔8相接触，通过压紧螺钉14调节斜楔8位置，用于控制V型块6的在磨粒流加工夹具中的垂直位置。
进一步地，第一弯管4和第二弯管5与管状零件通过垫圈23、螺母24配合螺栓连接。
另一方面，本发明提供了一种用于管状零件提高内腔表面粗糙度的磨粒流的方法，其使用上述的管状零件磨粒流夹具，包括以下步骤：
1、测算，根据磨料的选择、所加工材料、所要达到的表面粗糙度，确定控制磨料在管状零件磨粒流夹具的流速和反复循环次数；
2、模拟，利用三维绘图软件模拟管状零件磨粒流夹具的安装，绘制管状零件和管状零件磨粒流夹具装配图，确认工装设计的合理性；
3、安装，在生产现场，按照管状零件磨粒流夹具安装图，将管状零件磨粒流夹具使用螺栓和圆柱销与机床固定；
4、将上垫板1、下垫板13用垫板圆柱销19与磨粒流加工夹具的腔体相连接；将管状零件安装在V型块6上，保证管状零件与第一弯管4、第二弯管5安装后同轴；O型密封圈20保证弯管与管状零件的整体密封性；使用螺栓、螺母24将管状零件两端与第一弯管4和第二弯管5连接，形成磨料通过所需的管路通道；通过压紧螺钉14调节斜楔8位置；用于控制V型块6在磨粒流加工夹具中的垂直位置，通过阶形螺钉21和压簧22将V型块6和导座9连接一起，以限定管状零件位置；进行磨粒流加工。
本发明的效果和益处是：
本发明提供的管状零件磨粒流夹具及使用方法可以用于批产零件的加工，工装材料所用铝合金材料制造，既能提高加工质量及效率，又能防止加工工艺本身形成的表面损伤和残余应力，同时降低了工装的制造成本。按照本发明提供的管状零件磨粒流夹具的使用方法，可以提高管状零件内形表面粗糙度要求，可快速有效的对小孔、窄缝、异型曲面、型腔和交叉孔道等几何形状复杂的零件表面进行加工，由于磨料具有切削性，磨粒流加工方法可以完成普通光整方法无法加工到的盲区。使用该工装进行适当调整便可同时对一个或者多个工件的单一或者多个表面进行加工，在保持原有几何尺寸的情况下，光整效率较高，可取代传统手工光整作业，并保证产品加工的一致性。工装具有良好的安装工艺性，使用操作简单，通用性较强，使用寿命高，降低了管状零件的制造成本。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的管状零件磨粒流夹具的主视图。
图2为本发明实施例中提供的管状零件磨粒流夹具的侧视图。
图3为管状零件的结构示意图。
图中：1上垫板；2上盖板；3橡胶环；4第一弯管；5第二弯管；6V型块；7立柱；8斜楔；9导座；10挡板；11圆筒；12下盖板；13下垫板；14压紧螺钉；18螺钉；19垫板圆柱销；20O型密封圈；21阶形螺钉；22压簧；23垫圈；24螺母。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
应当了解，所附附图并非按比例地绘制，而仅是为了说明本发明的基本原理的各种特征的适当简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。
在所附多个附图中，同样的或等同的部件(元素)以相同的附图标记标引。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
图1为本发明实施例中提供的管状零件磨粒流夹具的主视图。图2为本发明实施例中提供的管状零件磨粒流夹具的侧视图。参见图1和图2，在本实施例中，管状零件磨粒流夹具包括夹具固定装置、磨粒流加工夹具、零件固定连接装置。
其中，夹具固定装置包含上垫板1、下垫板13和垫板圆柱销19。上垫板1、下垫板13采用垫板圆柱销19与磨粒流加工夹具的腔体相连接，夹具固定装置用于将磨粒流加工设备与磨粒流加工夹具固定连接。具体地，上垫板1的上端连接磨粒流加工设备，下端连接磨粒流加工夹具，起到承上启下的作用；同样地，下垫板13的下端连接磨粒流加工设备，上端连接磨粒流加工夹具，起到承上启下的作用。
磨粒流加工夹具包含上盖板2、橡胶环3、第一弯管4、第二弯管5、立柱7、圆筒11、圆柱销17、下盖板12、螺钉18和O型密封圈20。
上盖板2、下盖板12和圆筒11组成了磨粒流加工夹具的壳体，其中上盖板2形成磨粒流加工夹具顶部的壳体，是磨料进出口的分界面；下盖板12形成磨粒流加工夹具底部的壳体，是磨料进出口的分界面；圆筒11形成磨粒流加工夹具四周的壳体，起到保护磨粒流管路和连接上盖板2、下盖板12的作用。
上盖板2和下盖板12根据零件结构分别设置了加工所使用磨料流动过程中的进出孔，便于磨料加工过程中的流动。第一弯管4、第二弯管5搭建了磨料加工过程中所需的管路通道。第一弯管4和第二弯管5设置于磨粒流加工夹具中的两侧，第一弯管4和第二弯管5的下端与下盖板12连接，下盖板12与第一弯管4和第二弯管5连接处设置有进出孔，第一弯管4和第二弯管5的下端与下盖板12之间设置有橡胶环3，用于密封保护。第一弯管4和第二弯管5上端用于与管状零件的两端连接，第一弯管4和第二弯管5上端开口处设置有O型密封圈20，用于管状零件与弯管之间的密封保护作用。第一弯管4和第二弯管5与管状零件通过垫圈23、螺母24配合螺栓连接，其中垫圈23为螺母24固定起到缓冲作用。上盖板2的中央设置有进出孔，该进出孔处设置有橡胶环3用于与管状零件的上端开口连接，起密封保护作用。
立柱7通过螺钉18固定在下盖板12上，上垫板1、上盖板2开设有定位孔，立柱7的上端端头插入上垫板1和上盖板2的定位孔，以使上垫板1、上盖板2定位。同时，采用圆柱销将上垫板1和上盖板2连接，通过立柱7与圆柱销从而实现了上、下盖板与垫板的定位。
零件固定连接装置包括V型块6、斜楔8、导座9、挡板10、压紧螺钉14、阶形螺钉21和压簧22。其中，导座9设置于下盖板12上，位于下盖板12中部，导座9与下盖板12间通过圆柱销定位，并通过螺钉连接固定，导座9为待加工的管状零件提供基础支撑作用。斜楔8设置于导座9上方，位于V型块6和导座9之间；挡板10通过螺钉固定连接于导座9侧壁上，压紧螺钉14穿过挡板10，与斜楔8相接触，使用挡板10将压紧螺钉14进行固定，通过压紧螺钉14调节斜楔8位置，用于控制V型块6的在磨粒流加工夹具中的垂直位置，适用一定范围直径内管状零件。通过阶形螺钉21和压簧22将V型块6和导座9连接，V型块6根据所加工管状零件结构进行设计，用于限定零件位置，V型块6为模块化设计可根据零件进行调换。压簧22起到连接缓冲作用。
一种用于管状零件提高内腔表面粗糙度的磨粒流的方法，其使用管状零件磨粒流夹具，包括以下步骤：
1、测算，通过对磨料的选择以及所加工材料和所要达到的表面粗糙度使用专业知识计算，确定控制磨料在磨粒流工装的流速和反复循环次数，从而达到提高管状零件提高表面粗糙度的工艺方法；
2、模拟，利用三维绘图软件模拟磨粒流工装的安装，绘制管状零件和夹具装配图，确认工装设计的合理性；
3、安装，在生产现场，按照磨粒流工装安装图将工装使用螺栓和圆柱销在指定的位置将工装与机床固定；
4、将上垫板1、下垫板13用垫板圆柱销19与磨粒流加工夹具的腔体相连接。不仅起到了过渡连接作用，同时避免了机床与工装的直接接触，还起到了保护磨粒流工装的作用。将管状零件安装在V型块6上，保证管状零件与第一弯管4、第二弯管5安装后同轴，O型密封圈20保证弯管与管状零件的整体密封性，使用螺栓、螺母24连接弯管和管状零件，形成磨料通过所需的管路通道。通过压紧螺钉14调节斜楔8位置，用于控制V型块6在磨粒流加工夹具中的垂直位置，通过阶形螺钉21和压簧22将V型块6和导座9连接一起，V型块6根据所加工管状零件结构进行设计，用于限定零件位置，V型块6为模块化设计可根据零件进行调换。这样设计的好处在于此套工装可适用一定范围直径内管状零件。如更换V型块6的形状使所加工的零件直径范围扩大。
可见，本工装能够满足一定直径范围内的不同零件加工要求，可调节V型块和第一弯管4、第二弯管5的接头达到加工一定范围内直径的零件。
以上示例性实施方式所呈现的描述仅用以说明本发明的技术方案，并不想要成为毫无遗漏的，也不想要把本发明限制为所描述的精确形式。显然，本领域的普通技术人员根据上述教导做出很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员便于理解、实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的保护范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (3)

1.一种管状零件磨粒流夹具，其特征在于，所述的管状零件磨粒流夹具包括夹具固定装置、磨粒流加工夹具和零件固定连接装置；其中，
所述的夹具固定装置包含上垫板(1)、下垫板(13)和垫板圆柱销(19)；上垫板(1)、下垫板(13)采用垫板圆柱销(19)与磨粒流加工夹具的腔体相连接，夹具固定装置用于将磨粒流加工设备与磨粒流加工夹具固定连接；
所述的磨粒流加工夹具包含上盖板(2)、橡胶环(3)、第一弯管(4)、第二弯管(5)、立柱(7)、圆筒(11)、下盖板(12)、螺钉(18)和O型密封圈(20)；所述的上盖板(2)、下盖板(12)和圆筒(11)组成了磨粒流加工夹具的壳体，其中上盖板(2)形成磨粒流加工夹具顶部的壳体，是磨料进出口的分界面；下盖板(12)形成磨粒流加工夹具底部的壳体，是磨料进出口的分界面；圆筒(11)形成磨粒流加工夹具四周的壳体，起到保护磨粒流管路和连接上盖板(2)、下盖板(12)的作用；所述的第一弯管(4)和第二弯管(5)设置于磨粒流加工夹具中的两侧，第一弯管(4)和第二弯管(5)的下端与下盖板(12)连接，下盖板(12)与第一弯管(4)和第二弯管(5)连接处设置有进出孔，第一弯管(4)和第二弯管(5)的下端与下盖板(12)之间设置有橡胶环(3)，用于密封保护；第一弯管(4)和第二弯管(5)上端用于与管状零件的两端连接，第一弯管(4)和第二弯管(5)上端开口处设置有O型密封圈(20)，用于管状零件与弯管之间的密封保护作用；上盖板(2)的中央设置有进出孔，该进出孔处设置有橡胶环(3)用于与管状零件的上端开口连接，起密封保护作用；
所述的立柱(7)通过螺钉(18)固定在下盖板(12)上，上垫板(1)、上盖板(2)开设有定位孔，立柱(7)的上端端头插入上垫板(1)和上盖板(2)的定位孔，配合垫板圆柱销(19)实现上盖板(2)、下盖板(12)与上垫板(1)、下垫板(13)的定位；
所述的零件固定连接装置包括V型块(6)、斜楔(8)、导座(9)、挡板(10)、压紧螺钉(14)、阶形螺钉(21)和压簧(22)；所述的导座(9)设置于下盖板(12)上，位于下盖板(12)中部，导座(9)与下盖板(12)间通过圆柱销定位，并通过螺钉连接固定，导座(9)为管状零件提供基础支撑作用；所述的斜楔(8)设置于导座(9)上方，位于V型块(6)和导座(9)之间，V型块(6)通过阶形螺钉(21)和压簧(22)与导座(9)连接于和导座(9)上方；挡板(10)通过螺钉固定连接于导座(9)侧壁上，压紧螺钉(14)穿过挡板(10)，与斜楔(8)相接触，通过压紧螺钉(14)调节斜楔(8)位置，用于控制V型块(6)的在磨粒流加工夹具中的垂直位置。
2.根据权利要求1所述的管状零件磨粒流夹具，其特征在于，所述的第一弯管(4)和第二弯管(5)与管状零件通过垫圈(23)、螺母(24)配合螺栓连接。
3.一种用于管状零件提高内腔表面粗糙度的磨粒流的方法，其特征在于，其使用权利要求1或2所述的管状零件磨粒流夹具，包括以下步骤：
1)测算，根据磨料的选择、所加工材料、所要达到的表面粗糙度，确定控制磨料在管状零件磨粒流夹具的流速和反复循环次数；
2)模拟，利用三维绘图软件模拟管状零件磨粒流夹具的安装，绘制管状零件和管状零件磨粒流夹具装配图，确认工装设计的合理性；
3)安装，在生产现场，按照管状零件磨粒流夹具安装图，将管状零件磨粒流夹具使用螺栓和圆柱销与机床固定；
4)将上垫板(1)、下垫板(13)用垫板圆柱销(19)与磨粒流加工夹具的腔体相连接；将管状零件安装在V型块(6)上，保证管状零件与第一弯管(4)、第二弯管(5)安装后同轴；O型密封圈(20)保证弯管与管状零件的整体密封性；使用螺栓、螺母(24)将管状零件两端与第一弯管(4)和第二弯管(5)连接，形成磨料通过所需的管路通道；通过压紧螺钉(14)调节斜楔(8)位置；用于控制V型块(6)在磨粒流加工夹具中的垂直位置，通过阶形螺钉(21)和压簧(22)将V型块(6)和导座(9)连接一起，以限定管状零件位置；进行磨粒流加工。
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