CN111482825A - 加工零件的固定装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种加工固定装置，其配置为固定毛坯零件，该毛坯零件具有零件内圆周表面和外圆周表面、与零件第二轴向面相对的零件第一轴向面以及从零件第二轴向表面向内并朝向第一轴向表面延伸的至少两个螺纹零件开口。加工固定装置包括环形主体，其尺寸设计为可设置在加工台的托盘上，并且具有包括基本平坦的环形表面部分的上表面、相对的下表面和在上表面和下表面之间延伸的至少两个通孔。至少两个紧固件至少部分地设置在至少两个通孔中的单独一个内，使得至少两个紧固件从上表面向上突出，并且至少两个紧固件配置成与至少两个零件开口中的单独一个螺纹接合，以将零件第二面可移除地夹紧在主体平坦表面部分上。

Description

加工零件的固定装置及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于使用诸如加工、铣削、钻孔、车削和镗孔之类的各种过程来制造零件的固定装置以及将该固定装置用于各种制造过程的方法。更特别地，该固定装置固定待处理的毛坯零件或其他零件，允许毛坯零件被加工而不会产生通常由诸如卡盘钳口等夹具传递至毛坯零件的外力所引起的不良质量问题，并允许无阻碍地加工通常由夹具和/或卡盘钳口上部阻塞的毛坯零件部分。

背景技术

处理毛坯零件以使其符合所需规格的常规方式需要使用卡盘钳口或夹具来保持该零件，同时对它进行各种处理，比如铣削、钻孔和其他加工。夹具和钳口不仅会阻塞待加工零件的大部分区域，而且还会对毛坯零件的外表面或直径(以下简称“OD”)和/或内表面或直径(以下简称“ID”)施加很大的压力。否则，毛坯零件将无法固定，甚至可能从加工设备中排出。不幸的是，钳口压力通过零件施加不希望的力，并且该力致使零件不圆，导致铣削过程中出现质量问题。例如，钳口将径向或/和轴向力传递到毛坯零件，这些力的应力导致毛坯零件的圆度和平面度问题，并降低铣削和切削质量以及精度。

发明内容

本发明通过将毛坯零件固定到足够平坦的固定装置上而使毛坯零件在制造过程中移动，从而消除了卡盘、卡盘钳口和其他类型夹紧的不良质量问题。使用固定装置代替卡盘钳口或夹具允许毛坯零件保持自由状态，而没有卡盘钳口的不良力及相关的质量问题。另外，加工可以在毛坯零件的内部、外部及下表面的一部分上自由且无阻碍地进行，而这些部分否则会受到卡盘钳口的阻碍或阻塞。

本发明的一方面是一种加工固定装置，其配置为固定毛坯零件，毛坯零件具有零件内圆周表面和外圆周表面、与零件第二轴向面相对的零件第一轴向面以及从零件第二轴向面向内并朝向第一轴向面延伸的至少两个螺纹零件开口。固定装置包括：主体，其尺寸设计为可设置在加工台的托盘上，并且具有包括基本平坦的环形表面部分的上表面、相对的下表面和在上表面和下表面之间延伸的至少两个通孔；以及至少两个紧固件，每个至少部分地设置在至少两个通孔中的单独一个内，使得至少两个紧固件从上表面向上突出，并且至少两个紧固件配置成与至少两个零件开口中的单独一个螺纹接合，以将零件第二面可移除地夹紧在主体平坦表面部分上。

在本发明的另一方面，基本平坦的环形表面部分具有0.0002±0.00005英寸之间的平坦度。

在本发明的另一方面，固定装置的主体具有中心线，并且至少两个通孔在第一直径处与中心线基本等距地定位。而且，至少两个通孔可以是第一组通孔，并且固定装置主体还可包括第二组至少两个通孔，第二组至少两个通孔在第二直径处与中心线等距地定位，第二直径大于第一直径。另外，至少两个通孔可以包括在第一直径处绕中心线周向间隔开的四个通孔。

在本发明的另一方面，至少两个通孔中的每一个都具有从主体下表面并朝向主体上表面延伸的沉孔部分，沉孔部分包括环形肩部表面；并且至少两个紧固件中的每一个包括螺纹杆，该杆可与两个零件开口中的单独一个接合并且具有两个相对的轴向端部，以及头部，其与杆轴向端部之一连接并且当螺纹杆与零件开口接合时可设置在一个通孔的沉孔肩部部分上。

在本发明的另一方面，固定装置主体具有中心线，并且固定装置还包括内圆周表面，其绕中心线并且在上表面和下表面之间轴向地延伸，以便限定中心孔，使得固定装置配置成用于加工零件内圆周表面。而且，中心孔可包括从主体上表面轴向向内延伸的沉孔部分。

在本发明的另一方面，主体的尺寸设计成可放置在机器的托盘上，并且主体还包括在主体的上表面和下表面之间延伸的至少两个安装孔，以及至少两个安装紧固件，每个设置在安装孔的单独一个内并且可与托盘接合，以将主体与托盘可移除地联接。

本发明的另一方面包括一种加工环形毛坯零件的方法，毛坯零件包括零件内圆周表面和外圆周表面、与零件第二轴向面相对的零件第一轴向面。该方法包括以下步骤：提供固定装置，其包括环形主体，该主体具有固定装置上轴向面，该固定装置上轴向面具有基本平坦部分并且与固定装置下轴向面相对，以及至少两个通孔，其从固定装置上轴向面向内延伸穿过固定装置下轴向面，至少两个通孔包括位于隔开第一距离的第一孔和第二孔；处理零件第二轴向面，使得零件第二轴向面基本平坦；在零件第二轴向面中形成至少两个零件开口，其包括从零件第二轴向面朝向第一轴向面延伸的第一零件开口和第二零件开口，第一和第二零件开口位于隔开所述第一距离；将零件第二轴向面放置在固定装置上轴向面上，使得第一零件开口与第一孔对齐且第二零件开口与第二孔对齐，并且零件第二轴向面在固定装置上轴向面的基本平坦部分上；提供至少两个零件紧固件，其包括可设置在第一零件孔中并且可与第一零件开口接合的第一零件紧固件和可设置在第二零件孔中并且可与第二零件开口接合的第二零件紧固件；以及加工零件内圆周表面、零件外圆周表面、零件第一轴向面或零件第二轴向面中的至少一个。

在本发明的另一方面，该方法还包括：将第一零件紧固件至少部分地插入第一孔，并且将第二零件紧固件至少部分地插入第二孔；以及推进第一和第二零件紧固件，使得第一零件紧固件螺纹接合第一零件开口，并且第二零件紧固件螺纹接合第二零件开口，并且将主体上轴向面的基本平坦部分夹紧到零件下轴向面，使得固定装置和毛坯零件形成单元。

在本发明的另一方面，提供固定装置的步骤还包括在固定装置主体中提供至少两个固定装置孔，并且至少两个固定装置孔是从上轴向面延伸穿过下轴向面的通孔，并且第一固定装置孔和第二固定装置孔位于隔开第二距离。

在本发明的另一方面，加工毛坯零件的方法还可包括以下步骤：提供具有至少两个螺纹固定装置开口的托盘，固定装置开口包括位于隔开第二距离的第一固定装置开口和第二固定装置开口；将单元放置在托盘上，使得固定装置下轴向面接触托盘，并且第一固定装置孔与第一固定装置开口对齐，第二固定装置孔与第二固定装置开口对齐；提供至少两个固定装置紧固件，其包括第一固定装置紧固件和第二固定装置紧固件；将第一固定装置紧固件插入第一固定装置孔，将第二固定装置紧固件插入第二固定装置孔；以及推进第一和第二固定装置紧固件，使得第一固定装置紧固件螺纹接合第一固定装置开口且第二固定装置紧固件螺纹接合第二固定装置开口，并且主体的固定装置下轴向面夹紧到托盘。

在本发明的另一方面，至少两个通孔中的每一个具有从下轴向面并朝向上轴向面延伸的沉孔部分，沉孔部分包括环形肩部表面，提供包括第一和第二零件紧固件的至少两个零件紧固件还包括提供第一和第二螺纹杆，杆可与两个零件开口中的单独一个接合并且具有两个相对的轴向端部，以及头部，其与杆轴向端部之一连接并且当螺纹杆与零件开口接合时可设置在一个通孔的沉孔肩部部分上。

在本发明的另一方面，提供固定装置的步骤还包括：向固定装置提供具有中心线的环形主体，并且至少两个通孔是位于距中心线第一直径的第一组通孔，以及在固定装置主体中提供第二组至少两个通孔，第二组至少两个通孔在第二直径处与中心线等距地定位，第二直径大于第一直径。

在另一实施例中，提供固定装置的步骤可以进一步包括：为固定装置提供具有中心线的环形主体；以及提供至少两个通孔包括提供在第一直径处绕中心线周向间隔开的四个通孔。

在另一实施例中，提供固定装置的步骤可以进一步包括：为固定装置提供具有中心线的环形主体；以及在固定装置主体中提供内圆周表面，该内圆周表面绕中心线并且在上表面和下表面之间轴向地延伸，从而限定中心孔，使得固定装置配置成用于加工零件内圆周表面。另外，提供内圆周表面的步骤可包括提供内周表面，以限定从主体上表面轴向向内延伸的沉孔部分。

在本发明的另一方面，提供固定装置的步骤可以进一步包括：为固定装置提供基本平坦的固定装置下轴向表面，并且固定装置上轴向表面和固定装置下轴向表面基本彼此平行。

本发明的另一方面是一种制造组件，包括：固定装置，其尺寸设计成可设置在加工台上，该固定装置包括环形主体，其具有内圆周表面和外圆周表面、与主体第二轴向面相对的主体上轴向面、主体上轴向面上的基本平坦部分以及从主体上轴向面向内并朝向主体下轴向面延伸的至少两个通孔；环形毛坯零件，其尺寸设计成可设置在固定装置上，该环形毛坯包括零件内圆周表面和外圆周表面、与基本平坦的零件第二轴向面相对的零件第一轴向面以及从零件第二轴向面向内并朝向第一轴向面延伸的至少两个零件螺纹开口；以及至少两个紧固件，每个至少部分地设置在至少两个通孔中的单独一个内，使得至少两个紧固件从主体上轴向面向上突出，并且与至少两个零件开口中的单独一个螺纹接合，使得零件第二面可移除地夹紧在主体上轴向面的平坦部分上。

在另一实施例中，主体上轴向表面上的基本平坦表面部分和零件第一轴向面具有约0.0002±0.00005英寸的平坦度。

在本发明的另一方面，该组件还包括在主体的上表面和下表面之间延伸的至少两个安装孔；以及至少两个安装紧固件，每个设置在安装孔中的单独一个内并且与加工台可移除地接合。

附图说明

当结合附图阅读时，将更好地理解前述发明内容以及对本发明的优选实施例的详细描述。为了说明本发明，在示意性的附图中示出了目前优选的实施例。然而，应当理解，本发明不限于所示的精确布置和手段。在附图中：

图1是固定装置的优选实施例的俯视图，示出了环形圈，其具有用于将毛坯零件固定到固定装置上的孔和用于将固定装置固定到铣床上的孔；

图2是沿着图1的线A-A的固定装置的横截面侧视图。

图3A-C是沿着图1的线A-A的固定装置的替代实施例的横截面侧视图；

图4A描绘了图1中的实施例沿线B-B的横截面侧视图；

图4B描绘了图1中的实施例沿线B-B的横截面侧视图的替代实施例；

图5A-5F是图1的固定装置的形状的替代实施例的俯视图；以及

图6是使用图1-3A-C中的固定装置的方法的流程图。

具体实施方式

在以下描述中使用某些术语只是为了方便，而不是限制。词语“内”、“向内”和“外”、“向外”分别是指朝向和背离所描述元件的指定中心线或几何中心的方向，具体含义从描述的上下文容易理解。而且，如本文所用，词语“连接”或“联接”分别旨在包括一体形成的构件、两个不同构件之间的直接连接而其间没有任何其他构件以及一个或多个其他构件介于其间的构件之间的间接连接。术语“平坦”和“平坦度”是指制造或铣削的零件的相对平坦度，并且可以在本文中互换使用。该术语包括上面具体提到的词、其派生词以及类似含义的词。

现在详细参考附图，其中，在整个附图中使用相同的数字表示相同的元件。在图1-2中，示出了固定装置10的优选实施例，毛坯零件60在制造或加工过程中可以通过诸如数控(NC)、计算机数控机床(CNC)、铣床、机器人切割机之类的设备和/或执行切割、蚀刻、铣削、钻孔路线和/或制造等的其他设备固定在该固定装置10上。在该实施例中，固定装置10基本上包括围绕中心线或轴线C和中心开口37的环形圈15、用于与相应多个零件紧固件70一起使用的多个零件孔42以及用于与多个相应固定装置紧固件80一起使用的多个固定装置孔45。另外，固定装置10具有上面20，该上面20的部分21具有足以连接至毛坯零件60的平坦度。如图2所示，毛坯零件60邻接或直接接触毛坯零件紧固件70并与其一起固定至固定装置10的上表面20的部分21。

优选的实施例在图1、2和3A-C中示出为固定装置10，其连接到环形圈状毛坯零件上，用于加工成环密封件或轴承，以用于各种工业机械，比如压缩机、飞机或其他发动机、风车、采矿设备、汽车零件等。当适当地定位并连接到固定装置10时，毛坯零件60可以整体加工在零件内圆周面63、零件外圆周面61、零件上轴向面62和/或零件下轴向面64的一部分上。

如图1-2所示，环形圈状固定装置10具有与下面27相对的上面20和与内部面30相对的周边面25。上面20和下面27是环形的并且从中心线C径向或向外延伸。而且，上面20和下面27基本彼此平行。在优选实施例中，例如，上面20和下面27在0.0005±0.0001英寸的范围内彼此平行。基于要加工的零件的尺寸和类型，可以预见的是上面20和下面27可以或多或少地彼此平行。

上面20或其至少一部分具有足够的平坦度，以确保毛坯零件60可以连接至固定装置10而不会被迫顺应上面20的相对不均匀部分。如果上面20的零件下轴向面64所处的部分不均匀或缺乏必要的平坦度，则表面20将在毛坯零件60和下面20之间包含一些比其他相对较高的接触点。然后，当将毛坯零件固定到固定装置10上时，可能迫使其改变形状或在不均匀的上面20周围弯曲。在加工并将毛坯零件从固定装置10上取下之后，毛坯零件恢复其原始形状，但是由于缺乏上表面20的平坦度，毛坯零件的加工不准确。另外，上面20的相对较高部分与零件下面64之间的不均匀接触将导致不均匀力传递到毛坯零件60。

结果，与毛坯零件60接触的上面20或其部分21的平坦度应足以允许毛坯零件或毛坯零件60固定至固定装置10，从而其处于自然或静止位置，即不被迫容纳相对较高和较低的表面部分。在涉及用于飞机发动机和其他类似尺寸应用如汽车工业中的应用的密封件和轴承的优选实施例中，上表面20的平坦度为0.0002±0.0005英寸。本领域普通技术人员可以考虑毛坯零件60的特征，比如尺寸、形状和组成以及要执行的处理的类型，以确定所需的平坦度。可以预见的是，加工相对较大的轴承可能需要上面20上的较小平坦度。

固定装置10的下面27还具有足够的平坦度，以允许固定装置连接至托盘55或其他加工设备以及毛坯零件60并保持其自然或静止位置。在优选实施例中，下面27的平坦度为0.0002±0.0005英寸。还可以预见，下面27的所需平坦度可以基于诸如尺寸、形状及要执行的加工的类型等因素而改变。

在优选实施例中，部分21示出为形状类似于固定装置10的环形区域。在其他实施例中，可以设想的是，部分21可以具有基于要加工的各种零件的尺寸和形状所必需的其他形状和形式。

多个零件紧固件70是本发明的另一方面，其消除了在处理过程中传递至毛坯零件60的力。如图2所示，零件紧固件70连接到固定装置10并从固定装置10的上面20延伸，使得每个零件紧固件70的一部分65可接合或装配到作为零件60的平坦表面的零件下面64中。多个零件紧固件70仅接合毛坯零件60的下表面64，并确保毛坯零件以足够的平坦度搁置或连接到上表面20，从而允许两个平坦表面配合。结果，压力的分布均匀，这与毛坯零件60处于其自由状态相当。这也允许零件60在内圆周面或ID63、外圆周面或OD61及上轴向面62上加工，而没有卡盘钳口的干扰或阻碍和施加到ID63和/或OD61的由卡盘钳口或夹具施加到毛坯零件60中的负力。

代替常规的卡盘或其他夹紧系统，使用固定装置10来处理和制造零件具有许多益处。零件可以比利用常规卡盘制造得更圆、更平坦。例如，与常规卡盘(即0.001英寸)的跳动和圆度相比，使用固定装置可以实现关于跳动和圆度的相对更严格的加工公差(即0.0001英寸)。此外，与标准卡盘相比，加工可以更快地进行，因为可以在一个处理步骤中加工与基准同心的多个特征，比如基准腔、扇形和孔，而不是由于重新定位毛坯零件而使用多个步骤以避免卡盘钳口。而且，不管零件的形状如何，都可以在毛坯零件上结合并使用相对更多的处理操作。

周边或圆周面25连接到上面20和下面27的径向最外部分，并分别形成上周边边缘83和下周边边缘85。如图1和2所示，内部表面30围绕中心孔或开口37，并且内部表面连接分别形成内部边缘86、89的上面20和下面27的径向最内部分。在优选实施例中，内部表面30具有阶梯状的横截面，因此下内部边缘89到中心线C的距离和/或半径比从上内部边缘到中心线C的距离和/或半径相对较短。这种关系转化为下内部边缘89的总长度或圆周长度相对小于上内部边缘86的总长度或圆周长度。

如图1所示，固定装置10具有四组或多个零件孔42。每组位于固定装置10的不同象限中，并且每组包括从上面20延伸穿过下面27的孔A-H。每组中的零件孔42布置成使得从每个孔42到中心线C的距离变化或不相等。这允许固定装置10容纳具有各种尺寸和形状的毛坯零件。如图所示，到每个孔42的中心线C之间的距离随着字母表的每个添加字母而增加。例如，从中心线C到孔B的距离相对大于从中心线C到孔A的距离，从中心线C到孔C的距离相对大于从中心线C到孔B的距离，依此类推。如图1所示，孔42的位置是零件孔42的一种可能布置的示例。设想或多或少的其他数量的开口42和位置，并且可以基于各种考虑比如毛坯零件60的类型和尺寸以及要进行的加工来设计。例如，可以想到的是，固定装置10可以使用少至单个零件开口42或双零件开口42。在本发明的另一实施例中，可以存在至少两组零件孔42，并且每组至少具有与中心线C之间的距离为x的第一零件孔42和与中心线C之间的距离为y的第二零件孔42。

如图1所示，固定装置孔45间隔开约90度，与中心线C等距且距中心线C比零件开口42相对更远。固定装置孔45可用于将固定装置10固定到固定点，比如托盘55或其他移动制造设备，固定装置10可以通过各种加工过程比如钻孔、铣削等在其上移动。可替代地，固定装置10可以直接连接至固定或单个制造设备以进行处理而无需固定到托盘或其他移动载体上。虽然图1描绘了在特定位置处的四个固定装置开口45，但设想的是，根据不同类型的零件加工或铣削以及固定装置可以连接到的不同设备的需要，或多或少的固定装置开口45可以在不同的位置处使用并且可以放置在固定装置10中。

图2示出了沿着线A-A的图1的横截面侧视图，包括固定至固定装置10的毛坯零件60，其被固定到托盘55用于制造诸如环密封件或轴承环的零件。横截面侧视图提供了零件孔42和固定装置孔45以及相应的零件和固定装置紧固件70、80的详细视图。如图所示，零件孔42和固定装置孔45是沉孔或阶梯状通孔，其形成为允许零件紧固件70和固定装置紧固件80分别完全穿过固定装置10。零件孔42和固定装置开口45分别与毛坯零件60中的盲孔或开口65和托盘55中的盲孔或开口75共线或邻接。相应开口42和45的沉孔部分72和82允许相应的紧固件70、80一旦完全插入就保持与插入紧固件的表面20、27齐平或平齐。另外，在完全插入时，毛坯零件紧固件70构造成延伸超过上面20，使得部分70a通过盲孔或开口65接合、装配到固定装置10或将其连接到毛坯零件。而且，在完全插入时，固定装置紧固件80的部分80a延伸超过下面27进入托盘55的盲孔或开口75。部分80a允许固定装置10连接到托盘55。

如图3c所示，固定装置上面20和下面27之间的距离等于高度W1。尽管设想了其他布置，但紧固件70和80比W1更长。增加的长度允许紧固件70、80延伸超过上面20和下面27。

尽管其他紧固件系统或配置也是可能的，但零件和固定装置紧固件70和80带有螺纹，零件和固定装置孔42、45是沉孔或阶梯通孔，它们相互螺纹连接以容纳紧固件70和80。另外，还可以使用用于孔42、45的其他结构(例如埋头孔或通孔)以及紧固件70和80的类型。适用的螺纹紧固件的一些示例可以包括与选定类型的孔42、45的形状和螺纹相对应的各种螺栓或螺钉。还应注意，孔42、45和紧固件70、80被多次讨论，但可以有一个至任意数量的开口42、45和相应的紧固件70、80。

图2还描绘了具有相对位置的零件孔42和固定装置孔45。例如，零件孔42的沉孔72在下面27上具有沉孔44，并且向上和/或轴向延伸穿过固定装置10，在上表面20上具有相对较小的零件孔42。另一方面，固定装置孔45的沉孔82具有的沉孔在上表面20上开口并且向下和/或轴向延伸穿过固定装置10，在下面27上具有相对较小的孔50。

如图2所示，零件紧固件70位于零件孔42中，使得零件紧固件70的端面73与固定装置10的下面27平齐或齐平。如果端面73不与下面27平齐或齐平，则零件紧固件70和/或零件孔42将干扰下表面27的必要平坦度。如上所述，这可能将不希望的力引入到毛坯零件60中，并在处理和铣削期间引起质量问题和变形。

为了防止阻塞固定装置开口45附近的表面，固定装置紧固件80也示出在沉孔45中。这允许处理工具不受限制地进入毛坯零件60的OD或周边表面61。取决于毛坯零件60在固定装置10上的尺寸、形状和位置，紧固件80可能不需要与表面齐平。

ID或内部表面30不需要夹具、卡盘钳口和/或紧固件。中心开口或孔37允许加工机器或工具自由进入毛坯零件60，尤其是毛坯零件内部圆周面或ID63，甚至是零件下轴向表面64的一部分。适当尺寸的开口37将允许切割工具、铣削工具、机器人臂等的所需和/或无限制运动。如图1和2所示，中心开口或孔37是圆形的，并且具有由内部面30形成或限定的外周边或圆周。如上所述，内部面30具有阶梯状的横截面。

取决于位置、要在毛坯零件60上进行的加工的类型以及毛坯零件60的形状，固定装置10的中心部分的其他实施例也是可能的。例如，如图3B所示，内部表面30和周边表面25可以大致平行、同轴并且轴向延伸。还可以想到，某些处理可能不需要中心开口37。在图3A中，在固定装置10中没有形成开口。相反，上面20和下面27通常是平行的，并且从周边表面25径向向内延伸。图3C描绘了另一实施例，其具有部分地通过固定装置10形成的凹陷或凹部38。换句话说，凹部38不延伸穿过固定装置10的整个宽度W1，且具有凹部面100。凹部38的深度或宽度W3是从上面20到凹部面100的距离。固定装置10的形成凹部38的底部的部分的高度或宽度W2是从下面27到凹部面100的距离。在该示例中，内部面30没有完全延伸穿过固定装置10。相反，其高度或长度大致等于宽度W3，并且宽度W2加上宽度W3大致等于宽度W1。

图1和2示出了优选实施例，其中内部面30具有阶梯状横截面90，图4A示出了沿着图1中的线B-B的固定装置10的阶梯状横截面90的分解图。阶梯状横截面90包括内部面部分30a、30b和30c。内部面部分30a连接到形成边缘86的上面20。内部面部分30a从边缘86朝向内部面部分30b大致轴向地延伸，内部面部分30a和30b连接以形成边缘87。内部面部分30b在形成台阶90的边缘87和88之间径向地延伸。形成边缘88，其中内部面部分30b连接到朝向下面27轴向延伸的内部面部分30c。边缘89形成在内部面部分30c与下面27的连接点处。由于阶梯状的横截面，边缘86和内部面30a比边缘88和89以及内部面部分30c离中心轴线C相对更远。

如图4A所示，内部面部分30a和30c可以大致同轴，并且形成为与上面20和下面27大致成直角。内部面部分30b可以形成为与表面30a和30c大致成直角。然而，内部面30的其他结构也是可能的。例如，面30a、30b和30c可各自轴向地和径向地延伸。

如上所述，内部面30的阶梯状横截面是优选实施例。图4B描绘了沿着图1的线B-B的中心孔或开口37的边界的另一示例。在此示例中，内部面30在上表面25和下表面27之间具有倾斜的内部面31。

固定装置10的优选实施例是如图1-2所示的环形圈的形式，然而，固定装置10可以形成为具有相似形状的中心开口37或不同形状的开口的各种多边形形状。图5A和5B是固定装置10的示例性俯视图，其分别为具有矩形开口37的矩形和具有六角形开口37的六边形。图5C-5E示出了具有不同形状的开口的多边形形状的固定装置10的俯视图。例如，图5C示出了具有矩形开口37的五边形固定装置10。图5D示出了具有环形或圆形开口37的矩形或方形固定装置10。图5D和5E分别是具有方形和六角形开口37的圆形或环形固定装置10。图5A-5E中提供的实施例是一些可能实施例的示例，但是可以想到具有相似或不同形状的开口或没有开口的许多其他形状。本领域普通技术人员可以基于特定毛坯零件60所需的特定加工和处理来选择合适的尺寸和形状的固定装置10。

固定装置10可以由各种类型的金属合金构成，比如由钢或铝形成的金属合金，以及具有足够的强度以在加工期间固定固定装置的其他合金或材料。在优选实施例中，固定装置10由冷轧钢形成。

图6描绘了使用固定装置10来加工毛坯环形圈零件60的零件内圆周表面63、零件外圆周表面61、零件上轴向面62或零件下轴向面64中的至少一个的方法的一个实施例。该实施例涉及用于发动机(例如船、汽车和飞机)、工业设备比如压缩机的轴承和密封件的环形圈状零件的制造或加工，但是它可以用于制造任何类型的需要加工的零件。

该方法包括以下步骤。步骤200包括提供固定装置10，该固定装置10包括：环形圈15，其包括固定装置上轴向面20；多个螺纹零件孔42，其包括从固定装置上轴向面20延伸穿过固定装置下轴向面27的第一零件孔42和第二零件孔42，并且第一零件孔42和第二零件孔42相隔第一距离。这在图1中用孔D和F之间的距离示出，并用数字22表示。注意，第一距离可以是定位在固定装置上的任何两个孔42之间的距离，甚至可以是延伸穿过中心开口27的孔D和另一孔D之间的距离。

如上所述，上轴向面20或其部分21和下轴向面基本上是平坦的和/或具有将毛坯零件60固定至固定装置所必需的规定的平坦度，而不会使毛坯零件变形。所需的平坦度可通过加工(即精研或研磨)上轴向面20和下轴向面27来实现。

另外，固定装置上轴向面20和下轴向面27基本平行。如上面关于优选实施例所述，上轴向面20和下轴向面27可以0.0005±0.0001英寸彼此平行。

步骤210包括对零件下轴向面64进行处理，使得零件下轴向面64也基本上是平坦的和/或具有一定的平坦度，以允许固定装置上轴向面20的平坦表面邻接并固定到零件下轴向面64，从而使零件60保持其自然状态。零件下轴向面64的这种所需的平坦度也可以通过加工(即精研或研磨)来实现。在本发明的优选实施例中，平坦度为0.0002±0.00005英寸。可以预见，所需的平坦度可能会根据各种因素比如加工的尺寸和类型而变化。

在步骤220中，在零件下轴向面64中形成多个螺纹零件开口。如图2所示，在优选实施例中，螺纹零件开口形成为盲孔65。可以使用本领域中已知的方法比如钻孔来形成孔65。另外，该步骤包括形成多个螺纹零件开口65，其中第一零件开口65和第二零件开口65位于零件下轴向面60中，以使它们彼此隔开第一距离21。

在步骤230中，将零件下轴向面64放置在固定装置上轴向面20或部分21上。执行此，使得第一零件开口65与第一零件孔42邻接或共线，并且第二零件开口65也与第二零件孔42邻接或共线。另外，在该步骤中，将基本上平坦和/或具有一定平坦度的零件下轴向面64放置在固定装置上轴向面20上，该固定装置上轴向面20也基本上平坦或具有特定的平坦度。

步骤240包括：将多个螺纹紧固件的第一螺纹紧固件70穿过第一零件孔42插入第一零件开口65；以及将多个螺纹紧固件的第二紧固件70穿过第二零件孔42和第二零件开口65。如图2中的优选实施例所示，紧固件70插入到固定装置下轴向表面27中，并且穿过固定装置10插入零件开口65中。如上所述，螺纹紧固件70可以是螺栓、螺钉或其他类型螺纹紧固件。

接下来，步骤250包括拧紧第一螺纹紧固件和第二螺纹紧固件，直到零件和固定装置被连接并形成单元或组件5，其中零件下轴向面邻接固定装置上轴向面的部分。例如，如果使用螺栓作为螺纹紧固件，则旋转螺栓，直到将零件60牢固地连接至固定装置形成单元5。当将两个部件牢固地连接时，固定装置10的上轴向面的平坦部分21和零件下轴向面27被牢固或固定地连接。换句话说，零件60和固定装置都不能相对于彼此移动。

步骤260允许固定装置10连接或固定到不同的制造设备。该设备可以是托盘55，其可以是可移动的，如图2和3A-3C所示，或者直接连接到固定的加工设备，比如铣床或钻床的一部分。在优选实施例中，固定装置连接到托盘55。为了进行这种连接，固定装置10设置有多个螺纹固定装置孔45，其包括从固定装置上轴向面20延伸穿过固定装置下轴向面27的第一固定装置孔45和第二固定装置孔45，确保第一固定装置孔45和第二固定装置孔45相隔第二距离23。第二距离23在图2上示出为两个固定装置孔45之间的距离。

如图2所示，诸如托盘55的制造设备还设置有多个螺纹固定装置开口75。多个螺纹固定装置开口75优选形成为盲孔，并且包括第一固定装置开口75和第二固定装置开口75。类似于第一固定装置孔45和第二固定装置孔45，第一和第二固定装置开口75相隔第二距离23。

另外，托盘55的上表面29也基本上是平坦的，或具有将固定装置固定到托盘55而不会在固定装置10中引起任何变形所需的特定的平坦度。在优选实施例中，上表面29的平坦度为0.0002±0.00005。

通过将固定装置下轴向表面27放置在托盘55的上表面29上而使第一固定装置孔45与第一固定装置开口75邻接或共线并且第二固定装置孔45与第二固定装置开口45邻接或共线，从而将单元或组件5连接至托盘55。然后，将多个螺纹固定装置紧固件中的第一和第二螺纹固定装置紧固件80穿过固定装置上轴向面27上的相应的第一和第二固定装置孔45、穿过固定装置10插入相应的第一和第二固定装置开口75。

螺纹固定装置紧固件70可以是螺栓、螺钉或其他类型的紧固件。在该实施例中，紧固件70是螺栓。拧紧或旋转螺栓，直到固定装置10牢固地连接到托盘55。换句话说，通过旋转拧紧螺栓，直到固定装置10和托盘55如此紧密地连接，以至于托盘55和固定装置10都不能相对于彼此移动。

一旦零件60和固定装置10牢固地连接并形成单元5，就可以执行包括对零件60进行加工的步骤270。可以执行各种类型的加工，比如CNC铣床、钻孔、镗孔、蚀刻、铣削和任何其他适当的切割设备。由于不存在邻接并阻挡零件的ID和OD的卡盘钳口和其他常规的夹紧系统，因此在该步骤中，可以在包括零件外圆周面63、零件内圆周面61和零件上轴向面62的至少三个表面上进行加工。如图2所示，根据固定装置10上的毛坯零件60的尺寸和位置，零件下轴向面64的一部分也可能会被加工。畅通无阻地接近面61、62和63的另一个好处是，在加工面61、62和63的区域之前，无需重新定位或旋转零件，否则该区域会被零件60的ID和OD上的卡盘钳口或夹具阻塞。

在本发明的另一方面，在步骤200中提供固定装置还包括提供具有中心线C的固定装置10。在优选实施例中，环形圈状固定装置设置有中心开口37，并且环形圈围绕中心线C。另外，如图1所示，多个螺纹零件孔中的每个螺纹零件孔45与中心轴线的距离不同。

本领域技术人员将意识到，可以在不脱离本发明的广泛发明构思的情况下对上述实施例进行改变。因此，应理解，本发明不限于所公开的特定实施例，而是旨在涵盖在所附权利要求书中总体上限定的本发明的精神和范围内的修改。

Claims (10)

1.一种加工固定装置(10)，其配置为固定毛坯零件(60)，所述毛坯零件(60)具有零件内圆周表面(63)和外圆周表面(61)、与零件第二轴向面(64)相对的零件第一轴向面(62)以及从零件第二轴向面(64)向内并朝向第一轴向面(62)延伸的至少两个螺纹零件开口(65)，所述固定装置(10)包括：

主体，其尺寸设计为可设置在加工台的托盘(55)上，并且具有包括基本平坦的环形表面部分(21)的上表面(20)、相对的下表面(27)和在上表面(20)和下表面(27)之间延伸的至少两个通孔(42)；以及

至少两个紧固件(70)，每个至少部分地设置在至少两个通孔(42)中的单独一个内，使得至少两个紧固件(70)从上表面(20)向上突出，并且至少两个紧固件(70)配置成与至少两个零件开口(65)中的单独一个螺纹接合，以将零件第二面(64)可移除地夹紧在主体平坦表面部分(21)上。

2.如权利要求1所述的固定装置，其中，所述固定装置主体具有中心线(C)，并且所述至少两个通孔(42)在第一直径处与中心线(C)基本等距地定位。

3.如权利要求2所述的固定装置，其中，所述至少两个通孔(42)是第一组通孔，并且所述固定装置主体还包括第二组至少两个通孔，所述第二组至少两个通孔在第二直径处与中心线(C)等距地定位，第二直径大于第一直径。

4.如权利要求2或3中任一项所述的固定装置，其中，所述固定装置还包括内圆周表面(30)，其绕中心线(C)并且在上表面(20)和下表面(27)之间轴向地延伸，以便限定中心孔，使得固定装置(10)配置成用于加工零件内圆周表面(30)。

5.如权利要求4所述的固定装置，其中，所述中心孔包括从主体上表面(20)轴向向内延伸的沉孔部分(89)。

6.如前述权利要求中任一项所述的固定装置，其中，

所述至少两个通孔(42)中的每一个都具有从主体下表面(27)并朝向主体上表面(20)延伸的沉孔部分(72、82)，所述沉孔部分(72、82)包括环形肩部表面；以及

所述至少两个紧固件(70)中的每一个包括螺纹杆，该杆可与两个零件开口中的单独一个接合并且具有两个相对的轴向端部，以及头部，其与杆轴向端部之一连接并且当螺纹杆与零件开口(65)接合时可设置在一个通孔(42)的沉孔肩部部分上。

7.一种加工环形毛坯零件(60)的方法，所述毛坯零件(60)包括零件内圆周表面(63)和外圆周表面(61)、与零件第二轴向面(64)相对的零件第一轴向面(62)，该方法包括以下步骤：

提供固定装置(10)，其包括环形主体，该主体具有固定装置上轴向面(20)，该固定装置上轴向面(20)具有基本平坦部分(21)并且与固定装置下轴向面(27)相对，以及至少两个通孔(42)，其从固定装置上轴向面(20)向内延伸穿过固定装置下轴向面(27)，至少两个通孔(42)包括位于隔开第一距离的第一孔和第二孔；

处理零件第二轴向面(64)，使得零件第二轴向面(64)基本平坦；

在零件第二轴向面(64)中形成至少两个零件开口(65)，其包括从零件第二轴向面(64)朝向第一轴向面(62)延伸的第一零件开口和第二零件开口，第一和第二零件开口(65)位于隔开所述第一距离；

将零件第二轴向面(64)放置在固定装置上轴向面(20)上，使得第一零件开口(65)与第一孔(42)对齐且第二零件开口(65)与第二孔(42)对齐，并且零件第二轴向面(64)在固定装置上轴向面(20)的基本平坦部分(21)上；

提供至少两个零件紧固件(70)，其包括可设置在第一零件孔(42)中并且可与第一零件开口(65)接合的第一零件紧固件(70)和可设置在第二零件孔(42)中并且可与第二零件开口(65)接合的第二零件紧固件(70)；以及

加工零件内圆周表面(63)、零件外圆周表面(61)、零件第一轴向面(62)或零件第二轴向面(64)中的至少一个。

8.如权利要求7所述的方法，还包括：

将第一零件紧固件(70)至少部分地插入第一孔(42)，并且将第二零件紧固件(70)至少部分地插入第二孔(42)；以及

推进第一和第二零件紧固件(70)，使得第一零件紧固件(70)螺纹接合第一零件开口(65)，并且第二零件紧固件(70)螺纹接合第二零件开口(65)，并且将主体上轴向面(20)的基本平坦部分(21)夹紧到零件下轴向面(64)，使得固定装置(10)和毛坯零件(60)形成单元。

9.如权利要求7或8所述的方法，还包括以下步骤：

提供具有至少两个螺纹固定装置开口(75)的托盘(55)，所述固定装置开口(75)包括位于隔开第二距离的第一固定装置开口和第二固定装置开口；

将单元放置在托盘(55)上，使得固定装置下轴向面(27)接触托盘(55)，并且第一固定装置孔(75)与第一固定装置开口(72)对齐，第二固定装置孔(75)与第二固定装置开口(72)对齐；

提供至少两个固定装置紧固件(80)，其包括第一固定装置紧固件和第二固定装置紧固件；

将第一固定装置紧固件(80)插入第一固定装置孔(42)，将第二固定装置紧固件(80)插入第二固定装置孔(72)；以及

推进第一和第二固定装置紧固件(80)，使得第一固定装置紧固件(80)螺纹接合第一固定装置开口(75)且第二固定装置紧固件(80)螺纹接合第二固定装置开口(75)，并且主体的固定装置下轴向面(27)夹紧到托盘(55)。

10.一种制造组件，包括：

固定装置(10)，其尺寸设计成可设置在加工台上，该固定装置(10)包括环形主体，其具有内圆周表面(30)和外圆周表面(25)、与主体第二轴向面(27)相对的主体上轴向面(20)、主体上轴向面(20)上的基本平坦部分(21)以及从主体上轴向面(20)向内并朝向主体下轴向面(27)延伸的至少两个通孔；

环形毛坯零件(60)，其尺寸设计成可设置在固定装置上，该环形毛坯包括零件内圆周表面(63)和外圆周表面(61)、与基本平坦的零件第二轴向面(64)相对的零件第一轴向面(62)以及从零件第二轴向面(64)向内并朝向第一轴向面(62)延伸的至少两个零件螺纹开口(65)；以及

至少两个紧固件(70)，每个至少部分地设置在至少两个通孔(42)中的单独一个内，使得至少两个紧固件(70)从主体上轴向面(20)向上突出，并且与至少两个零件开口(65)中的单独一个螺纹接合，使得零件第二面(64)可移除地夹紧在主体上轴向面(20)的平坦部分(21)上。

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