CN112008444B - 一种薄壁轴零件加工变形控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种薄壁轴零件加工变形控制装置,其包括分别用于封堵所述薄壁轴零件内腔两端的一个第一堵头和一个第二堵头,所述第一堵头包括顺序连接的第一锥面体和第一柱状部,所述第一柱状部的端面设置有一个螺纹孔。所述第二堵头包括一个具有中空通孔的本体部,一个插入所述本体部的由硅胶制成的形变体,一个与所述本体部通过螺纹连接的用于固定所述形变体的内螺母。本发明所提供的薄壁轴零件加工变形控制装置,通过在薄壁轴零件内腔充满油液,控制减小了加工变形,也就可以一次性完成对零件外圆面的型面加工,从而大大提升了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域,特别涉及一种在对薄壁中空通孔细长轴零件的外圆面进行车削或磨削加工时,控制变形的装置。
背景技术
对于轴类零件,特别是用于航空发动机的具有中空通孔的轴类零件,其壁厚趋向于越来越小,且其外圆面通常会设置有多组型面。图1为一种用于航空发动机的薄壁轴零件的剖视结构原理示意图,参见图1所示,该薄壁轴零件100的长度L1大于800mm,轴身外圆直径D1为26mm,长径比超过30,轴身的壁厚不大于1.5mm,外圆的跳动要求不大于0.05。对于图1所示的薄壁轴零件100,现有的生产过程中,轴身的外圆采用车削加工成形,部分台阶状型面会采用磨削方式制备,由于所述薄壁轴零件100壁厚薄、刚性差,加工过程中,受力时极易产生弯曲变形,因此,为了保障外圆的跳动要求,现有的生产加工过程中,通常需要在轴身部位设置支撑装置,从而保障刚性,这样也就会造成加工需要分段进行,从而影响生产效率。此外,所述薄壁轴零件100的外圆面还可以设置有至少一组焊接连接的凸台部101,对于所述凸台部101,需要进行磨削加工以满足外圆面跳动,因此加工难度也非常大。
申请人在2019年10月20日提交了申请号为201910997021.8,发明名称为“一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法及装置”的专利申请,在该申请的技术方案中,提出了一种薄壁空心细长轴零件外圆面车削加工变形控制方法,通过在零件内孔中插入心棒,对零件形成支撑,从而增强工件的整体刚性,控制减小了车削变形,从而可以一次性完成对零件外圆面的车削加工,从而大大提升了生产效率。
但由于不同的航空发动机的具有中空通孔的轴类零件的外圆面的型面会有着较大的差异,在生产过程中,对于具有同一内径的不同的轴类零件,如果使用201910997021.8所提供的心棒,申请人发现会产生颤振的情况,因此会严重影响产品合格率。此外,使用201910997021.8所提供的心棒时,由于是过盈配合,因此插入和取出也比较费力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种薄壁轴零件加工变形控制装置,以减少或避免前面所提到的问题。
为解决上述技术问题,本发明提出了一种薄壁轴零件加工变形控制装置,所述薄壁轴零件的长度L1大于800mm,轴身外圆直径D1为26mm,长径比超过30,轴身的壁厚不大于1.5mm,所述薄壁轴零件的外圆面设置有至少一组焊接连接的凸台部,其包括分别用于封堵所述薄壁轴零件100内腔两端的一个第一堵头和一个第二堵头,所述第一堵头包括顺序连接的第一锥面体和第一柱状部,所述第一柱状部的直径比所述薄壁轴零件的内腔直径小0.5-0.8mm,所述第一柱状部的端面设置有一个螺纹孔。所述第二堵头包括一个具有中空通孔的本体部,一个插入所述本体部的由硅胶制成的形变体,一个与所述本体部通过螺纹连接的用于固定所述形变体的内螺母,所述本体部包括顺序连接的第二锥面体和第二柱状部,所述本体部设置有中空通孔,所述形变体插入在所述本体部的中空通孔内,所述内螺母用于将所述形变体压紧。所述形变体包括延伸至所述第二锥面体内侧的顺序连接的“门”型导引部和“口”型排气变形部,所述“口”型排气变形部在朝向所述第二柱状部的一侧设置有一个排气口。
优选地,所述第一堵头套接有一层橡胶膜。
优选地,所述第一锥面体上套接有一个O型密封圈。
优选地,所述第一柱状部通过所述螺纹孔可拆卸连接有一个把手棒。
优选地,所述第一柱状部外可拆卸连接有一个环形的橡胶垫,所述橡胶垫的外径大于所述薄壁轴零件的内腔的直径。
优选地,所述内螺母的内孔是正六边形孔。
优选地,所述内螺母的内孔是螺纹孔。
优选地,所述第二锥面体套接有一个O型密封圈。
优选地,所述“口”型排气变形部是外径为8-10mm的柱状腔体,所述排气口是直径为1-2mm的孔。
优选地,所述形变体的壁厚为1.5-2mm。
本发明所提供的薄壁轴零件加工变形控制装置,通过在薄壁轴零件内腔充满油液,从而对零件形成支撑,从而增强工件的整体刚性,控制减小了加工变形,也就可以一次性完成对零件外圆面的型面加工,从而大大提升了生产效率。此外,对于具有同一内径的不同的轴类零件,在需要时可通过更换不同的油品调节零件加工时的自身固有频率,从而有效避免颤振的情况出现。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释,并不限定本发明的范围。其中,
图1为一种用于航空发动机的薄壁轴零件的剖视结构原理示意图;
图2为根据本发明的一个具体实施例的一种薄壁轴零件加工变形控制装置的使用状态的结构原理示意图;
图3为图2的第一堵头的立体结构原理示意图;
图4为图2的第二堵头的剖视结构原理示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中,相同的部件采用相同的标号。
图1为一种用于航空发动机的薄壁轴零件的剖视结构原理示意图;图2为根据本发明的一个具体实施例的一种薄壁轴零件加工变形控制装置的使用状态的结构原理示意图;图3为图2的第一堵头的立体结构原理示意图;图4为图2的第二堵头的剖视结构原理示意图。参见图1-4所示,本发明提供了一种薄壁轴零件加工变形控制装置,所述薄壁轴零件100的长度L1大于800mm,轴身外圆直径D1为26mm,长径比超过30,轴身的壁厚不大于1.5mm,所述薄壁轴零件100的外圆面设置有至少一组焊接连接的凸台部101,其包括分别用于封堵所述薄壁轴零件100内腔两端的一个第一堵头2和一个第二堵头4,所述第一堵头2可以是包括顺序连接的第一锥面体21和第一柱状部22,所述第一柱状部22的直径可以比所述薄壁轴零件100的内腔直径小0.5-0.8mm,这样可以避免所述第一堵头2装配和拆卸时划伤所述薄壁轴零件100的内腔表面,所述第一柱状部22的端面设置有一个螺纹孔221,所述第二堵头4可以包括一个具有中空通孔的本体部41,一个插入所述本体部41的由硅胶制成的形变体42,一个与所述本体部41通过螺纹连接的用于固定所述形变体42的内螺母43,所述本体部41同样包括顺序连接的第二锥面体411和第二柱状部412,所述本体部41设置有中空通孔,所述形变体42插入在所述本体部41的中空通孔内,所述内螺母43用于将所述形变体42压紧。所述形变体42包括延伸至所述第二锥面体411内侧的顺序连接的“门”型导引部421和“口”型排气变形部422,所述“口”型排气变形部422在朝向所述第二柱状部412的一侧设置有一个排气口423。
所述第一堵头2可以是由金属或者PET树脂材料制成,所述第二堵头4的所述本体部41和所述内螺母43可以是由金属或者PET树脂材料制成。只要可以提供足够的刚度和强度即可。
本发明所提供的上述薄壁轴零件加工变形控制装置的使用方法和原理为:
步骤A,利用所述第一堵头2将所述薄壁轴零件100的中通内腔的一端封堵,
在装配所述第一堵头2时,可先在所述第一锥面体21上套上一个O型密封圈(图中未示出),所述O型密封圈的最大直径大于所述薄壁轴零件100的内腔直径,之后将所述第一锥面体21插入至所述薄壁轴零件100的内腔,直至所述第一堵头2全部进入所述薄壁轴零件100的内腔,第一柱状部22的端面设置有一个螺纹孔221,这样可通过所述螺纹孔221连接一个把手棒(图中未示出),从而便于对所述第一堵头2进行操作。
在套上所述O型密封圈之前,还可以从所述第一锥面体21一侧向所述第一堵头2套上一层橡胶膜(图中未示出),所述橡胶膜可采用类似避孕套或者医用手术橡胶手套的材料,其目的是一方面可增加所述第一柱状部22与所述薄壁轴零件100的内腔之间的密封性,另一方面可增加所述第一锥面体21与所述O型密封圈之间的摩擦力,从而增加所述第一锥面体21与所述O型密封圈在插入过程中的连接紧密性。
参见图2和图3所示,为了在加工过程中,尽可能的避免所述第一堵头2对机床顶尖造成干扰,在所述第一柱状部22外还可以设置一个环形的橡胶垫3,所述橡胶垫3的外径大于所述薄壁轴零件100的内腔的直径,这样一方面可进一步增加对所述第一柱状部22的密封效果,另一方面可有效避免对机床顶尖的干涉。
步骤B,提供一个油槽(图中未示出),在油槽内注入油品,将所述薄壁轴零件100浸入所述油槽的油品中,使得所述薄壁轴零件100内腔内充满油品,之后将所述第二堵头4在油品的液面下插入至所述薄壁轴零件100内腔的另一端,从而确保所述薄壁轴零件100内腔充满油品,
在所述薄壁轴零件100从坯件加工至成品的过程中,会涉及多个工序,在工序之间的转运以及入库,特别是跨厂房的转运时,通常都会对零件涂油操作,本发明利用现成的油槽,将所述薄壁轴零件100内腔内充满油品(防锈油或者润滑油等),然后利用所述第二堵头实现对所述薄壁轴零件100内腔的封堵,从而使得所述薄壁轴零件100内腔内充满油品,这样在进行外圆面加工时,一方面增加所述薄壁轴零件100的重量,可有效避免颤振的情况出现,另一方面充满内腔的油品可传递和分散外圆面加工过程中,所述薄壁轴零件100轴身所承受的切削/磨削力,从而提升所述薄壁轴零件100的加工强度和刚度。
当所述第二堵头4插入所述薄壁轴零件100时,受压缩的油品可通过挤压所述“门”型导引部421和“口”型排气变形部422将产生的形变通过所述“口”型排气变形部422的内部容积变化导出。从而避免所述第二堵头4难以插入。
所述内螺母43的内孔可以是正六边形孔,这样便于通过正六边形工具拧紧和推送,当然,所述内螺母43的内孔也可以是螺纹孔,这样可以便于使用螺纹连接的方式连接杆状结构用于所述内螺母43的装配和拆卸。所述“口”型排气变形部422可以是外径为8-10mm的柱状腔体,所述排气口423可以是直径为1-2mm的孔,这样可使得所述“口”型排气变形部的内腔体积大于等于所述本体部41的体积,从而可确保当所述第二锥面体411进入所述薄壁轴零件100的内腔,且所述第二柱状部412开始向所述薄壁轴零件100的内腔移动,对油品施加压力时,受压缩的油品可通过挤压所述“门”型导引部421和“口”型排气变形部422将产生的形变通过所述“口”型排气变形部422的内部容积变化导出。在拧入或者推入所述第二堵头4的过程中,所述“门”型导引部421在被挤压后,会产生偏轴或者扩张的形变,从而可避免所述形变体42被沿着轴线向外顶出。所述形变体42的壁厚可以是1.5-2mm,这样可保障足够的强度和韧性。本领域技术人员应当理解,对于具有不同内径的薄壁轴零件,可调整所述“口”型排气变形部422的长度和外径,从而适应性的提供容积变化空间。
与所述第一堵头2类似的,所述第二柱状部412的直径可以比所述薄壁轴零件100的内腔直径小0.5-0.8mm,在装配时,所述第二锥面体411也可套上一个O型密封圈(图中未示出),所述O型密封圈的最大直径大于所述薄壁轴零件100的内腔直径。
当所述薄壁轴零件100内腔内充满油品后,可将所述第二堵头4置于油品的液面下,然后在所述第二锥面体411套上一个O型密封圈,之后将所述第二堵头4插入至所述薄壁轴零件100内腔的另一端,从而确保所述薄壁轴零件100内腔被封闭后充满油品。
步骤C,将步骤B的所述薄壁轴零件100从油槽中取出,擦拭后,进行外圆面的型面加工,
参见图2-4所示,所述第一堵头2和所述第二堵头4的中心位置均设置有凹陷部,且在装配时,均可控制与所述薄壁轴零件100的端面保持一定距离(例如可以是3-5mm),这样,在车床或磨床等机床上,使用平头顶尖即可避免对装夹造成干涉。
步骤D,在完成步骤C的外圆面加工后,将所述薄壁轴零件100置于油槽上方,先取下所述第一堵头2,再取下所述第二堵头4,即可使所述薄壁轴零件100内腔的油品流出至油槽。至此即完成了对所述薄壁轴零件100的外圆面上的型面加工过程。
在完成外圆面加工后,在所述第一堵头2通过所述螺纹孔221连接把手棒(图中未示出),即可轻松将所述第一堵头2拔出,待所述薄壁轴零件100内腔的油品流出后,可将所述内螺母43从所述本体部41拧下,然后同样利用把手棒与所述本体部41连接,从而将所述本体部41取下,至此即可完成所述薄壁轴零件100的外圆面加工。
本发明所提供的薄壁轴零件加工变形控制装置,通过在薄壁轴零件内腔充满油液,从而对零件形成支撑,从而增强工件的整体刚性,控制减小了加工变形,也就可以一次性完成对零件外圆面的型面加工,从而大大提升了生产效率。此外,对于具有同一内径的不同的轴类零件,可通过更换不同的油品调节零件加工时的自身固有频率,从而有效避免颤振的情况出现。
本领域技术人员应当理解,虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的,但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解,并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式,并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员,在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合,均应属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种薄壁轴零件加工变形控制装置,所述薄壁轴零件的长度L1大于800mm,轴身外圆直径D1为26mm,长径比超过30,轴身的壁厚不大于1.5mm,所述薄壁轴零件的外圆面设置有至少一组焊接连接的凸台部,其包括分别用于封堵所述薄壁轴零件内腔两端的一个第一堵头和一个第二堵头,所述第一堵头包括顺序连接的第一锥面体和第一柱状部,所述第一柱状部的直径比所述薄壁轴零件的内腔直径小0.5-0.8mm,所述第一柱状部的端面设置有一个螺纹孔,所述第二堵头包括一个具有中空通孔的本体部,一个插入所述本体部的由硅胶制成的形变体,一个与所述本体部通过螺纹连接的用于固定所述形变体的内螺母,所述本体部包括顺序连接的第二锥面体和第二柱状部,所述本体部设置有中空通孔,所述形变体插入在所述本体部的中空通孔内,所述内螺母用于将所述形变体压紧,所述形变体包括延伸至所述第二锥面体内侧的顺序连接的“门”型导引部和“口”型排气变形部,所述“口”型排气变形部在朝向所述第二柱状部的一侧设置有一个排气口,当所述第二堵头插入所述薄壁轴零件时,受压缩的油品通过挤压所述“门”型导引部和所述“口”型排气变形部将产生的形变通过所述“口”型排气变形部的内部容积变化导出,从而避免所述第二堵头难以插入。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一堵头套接有一层橡胶膜。
3.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一锥面体上套接有一个O型密封圈。
4.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一柱状部通过所述螺纹孔可拆卸连接有一个把手棒。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一柱状部外可拆卸连接有一个环形的橡胶垫,所述橡胶垫的外径大于所述薄壁轴零件的内腔的直径。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述内螺母的内孔是正六边形孔。
7.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述内螺母的内孔是螺纹孔。
8.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第二锥面体套接有一个O型密封圈。
9.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述“口”型排气变形部是外径为8-10mm的柱状腔体,所述排气口是直径为1-2mm的孔。
10.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述形变体的壁厚为1.5-2mm。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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