CN112008603B - 一种盲孔细长轴内支撑装置 - Google Patents

Abstract

一种盲孔细长轴内支撑装置，其包括一个延伸杆和套筒件，所述延伸杆包括顺序连接的杆头部、杆身部，所述套筒件包括对称的两个半圆组件，两个所述半圆组件夹持粘接有充气嘴，同时与所述杆身部粘结。本发明所提供的盲孔细长轴内支撑装置，使用充气结构对零件形成有效支撑，从而增强零件的整体刚性，有效控制了磨床夹持及磨削加工时零件薄壁部分的变形，也就可提高磨削参数，大大减少了磨削所需工时。

Description

一种盲孔细长轴内支撑装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种在对内腔为盲孔的薄壁空心细长轴零件的轴身的凸台外圆面进行磨削加工时，控制变形的内支撑装置。

背景技术

图1为一种用于航空发动机的盲孔细长轴零件的剖视结构原理示意图，参见图1所示，该盲孔细长轴零件1包括壁厚0.5mm的轴身11，所述轴身11上焊接有五个圆环状的凸台12，所述轴身11的两端分别焊接连接有第一端头件13和第二端头件14，靠近所述第一端头件13的所述凸台12设置有一个与所述轴身11粘接的密封圈15，所述第一端头件13设置有与所述轴身11的内孔连通的盲孔131，所述第二端头件14顺序设置有与所述轴身11的内孔直径相同的第一连通孔141和更大直径的第二连通孔142，所述第二连通孔142侧壁设置有壁厚0.85mm的薄壁段143。

所述轴身11的外径φ1为15mm，长度L1大于900mm，所述盲孔细长轴零件1的整体长度L2大于990mm，所述盲孔131的深度L3为10mm，所述薄壁段143的长度L4大于40mm，所述凸台12的外圆面为半径R等于12mm的弧面，所述凸台12的厚度L5为5mm。

在生产过程中，所述凸台12的外圆面需要进行磨削加工，且加工后，所述凸台12的外圆面跳动要求为不大于0.038，由于所述轴身11以及所述薄壁空心细长轴零件1的长径比均超过了60，而且所述轴身11的壁厚仅为0.5mm，因此，在现有加工过程中，只能以最小的磨削加工参数进行加工，且加工过程还需要随时进行测量以保障跳动要求，从而使得生产效率极低。

此外，由于所述轴身11壁厚只有0.5mm，磨削过程中很容易发生变形造成所述密封圈15脱落，当密封圈15整体脱落时，风险还容易控制，当密封圈15仅发生局部连接位置分离时，则很不容易被检测出来，从而会给使用了该零件的航空发动机造成极大的隐患。

申请人在2019年10月20日提交了申请号为201910997022.2，发明名称为“一种薄壁空心细长轴零件磨削变形控制方法”的专利申请，在该申请的技术方案中，提出了一种一种薄壁空心细长轴零件磨削变形控制方法，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，有效控制了磨床夹持及磨削加工时零件薄壁部分的变形，也就可提高磨削参数，大大减少了磨削所需工时，从而大大提升了生产效率。此外还有效控制住了密封圈的连接位置分离的风险。

但由于不同的航空发动机的具有类似盲孔结构的轴类零件的外圆面的型面会有着一定的差异，在生产过程中，对于具有同一内径的不同的类似轴类零件，如果使用201910997022.2所提供的心棒，申请人发现在加工过程中会产生颤振的情况，因此会严重影响产品合格率。此外，使用201910997022.2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盲孔细长轴内支撑装置，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种盲孔细长轴内支撑装置，其用于在盲孔细长轴零件外圆面的型面加工过程中，从所述盲孔细长轴零件内腔形成内支撑，所述盲孔细长轴零件包括壁厚0.5mm的轴身，所述轴身上焊接有多个圆环状的凸台，所述轴身的两端分别焊接连接有第一端头件和第二端头件，靠近所述第一端头件的所述凸台设置有一个与所述轴身粘接的密封圈，所述第一端头件设置有与所述轴身的内孔连通的盲孔，所述第二端头件顺序设置有与所述轴身的内孔直径相同的第一连通孔和更大直径的第二连通孔，所述第二连通孔侧壁设置有壁厚0.85mm的薄壁段。其包括，延伸杆和套筒件，所述延伸杆包括顺序连接的杆头部、杆身部，

所述杆头部顶面及侧壁设置有十字交叉的第一凹槽，所述杆头部与所述杆身部的连接处设置有与所述第一凹槽连通的第一环槽，所述第一凹槽和所述第一环槽套接有第一橡胶条，

所述杆身部在与所述杆头部一侧相反的端面设置有一个通气孔，所述杆身部的外圆面设置有一个与所述通气孔连通的装配孔，所述杆身部外圆面缠绕连接有柔性气管，所述柔性气管的一端插接至所述装配孔，另一端置于所述杆头部与所述杆身部的连接处。

所述套筒件由对称的两个半圆组件组合而成，所述套筒件沿轴线方向顺序设置有用于夹持所述杆身部的第一腔体、用于气体缓冲导流的第二腔体、用于夹持充气嘴的第三腔体以及带有内螺纹的第四腔体，所述套筒件的外圆面设置有向所述杆身部倾斜的锥状面，所述锥状面设置有与所述第二腔体连通的导气孔，所述锥状面设置有覆盖所述导气孔的可向外弹性扩张的橡胶膜。

在所述第三腔体夹持粘接有所述充气嘴，所述第一腔体与所述杆身部粘结。

优选地，所述第一橡胶条各部分的长度尺寸分别比对应的槽的长度尺寸小1-2mm。

优选地，所述杆头部的直径比所述盲孔的直径小1.8mm，长度比所述盲孔的长度长1.5mm，所述第一橡胶条为通过注塑成型方式制成的截面为圆形的橡胶条。截面半径设置为1.5mm。

优选地，所述杆身部的直径是所述轴身内径的1/2至2/3。

优选地，所述柔性气管的外径按照如下公式设置，

所述柔性气管的外径＞(所述轴身内径-所述所述杆身部的直径)÷2。

优选地，所述柔性气管缠绕在所述杆身部的外圆面时，不需要全部长度上粘结，只保障5-10个粘结点。

优选地，所述杆身部设置有与所述通气孔连接的连续的环绕安装槽。

优选地，所述套筒件的最大外径比所述第二连通孔的内径小1-1.5mm。

优选地，所述橡胶膜由厚度为2-3mm的橡胶材料包覆所述锥状面，且分别在所述锥状面的轴向的两端通过粘结的方式固定而成。

优选地，在所述锥状面的轴向的两端以粘结方式装配有两个外径略大于所述第二连通孔的内径的O型密封圈。

本发明所提供的盲孔细长轴内支撑装置，使用充气结构对零件形成有效支撑，从而增强零件的整体刚性，有效控制了磨床夹持及磨削加工时零件薄壁部分的变形，也就可提高磨削参数，大大减少了磨削所需工时，从而大大提升了生产效率。此外还有效控制住了密封圈的连接位置分离的风险。

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盲孔细长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盲孔细长轴内支撑装置的使用原理示意图；

图3为图2的延伸杆和套筒件的分解状态的部分剖视结构原理示意图；

图4为图3的杆头部和部分杆身部的立体结构原理示意图；

图5为图4的半剖结构原理示意图；

图6为图2的第一橡胶条的结构原理示意图；

图7为图3的半圆组件的结构原理示意图。

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盲孔细长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盲孔细长轴内支撑装置的使用原理示意图；图3为图2的延伸杆和套筒件的分解状态的部分剖视结构原理示意图；图4为图3的杆头部和部分杆身部的立体结构原理示意图；图5为图4的半剖结构原理示意图；图6为图2的第一橡胶条的结构原理示意图；图7为图3的半圆组件的结构原理示意图。在图7中，分别用a、b、c三个视图表示了图3的半圆组件的右视结构示意图、主视结构示意图和左视结构示意图。参见图1-图7所示，

针对背景技术提及的，申请人在2019年10月20日所提交的申请号为201910997022.2的在先申请中，所提供的心棒由于是过盈配合，因此插入和取出比较费力的问题，发明人团队在201910997022.2的在先申请所提供的技术方案基础上进行了改进，对内支撑结构及内支撑方法均进行了优化，具体来说，

本发明提供了一种盲孔细长轴内支撑装置，其用于在盲孔细长轴零件1外圆面的型面加工过程中，从所述盲孔细长轴零件1内腔形成内支撑，所述盲孔细长轴零件1包括壁厚0.5mm的轴身11，所述轴身11上焊接有多个圆环状的凸台12，所述轴身11的两端分别焊接连接有第一端头件13和第二端头件14，靠近所述第一端头件13的所述凸台12设置有一个与所述轴身11粘接的密封圈15，所述第一端头件13设置有与所述轴身11的内孔连通的盲孔131，所述第二端头件14顺序设置有与所述轴身11的内孔直径相同的第一连通孔141和更大直径的第二连通孔142，所述第二连通孔142侧壁设置有壁厚0.85mm的薄壁段143。其包括根据所述盲孔细长轴零件1的内腔型面制备的一个延伸杆2和套筒件3，所述延伸杆2包括顺序连接的杆头部21、杆身部22，

所述杆头部21的直径比所述盲孔131的直径小1.8mm，长度比所述盲孔131的长度L3长1.5mm，所述杆头部21顶面及侧壁设置有十字交叉的第一凹槽211，所述杆头部21与所述杆身部22的连接处设置有与所述第一凹槽211连通的第一环槽212，

所述第一凹槽211和所述第一环槽212套接有第一橡胶条5，所述第一橡胶条5分别对应所述第一凹槽211和所述第一环槽212设置有相互连接的十字交叉部51和第一环形部52，所述第一橡胶条5各部分的长度尺寸分别比对应的槽的长度尺寸小1-2mm，这样可确保所述第一橡胶条5与所述杆头部21的紧密连接。所述第一橡胶条5为通过注塑成型方式制成的截面为圆形的橡胶条。截面半径可以设置为1.5mm。

所述杆身部22在与所述杆头部21一侧相反的端面(也即是与所述套筒件3连接的一侧的端面)设置有一个通气孔221，所述杆身部22的外圆面设置有一个与所述通气孔221连通的装配孔222，所述杆身部22外圆面缠绕连接有柔性气管4，所述柔性气管4的一端插接至所述装配孔222，另一端置于所述杆头部21与所述杆身部22的连接处。所述柔性气管4朝向所述杆头部21的一端可以延伸出所述杆身部22的端面，也可以不延伸出所述杆身部22的端面，只要能正常通气即可。

所述杆身部22用于在所述轴身11内提供整体结构的刚度支撑，所述杆身部22的直径可以是所述轴身11内径的1/2至2/3，例如，对于背景技术中所提及的所述盲孔细长轴零件1，所述轴身11的外径φ1为15mm，壁厚为0.5mm，也就是说，所述轴身11内径为14mm，此时，所述杆身部22的直径可以是7-10mm。

所述柔性气管4的外径可按照如下公式设置，

所述柔性气管4的外径＞(所述轴身11内径-所述所述杆身部22的直径)÷2，

所述柔性气管4可以是使用市售的输液管改造而成，例如可以使用4X2.5(外径4mm、内径2.5mm)的输液管截取获得，也可以是由丁基橡胶材料(轮胎内胎材料)制成。

所述装配孔222的直径大于等于所述柔性气管4的外径，所述柔性气管4与所述装配孔222可以通过黏胶固定粘接，也即是可在所述柔性气管4上涂抹黏胶后，插入所述装配孔222进行粘接。

所述柔性气管4缠绕在所述杆身部22的外圆面时，可以不需要全部长度上粘结，只保障5-10个粘结点，只要在所述柔性气管4充气后不从所述杆身部22掉落即可。

参见图3和图4所示，所述杆身部22也可预先设置有与所述通气孔221连接的连续的环绕安装槽223，这样更利于所述柔性气管4与所述杆身部22粘结过程中能够更大的接触面积，从而增加粘结牢固性，且利于所述柔性气管4的保形。

所述杆头部21和所述杆身部22可以一体成型，也即是由一个整体的金属棒料加工制成，当然，所述杆头部21和所述杆身部22也可以是分别制成，例如分别由金属棒料车削加工制成，之后通过设置类似螺纹连接这样的结构(图中未示出)固定连接。

参见图3和图7所示，所述套筒件3包括对称的两个半圆组件31，所述套筒件3沿轴线方向顺序设置有用于夹持所述杆身部22的第一腔体311、用于气体缓冲导流的第二腔体312、用于夹持充气嘴6的第三腔体313以及用于便于装配的带有内螺纹的第四腔体314，所述套筒件3的外圆面设置有向所述杆身部22倾斜的锥状面32，所述锥状面32设置有与所述第二腔体312连通的导气孔321，所述锥状面32设置有覆盖所述导气孔321的可向外弹性扩张的橡胶膜322。所述导气孔321的直径可以是1-3mm。

所述半圆组件31可由树脂材料采用注塑成型方式制成，所述套筒件3的最大外径可以比所述第二连通孔142的内径小1-1.5mm，这样便于插入所述第二连通孔142。

所述橡胶膜322可以是由厚度为2-3mm的橡胶材料包覆所述锥状面32，且分别在所述锥状面32的轴向的两端通过粘结的方式固定来制成，这样即可保障所述橡胶膜322在所述锥状面32轴向的中间位置能够保留产生弹性变形的能力。

在组装过程中，可以在两个所述半圆组件31的所述第一腔体311、所述第三腔体313以及轴向的平面涂胶，在所述第三腔体313夹持粘接所述充气嘴6，同时利用所述第一腔体311与所述杆身部22粘结，两个所述半圆组件31同时也粘结为所述套筒件3的整体。

所述充气嘴6可选用常用球类(例如篮球)使用的气嘴，轴向长度的范围为8-30mm，对于背景技术提及的所述盲孔细长轴零件1，可选优市售的长度为10mm的气嘴。

待两个所述半圆组件31同时也粘结为所述套筒件3的整体后，在所述锥状面32设置所述橡胶膜322。此时利于在所述锥状面32的轴向的两端通过粘结的方式固定橡胶材料来获得所述橡胶膜322。

在内支撑装置装配完成后，使用时，将所述延伸杆2插入所述盲孔细长轴零件1的内腔，使所述杆头部21插入所述盲孔131，之后通过所述充气嘴6进行充气，使所述柔性气管4能够与所述轴身11的内腔紧密接触形成内支撑，且所述橡胶膜322向外扩张与所述轴身11的内腔紧密接触形成对所述轴身11的内腔的气密密封。至此完成对所述盲孔细长轴零件1的内支撑。

在所述延伸杆2插入所述盲孔细长轴零件1的内腔的过程中，由于所述柔性气管4未充气，因此具有一定的柔性形变能力，从而可很方便的进行插入操作，

待所述杆头部21插入所述盲孔131到位后，在使用气泵通过所述充气嘴6进行充气时，可设定最终充气目标压力为2.5至3.5bar，在气泵充气过程中，由于之前的插入操作通常会使得所述柔性气管4产生一定的形变，也就是所述柔性气管4的部分位置会内腔空间变小，因此，充气过程在使得所述柔性气管4肿胀充满的同时，也会使得所述橡胶膜322向外扩张与所述轴身11的内腔紧密接触形成对所述轴身11的内腔的气密密封。

发明人通过实践发现，2.5至3.5bar的压力(根据零件大小及所述柔性气管4材料和尺寸调整)足够形成对所述盲孔细长轴零件1的内腔的有效支撑。

当然，为了确保充气过程的气密性，可以预先在所述锥状面32的轴向的两端以粘结方式装配两个外径略大于所述第二连通孔142的内径的O型密封圈(图中未示出)，这样一方面可确保初始充气过程中，所述盲孔细长轴零件1的内腔的气密性，从而保障所述橡胶膜322获得足够的气压，另一方面可通过两个O型密封圈进一步保障所述橡胶膜322在轴向的两端与所述锥状面32的连接牢固性，避免气压过大造成所述橡胶膜322脱胶。

充气完成后的所述盲孔细长轴零件1即可用于机床进行车削或磨削加工，在加工过程中，由于所述盲孔细长轴零件1内有肿胀的所述柔性气管4直接支撑，且所述柔性气管4之外的空间有压力气体进行支撑，因此可很好的提升所述盲孔细长轴零件1外圆面加工过程中的刚性支撑。

待加工完成后，只需通过所述充气嘴6进行放气，使得所述盲孔细长轴零件1的内腔恢复大气压力，也就能够使得所述柔性气管4变软，从而即可轻易将所述延伸杆2取出。

如前所述，所述第四腔体314设置有内螺纹，因此在推入和拔出的过程中，可通过一个设置有与所述第四腔体314的内螺纹匹配的外螺纹的螺杆(图中未示出)，来提供延伸至所述盲孔细长轴零件1外的施力点，从而利于操作。

本发明所提供的盲孔细长轴内支撑装置，使用充气结构对零件形成有效支撑，从而增强零件的整体刚性，有效控制了磨床夹持及磨削加工时零件薄壁部分的变形，也就可提高磨削参数，大大减少了磨削所需工时，从而大大提升了生产效率。此外还有效控制住了密封圈的连接位置分离的风险。

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 (9)

1.一种盲孔细长轴内支撑装置，其用于在盲孔细长轴零件外圆面的型面加工过程中，从所述盲孔细长轴零件内腔形成内支撑，所述盲孔细长轴零件包括壁厚0.5mm的轴身，所述轴身上焊接有多个圆环状的凸台，所述轴身的两端分别焊接连接有第一端头件和第二端头件，靠近所述第一端头件的所述凸台设置有一个与所述轴身粘接的密封圈，所述第一端头件设置有与所述轴身的内孔连通的盲孔，所述第二端头件顺序设置有与所述轴身的内孔直径相同的第一连通孔和更大直径的第二连通孔，所述第二连通孔侧壁设置有壁厚0.85mm的薄壁段；其特征在于，其包括，延伸杆和套筒件，所述延伸杆包括顺序连接的杆头部、杆身部，

所述杆头部顶面及侧壁设置有十字交叉的第一凹槽，所述杆头部与所述杆身部的连接处设置有与所述第一凹槽连通的第一环槽，所述第一凹槽和所述第一环槽套接有第一橡胶条，

所述杆身部在与所述杆头部一侧相反的端面设置有一个通气孔，所述杆身部的外圆面设置有一个与所述通气孔连通的装配孔，所述杆身部外圆面缠绕连接有柔性气管，所述柔性气管的一端插接至所述装配孔，另一端置于所述杆头部与所述杆身部的连接处；

所述套筒件由对称的两个半圆组件组合而成，所述套筒件沿轴线方向顺序设置有用于夹持所述杆身部的第一腔体、用于气体缓冲导流的第二腔体、用于夹持充气嘴的第三腔体以及带有内螺纹的第四腔体，所述套筒件的外圆面设置有向所述杆身部倾斜的锥状面，所述锥状面设置有与所述第二腔体连通的导气孔，所述锥状面设置有覆盖所述导气孔的可向外弹性扩张的橡胶膜；

在所述第三腔体夹持粘接有所述充气嘴，所述第一腔体与所述杆身部粘结。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述杆头部的直径比所述盲孔的直径小1.8mm，长度比所述盲孔的长度长1.5mm，所述第一橡胶条为通过注塑成型方式制成的截面为圆形的橡胶条，截面半径设置为1.5mm。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述杆身部的直径是所述轴身内径的1/2至2/3。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性气管的外径按照如下公式设置，

所述柔性气管的外径＞(所述轴身内径-所述杆身部的直径)÷2。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述柔性气管缠绕在所述杆身部的外圆面时，有5-10个粘结点。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述杆身部设置有与所述通气孔连接的连续的环绕安装槽。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述套筒件的最大外径比所述第二连通孔的内径小1-1.5mm。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述橡胶膜由厚度为2-3mm的橡胶材料包覆所述锥状面，且分别在所述锥状面的轴向的两端通过粘结的方式固定而成。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，在所述锥状面的轴向的两端以粘结方式装配有两个外径略大于所述第二连通孔的内径的O型密封圈。

Images