CN112025340A - 一种用于薄壁零件加工的支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种用于薄壁零件加工的支撑装置，该装置包括：第一支撑架、第二支撑架和支撑机构；所述第一支撑架与第二支撑架通过两个弹性的支撑机构连接为闭合曲线；所述第一支撑架和第二支撑架用于当加工所述薄壁零件时，与所述薄壁零件内壁贴合，以支撑所述薄壁零件。本发明通过设计一种支撑装置，将两个支撑架与支撑机构连接在一起，并创新的通过支撑机构的支撑弹簧提供一个支撑力，解决了薄壁零件口部加工尺寸超差问题，提高了壳体口部结构强度，达到了防变形的目的。

Description

一种用于薄壁零件加工的支撑装置

技术领域

本发明涉及一种用于薄壁零件加工的支撑装置，特别涉及一种铝合金薄壁回转体类零件外圆车削加工的支撑装置

背景技术

随着科技的发展，薄壁回转体类零件通常应用于各种工业领域。如水下运载体的承压外壳，一些炮弹的外壳等，这些都是回转体类零件，我们往往需要对这些薄壁回转体类零件进行加工。

大量不同直径的薄壁回转体类零件，两端口部带有密封槽和与其他回转体装配止口等，密封槽和止口等外圆尺寸设计尺寸精度要求高；而由于铝合金材料的热膨胀系数大，导致零件的热变形严重，容易造成零件尺寸超差；同时薄壁回转体类零件的口部壁厚薄，强度低等原因导致零件口部加工尺寸超差现象。生产上采取壳体自由退火工艺或刚性卡具箍紧+退火工艺等方式来消除残余应力，来降低壳体口部超差，但退火实施过程中应力释放也可导致变形，而刚性工装导致预紧力过大产生变形或预紧力不足导致卡具松脱而没有达到防变形的目的，导致最终去应力效果不佳。因此设计一种用于外圆车削加工的支撑装置，来提高壳体口部结构强度，达到防变形的目的。

现有的支撑装置有如下几种：

1.第一半圆形支撑架和第二半圆形支撑架对应放置，组成一个圆形支撑架，所述第一半圆形支撑架和所述第二半圆形支撑架通过螺栓和螺母紧固在一起，所述圆形支撑架夹套住薄壁回转体零件口部，所述薄壁回转体类零件为圆柱体，仅用于紧固外圆来加工内圆。而大部分的薄壁回转体类零件重要的结构特征是在外圆，所以加工外圆时，加工变形超差。且圆形支撑架为刚性材料，在释放热之后会变形。并且由于刚性材料在热处理时会产生热胀冷缩，会产生松动，造成变形。

2.一个安装在薄壁管内圆上的上支撑套、与上支撑套相对应的装在薄壁管内圆上的下支撑套，上支撑套与下支撑套均与被加工薄壁管内圆接触面轮廓相吻合接触，在上支撑套与下支撑套之间安装支撑有支撑工装，利用防止薄壁管外圆加工变形的装置，该装置虽然在一定程度上能够防止外圆加工变形，但是只能针对一种内孔直径，对于多种不同直径的薄壁回转体类零件，更换不方便。

针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种用于薄壁零件加工的支撑装置，通过设计两个弹性的支撑机构，以解决加工薄壁零件端口外圆时薄壁零件变形，加工尺寸差的问题，同时设计两个可弯折的支撑架，以解决加工多种不同直径的薄壁零件更换支撑架不方便的问题。

为达到上述目的，本发明提供一种用于薄壁零件加工的支撑装置，包括：第一支撑架、第二支撑架和支撑机构；

所述第一支撑架与第二支撑架通过两个弹性的支撑机构连接为闭合环状；

所述第一支撑架和第二支撑架用于当加工所述薄壁零件时，与所述薄壁零件内壁贴合，以支撑所述薄壁零件。

可选的，

所述支撑机构包括上连接螺杆、下连接螺杆、上顶环、下顶环、上垫片、下垫片、支撑弹簧、顶杆、套管、第一螺母、第二螺母、第三螺母和转接头；

所述第一螺母用于固定穿过所述上顶环的所述上连接螺杆；

所述第二螺母用于固定穿过所述下顶环的所述下连接螺杆；

所述顶杆包括螺纹部分和无螺纹部分，所述无螺纹部分嵌套在所述套管内，所述螺纹部分螺纹连接所述上顶环；

所述转接头一端为螺钉状，所述转接头的另一端为螺母状，所述螺钉状一端的转接头螺纹连接所述下顶环，所述螺母状一端的转接头固定连接所述套管底部；

所述支撑弹簧嵌套在所述套管外围，所述支撑弹簧一端连接所述上垫片的一侧，所述支撑弹簧另一端连接所述下垫片的一侧；

所述上垫片的另一侧连接所述上顶环；

所述下垫片的另一侧连接所述第三螺母一侧；

所述第三螺母的另一侧连接所述转接头的顶面。

可选的，

所述套管为空心圆柱体型，所述套管的外侧面为螺纹状；

所述套管内侧设有相对应的两个沟槽；

所述沟槽一端开口。

可选的，

所述顶杆无螺纹一端的两侧设有相对应的两个限位块；

所述限位块与所述沟槽相适配。

可选的，

所述限位块的长度d₁与所述沟槽的长度d₂的比值k∈[1/6，1/12]；

所述套管的高度与所述无螺纹部分的高度相等。

可选的，

所述支撑架包括多个第一连接块、多个第二连接块、连接螺杆和紧固螺母；

所述第一连接块和所述第二连接块间隔连接；

所述第一连接块和所述第二连接块通过连接螺杆连接；

所述连接螺杆通过所述紧固螺母固定；

所述第二支撑架与所述第一支撑架的大小、结构相同，位置相对。

可选的，

所述支撑装置材料为耐热不锈钢；

所述支撑弹簧材料为耐热弹簧。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明通过设计两个弹性的支撑机构，解决了加工薄壁零件端口外圆时薄壁零件变形，加工尺寸差的问题，提高了薄壁零件口部结构强度，达到了防变形的目的，保证了薄壁零件加工的精度；同时设计两个可弯折的支撑架，以解决加工多种不同直径的薄壁零件更换支撑架不方便的问题，节省了生产成本，保证了加工的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种用于薄壁零件加工的支撑装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的支撑机构的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的套管的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的顶杆的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的第一支撑架的结构示意图。

符号说明：

第一支撑架-1，第二支撑架-2，支撑机构-3，上连接螺杆-311，下连接螺杆312，上顶环321，下顶环322，上垫片331，下垫片332，支撑弹簧341，顶杆351，套管361，第一螺母371，第二螺母372，第三螺母373，转接头381，限位块3511，沟槽3611，第一连接块111，第二连接块112，连接螺杆113，紧固螺母114。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，只是在薄壁内侧设置两个支撑架，通过螺栓和螺母将两个支撑架固定连接起来，该装置虽然在一定程度上能够防止外圆加工变形，但是只能针对一种内孔直径，对于多种不同直径的薄壁回转体类零件，更换不方便，且在热处理时仍然会脱落，不能很好地防变形。

而本申请通过设计一种用于薄壁零件加工的支撑装置，将两个支撑架和两个弹性的支撑机构组成一个闭合的支撑装置，当加工所述薄壁零件时，所述两个支撑架与所述薄壁零件内壁贴合，所述支撑机构包括支撑弹簧，通过压缩弹簧，产生一个支撑力，从而支撑两个支撑架，进而支撑所述薄壁零件，进行加工外圆。

以下结合附图通过具体实施例对本发明技术方案进行说明：

如图1所示，本发明提供一种用于薄壁零件加工的支撑装置的结构示意图，包括：

第一支撑架1、第二支撑架2和支撑机构3；

所述第一支撑架1与第二支撑架2通过两个弹性的支撑机构3连接为闭合环状；

所述第一支撑架1和第二支撑架2用于当加工所述薄壁零件时，与所述薄壁零件内壁贴合，以支撑所述薄壁零件。

在一个可选的实施方式中，一种薄壁回转体类零件，其端口外圆尺寸设计精度要求高，需支撑装置去支撑薄壁零件的内壁，防止变形，才能更好的去加工薄壁外圆，因而本发明设计了一个支撑装置，先将两个支撑架通过两个弹性的支撑机构连接成闭合的曲线后，将该支撑装置放置在薄壁零件内壁的端口处，与内壁贴合；由于所述支撑机构3是弹性的，可以进行压缩，从而产生一个支撑力，支撑两个支撑架，进而支撑起所述薄壁零件。其中，所述两个支撑架可以自由弯折，可以弯成与所述薄壁零件内壁相贴合的状态，当所述薄壁零件的直径较小时，即在400mm—800mm之间，其与薄壁零件接触面积更大，贴合状态则会更好。

图2是本发明实施例提供的支撑机构的结构示意图，如图示：

可选的，

所述支撑机构3包括上连接螺杆311、下连接螺杆312、上顶环321、下顶环322、上垫片331、下垫片332、支撑弹簧341、顶杆351、套管361、第一螺母371、第二螺母372、第三螺母373和转接头381；

所述第一螺母371用于固定穿过所述上顶环的所述上连接螺杆311；

所述第二螺母372用于固定穿过所述下顶环的所述下连接螺杆312；

所述顶杆351包括螺纹部分和无螺纹部分，所述无螺纹部分嵌套在所述套管361内，所述螺纹部分螺纹连接所述上顶环321；

所述转接头381一端为螺钉状，所述转接头381的另一端为螺母状，所述螺钉状一端的转接头381螺纹连接所述下顶环322，所述螺母状一端的转接头381固定连接所述套管361底部；

所述支撑弹簧341嵌套在所述套管361外围，所述支撑弹簧341一端连接所述上垫片331的一侧，所述支撑弹簧341另一端连接所述下垫片332的一侧；

所述上垫片331的另一侧连接所述上顶环321；

所述下垫片332的另一侧连接所述第三螺母373一侧；

所述第三螺母373的另一侧连接所述转接头381的顶面。

先将下连接螺杆311固定穿过下顶环322，其次将螺钉状一端的转接头381螺纹连接所述下顶环322，之后将顶杆351的无螺纹部分嵌套在套管361内，将嵌套好的套管361固定在所述转接头381的螺母状一端，再依次将第三螺母373、下垫片332、支撑弹簧341、上垫片331固定在所述套管361上，所述第三螺母373的底面与所述转接头381的顶面相接触，随后将顶杆351的螺纹部分螺纹连接上顶环321，最后将上连接螺杆311固定穿过上顶环321，通过该过程组成一个支撑机构3，用于支撑所述两个支撑架；

如上所述，设计上顶环321是为了将第一支撑架1与支撑机构3连接起来，同时设计下顶环322是为了将第二支撑架2与支撑机构3连接起来，本发明设计的上顶环321的形状为U型体，其两个侧面分别设有与所述上连接螺杆311相适配的圆孔，以便上连接螺杆311穿过所述上顶环321，并用第一螺母371进行固定，第一支撑架1连接到所述上连接螺杆311上；

在上顶环322的下方设计了上垫片331，所述上垫片331是圆的，由于上顶环321的底面是方形的，与支撑弹簧341的接触面积小，为了更好的与支撑弹簧341接触，所以又设置了圆形的上垫片331，同时能够减少上顶环321的磨损；

设置转接头381是为了一端与下顶环322相连，而另一端与套管361相连，没有直接将下顶环322与套管361相连，是因为下顶环322开设的孔直径小于套管直径，所述套管361无法直接螺纹连接到所述下顶环322内；

设置第三螺母373是为了当旋紧螺母时，支撑弹簧341能够向上顶，从而支撑弹簧341的一个力使顶杆随着向上移动，直到限位块3511卡住沟槽的最顶部，随后继续旋紧螺母，支撑弹簧341压缩，产生支撑力，支撑起两个支撑架。在所述第三螺母373上方设置了下垫片332，支撑弹簧341与下垫片332的接触面积相较于支撑弹簧341与第三螺母373的接触面积大一些，通过旋紧第三螺母373，下垫片332向上压缩支撑弹簧341，也防止支撑弹簧341跟着第三螺母373旋转，因接触不好，造成支撑弹簧341失效。

图3是本发明实施例提供的套管的结构示意图，如图示：

可选的，

所述套管361为空心圆柱体型，所述套管361的外侧面为螺纹状；

所述套管361内侧设有相对应的两个沟槽3611；

所述沟槽3611一端开口。

在所述套管361的内侧面设置相对应的两个沟槽3611，以便顶杆可沿所述沟槽3611进行上下滑动，当所述顶杆351卡在所述沟槽3611中时，再旋紧第三螺母373，支撑弹簧会压缩产生一个支撑力；所述套管361的外侧面为螺纹状，以便所述第三螺母373可沿着所述套管361进行上下移动。每次使用前后，用润滑油对各个螺母、套管等进行保护，以满足铝合金去加工应力的退火工艺，同时可以反复利用。

图4是本发明实施例提供的顶杆的结构示意图，如图示：

可选的，

所述顶杆351无螺纹一端的两侧设有相对应的两个限位块3511；

所述限位块3511与所述沟槽3611相适配。

设置限位块3511是为了限制顶杆351的位置，所述限位块3511可以是长方体、圆柱体、球体等任意一种现有技术中可以实现的几何体，本申请中以长方体为例。因长方体设计简单，节省人力、时间。

需要说明的是，所述沟槽3611与所述限位块3511相适配，即当所述限位块3511设置成长方体时，所述沟槽3611相对应的设置成长方体，以便所述限位块3511更好的在所述沟槽3611中滑动，并且能保证限位块3511滑动到沟槽3611顶部时，可以卡在沟槽3611顶部，不会直接滑出去。当所述限位块3511卡在所述沟槽3611顶部时，再进行压缩弹簧，会产生支撑力，此时弹簧可有一个±50mm的移动范围。

可选的，

所述限位块3511的长度d₁与所述沟槽3611的长度d₂的比值k∈[1/6，1/12]；

所述套管361的高度与所述无螺纹部分的高度相等。

所述限位块3511的长度d₁与所述沟槽3611的长度d₂的比值k∈[1/6，1/12]，优选的，设置所述限位块3511的长度d₁与所述沟槽3611的长度d₂的比值k为1/6。螺纹部分全部螺纹连接在上顶环内，无螺纹部分高度与所述套管高度相等，以便顶杆向上滑动时不会滑出所述套管。

图5是本发明实施例提供的第一支撑架的结构示意图，如图示：

可选的，

所述支撑架包括多个第一连接块111、多个第二连接块112、连接螺杆113和紧固螺母114；

所述第一连接块111和所述第二连接块112间隔连接；

所述第一连接块111和所述第二连接块112通过连接螺杆113连接；

所述连接螺杆113通过所述紧固螺母114固定；

所述第二支撑架2与所述第一支撑架的1大小、结构相同，位置相对。

本实施例中，第一连接块111和第二连接块112间隔连接，所述第一连接块111和所述第二连接块112可绕所述连接螺杆113弯折，从而保证每个连接块弯折到与所述薄壁零件的内壁相贴合的状态；本申请所加工的薄壁零件的直径为400mm，当所加工的薄壁零件直径更大时，只需增加相同数量的所述第一连接块111和第二连接块112去适应内径尺寸的变化，其更换方便，不需要加工多个适配不同直径的整个支撑装置，节省了人力，节约成本，提高了工作效率。可选的，

所述支撑装置材料为耐热不锈钢；

所述支撑弹簧材料为耐热弹簧。

因在加工所述薄壁零件时，需要进行热处理，所以选用的所述支撑装置材料以及所述支撑弹簧都是耐热的，可以有效的防止在加工过程中，支撑装置受热而导致脱落，从而使薄壁零件变形，造成加工不够精确的问题。加工薄壁零件的工艺流程如下：

一般加工回转体类的零件内外都有一定的余量，端面有密封结构，或是与其他段连接的接口尺寸，等等。需要通过粗车、退火、半精车、退火、精车这五步加工成零件；具体为首先粗车即零件上车，两端车床三爪或四爪卡盘卡死，找正平行车身后粗车外圆见光，或是留一定的余量，然后，进行退火或是自然时效处理，进行半精车，即零件上车时，一般一端撑内圆，一端上中心架，车内圆，中间测量壁厚，调整加工轴心，内圆尺寸成后，加工外圆，端面尺寸，密封结构等，留余量进行二次退火，完成后精车外圆，检验尺寸，就加工完成薄壁零件了。

本实施例中所设计的工装是在半精车外圆端面的重要结构尺寸时使用，之后结合退火工艺实施来解决尺寸加工变形、加工尺寸超差问题。

上述技术方案具有如下有益效果：本发明通过设计两个弹性的支撑机构，解决了加工薄壁零件端口外圆时薄壁零件变形，加工尺寸差的问题，提高了薄壁零件口部结构强度，达到了防变形的目的，保证了薄壁零件加工的精度；同时设计两个可弯折的支撑架，以解决加工多种不同直径的薄壁零件更换支撑架不方便的问题，节省了生产成本，保证了加工的效率。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于薄壁零件加工的支撑装置，其特征在于，包括：第一支撑架、第二支撑架和支撑机构；

所述第一支撑架与第二支撑架通过两个弹性的支撑机构连接为闭合环状；

所述第一支撑架和第二支撑架用于当加工所述薄壁零件时，与所述薄壁零件内壁贴合，以支撑所述薄壁零件。

2.根据权利要求1所述的一种用于薄壁零件加工的支撑装置，其特征在于：

所述支撑机构包括上连接螺杆、下连接螺杆、上顶环、下顶环、上垫片、下垫片、支撑弹簧、顶杆、套管、第一螺母、第二螺母、第三螺母和转接头；

所述第一螺母用于固定穿过所述上顶环的所述上连接螺杆；

所述第二螺母用于固定穿过所述下顶环的所述下连接螺杆；

所述顶杆包括螺纹部分和无螺纹部分，所述无螺纹部分嵌套在所述套管内，所述螺纹部分螺纹连接所述上顶环；

所述转接头一端为螺钉状，所述转接头的另一端为螺母状，所述螺钉状一端的转接头螺纹连接所述下顶环，所述螺母状一端的转接头固定连接所述套管底部；

所述支撑弹簧嵌套在所述套管外围，所述支撑弹簧一端连接所述上垫片的一侧，所述支撑弹簧另一端连接所述下垫片的一侧；

所述上垫片的另一侧连接所述上顶环；

所述下垫片的另一侧连接所述第三螺母一侧；

所述第三螺母的另一侧连接所述转接头的顶面。

3.根据权利要求2所述的一种用于薄壁零件加工的支撑装置，其特征在于：

所述套管为空心圆柱体型，所述套管的外侧面为螺纹状；

所述套管内侧设有相对应的两个沟槽；

所述沟槽一端开口。

4.根据权利要求3所述的一种用于薄壁零件加工的支撑装置，其特征在于：

所述无螺纹部分一端的两侧设有相对应的两个限位块；

所述限位块与所述沟槽相适配。

5.根据权利要求4所述的一种用于薄壁零件加工的支撑装置，其特征在于：

所述限位块的长度d₁与所述沟槽的长度d₂的比值k∈[1/6，1/12]；

所述套管的高度与所述无螺纹部分的高度相等。

6.根据权利要求1所述的一种用于薄壁零件加工的支撑装置，其特征在于：

所述第一支撑架包括多个第一连接块、多个第二连接块、连接螺杆和紧固螺母；

所述第一连接块和所述第二连接块间隔连接；

所述第一连接块和所述第二连接块通过连接螺杆连接；

所述连接螺杆通过所述紧固螺母固定；

所述第二支撑架与所述第一支撑架的大小、结构相同，位置相对。

7.根据权利要求1所述的一种用于薄壁零件加工的支撑装置，其特征在于：

所述支撑装置材料为耐热不锈钢；

所述支撑弹簧材料为耐热弹簧。

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