CN112719792B - 开口薄壁楔环的加工工艺方法及定位装夹装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种开口薄壁楔环的加工工艺方法及定位装夹装置，属于开口薄壁楔环加工领域，该方法包括根据楔环的外圆和内腔平台的最小尺寸，加工成圆环坯料；设置开口圆夹具，将圆环坯料装入开口圆夹具夹紧，再通过卡盘卡爪夹紧开口圆夹具定位于机床，对圆环坯料内圆进行加工，得到工件；设置内胎和芯盘，将芯盘装入机床主轴的卡盘上，然后将内胎装入芯盘的圆锥台上，再将拆卸开口圆夹具的工件装入内胎，最后将带凸台的顶盘装入芯盘的定位孔和端面，顶车外圆成。本发明应用于开口薄壁楔环加工方面，解决了开口薄壁楔环存在的加工效率低、加工质量差的技术问题，具有加工工艺方法先进、可靠，定位装夹装置结构稳定、通用性好的特点。

Description

开口薄壁楔环的加工工艺方法及定位装夹装置

技术领域

本发明属于开口薄壁楔环加工领域，尤其涉及一种开口薄壁楔环的加工工艺方法及定位装夹装置。

背景技术

开口薄壁楔环是快速连接产品两部段舱体并紧固的重要零件，材料为05Cr17Ni4Cu4Nb不锈钢，开口薄壁楔环的结构如图1及图2所示，为开口环槽状结构，内环槽的两侧面为两斜面，下部有一平台，平台中心开口。外圆上有一组紧固用沉头螺纹孔，用于两部段舱体的连接。

鉴于开口薄壁楔环的材料和结构，现有开口薄壁楔环的加工工艺存在加工难度大的问题，具体的：1）内腔有一平台，故楔环内腔最小车削内径需按平台的尺寸留余量，这样内环槽加工余量很大，产生的加工应力极易导致工件变形；2）材料的强度和硬度较高，因此加工时切削力大、温度高、刀具磨损快，加工困难且加工周期长；3）材料塑性好，因此加工时切削塑性变形大，易粘刀，加工后不易获得好的表面质量；4）内环槽两侧斜面转角处无圆角，若使用普通球刀加工后无法清除刀具圆角，无法满足图纸要求；5）工件材料硬度高、强度大，精加工外圆时工件易变形；6）外圆上的沉头螺纹孔为深孔加工，故加工孔易豁且位置不准，工件材料硬，所用钻头又细又长，加工时钻头飘且易折断；7）攻丝时，丝锥容易折断。

由于上述现有开口薄壁楔环加工工艺中存在的诸多加工难点，导致开口薄壁楔环加工工艺存在加工效率低及加工质量差的问题。

发明内容

本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂。

本发明提出一种开口薄壁楔环的加工工艺方法及定位装夹装置，解决了开口薄壁楔环加工过程中存在的加工变形、粘刀、加工周期长、表面粗糙度大、外圆上孔加工飘且位置不准及工件精度及质量下降、加工效率低的技术难题，提高了工件的加工效率，保证了产品的质量精度及批量生产质量的稳定性要求，具有加工工艺方法先进、可靠，工件各工序使用的定位装夹装置结构稳定、通用性好的特点。

本发明一方面公开了一种开口薄壁楔环的加工工艺方法，包括：

楔环坯料加工步骤，用于根据楔环的外圆和内腔平台的最小尺寸，加工成一圆环坯料；

楔环内圆加工步骤，用于设置一开口圆夹具，将所述圆环坯料装入所述开口圆夹具夹紧，再通过卡盘卡爪夹紧所述开口圆夹具定位于机床，对所述圆环坯料内圆进行加工，得到一工件；

楔环外圆加工步骤，用于设置一内胎和一芯盘，将所述芯盘装入一机床主轴的一卡盘上，然后将所述内胎装入所述芯盘的一圆锥台上，再将拆卸所述开口圆夹具的所述工件装入所述内胎，最后将一带凸台的一顶盘装入所述芯盘的一定位孔和端面，顶车外圆成。

在其中一些实施例中，还包括：

楔环上孔槽加工步骤，用于通过压板将所述外圆加工步骤中用所述芯盘、所述顶盘和所述内胎装夹好的工件定位于铣床工作台上铣出外圆上螺钉孔和开口槽。

在其中一些实施例中，所述对所述圆环坯料内圆进行加工包括：

楔环的环形内腔、两斜面和平台加工步骤，用于将所述圆环坯料装入所述开口圆夹具夹紧，并利用一三爪卡盘夹紧定位所述开口圆夹具，粗铣楔环的环形内腔、两斜面和平台；

内孔和外圆加工步骤，用于将所述圆环坯料装入所述开口圆夹具夹紧，并利用一三爪卡盘夹紧定位所述开口圆夹具，车两端面成，半精车内孔和外圆；

以及精铣内环槽的两斜面、内圆环及平凸台成步骤。

在其中一些实施例中，所述对所述圆环坯料内圆进行加工还包括一消除应力步骤，用于在所述楔环的环形内腔、两斜面和平台加工步骤后，所述内孔和外圆加工步骤前，消除应力。

本发明另一方面还提供了一种定位装夹装置，用于开口薄壁楔环加工，包括：一内圆加工装夹装置和一外圆加工装夹装置；所述内圆加工装夹装置为一开口圆夹具；

所述外圆加工装夹装置包括：

一芯盘，所述芯盘周向设有一定位圆锥面，中心设有一圆锥台，所述圆锥台中心处设有一定位孔；

一内胎，所述内胎套设于所述芯盘的所述定位圆锥面上并与所述芯盘可拆卸的固定连接；

一顶盘，所述顶盘中心设有一与所述圆锥台匹配的凸台，所述凸台中心设有一定位中心孔，所述顶盘与所述芯盘通过所述圆锥台与所述凸台可拆卸的固定连接。

在其中一些实施例中，所述内胎包括：

一定位锥面，设于所述内胎内侧并与所述定位圆锥面匹配；

两定位斜面，设于所述内胎外侧并与待加工工件两斜面匹配。

在其中一些实施例中，还包括：

一第一紧定件，用于连接所述芯盘与所述内胎。

在其中一些实施例中，所述第一紧定件包括：

3个螺钉孔，3个所述螺钉孔设于所述芯盘周向；

3个螺钉，所述螺钉与所述螺钉孔匹配。

在其中一些实施例中，还包括：

一第二紧定件，用于将用所述芯盘、所述顶盘和所述内胎装夹好的工件固定在铣床工作台上。

在其中一些实施例中，所述第二紧定件包括：

一等高块，与装夹后工件等高；

一压板，压紧所述顶盘和等高块，定位待加工工件于工作台上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明提供一种开口薄壁楔环的加工工艺方法，解决了开口薄壁楔环加工过程中存在的加工变形、粘刀、加工周期长、表面粗糙度大、外圆上孔加工飘且位置不准及工件精度及质量下降、加工效率低的技术难题，提高了工件的加工效率，保证了产品的质量精度及批量生产质量的稳定性要求，具有加工工艺方法先进、可靠的特点；本发明还提供了一种定位装夹装置，具有结构稳定、通用性好的特点。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为开口薄壁楔环的结构示意图；

图2为开口薄壁楔环的外圆的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的开口圆夹具的主视结构示意图；

图4为本发明实施例提供的开口圆夹具的立体结构示意图；

图5为本发明实施例提供的圆环坯料与开口圆夹具定位装配结构剖面示意图；

图6为本发明实施例提供的圆环坯料与开口圆夹具装配结构示意图；

图7为本发明实施例提供的内胎主视结构示意图；

图8为本发明实施例提供的内胎左视结构示意图；

图9为图8的A处的局部放大图；

图10为本发明实施例提供的芯盘结构剖面示意图；

图11为本发明实施例提供的芯盘结构示意图；

图12为本发明实施例提供的顶盘结构示意图；

图13为本发明实施例提供的顶盘另一结构示意图；

图14为本发明实施例提供的芯盘、内胎、工件与顶盘的定位装配结构示意图；

图15为本发明实施例提供的芯盘、内胎、工件、顶盘、压板与等高块的定位装配结构示意图；

附图说明：1、圆环坯料；2、开口圆夹具；3、内胎；31、定位锥面；32、定位斜面；4、芯盘；41、定位圆锥面；42、圆锥台；43、定位孔；5、顶盘；51、凸台；52、定位中心孔；61、压板；62、等高块；7、三爪卡盘；81、螺钉孔；82、螺钉；9、工件。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的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。

显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本发明应用于其他类似情景。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本发明揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本发明公开的内容不充分。

在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本发明所涉及的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本发明所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块（单元）的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本发明所涉及的“连接”、“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本发明所涉及的“多个”是指两个或两个以上。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。本发明所涉及的术语“第一”、“第二”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本发明实施例提供了一种开口薄壁楔环的加工工艺方法，包括楔环坯料加工步骤、楔环内圆加工步骤、楔环外圆加工步骤及楔环上孔槽加工步骤，具体的，根据楔环的外圆和内腔平台的最小尺寸，加工成圆环坯料1；设置开口圆夹具2，将圆环坯料1装入开口圆夹具2夹紧，再通过卡盘卡爪夹紧开口圆夹具2定位于机床，其中，圆环坯料1与开口圆夹具2定位装配方式如图5、6所示，对圆环坯料1内圆进行加工，得到工件9；设置内胎3和芯盘4，将芯盘4装入机床主轴的卡盘上，然后将内胎3装入芯盘4的圆锥台42上，再将拆卸开口圆夹具2的工件9装入内胎3，最后将带凸台51的顶盘5装入芯盘4的定位孔43和端面，顶车外圆成，其中，芯盘4、内胎3、工件9与顶盘5的定位装配方式如图14所示；通过压板61将外圆加工步骤中用芯盘4、顶盘5和内胎3装夹好的工件9定位于铣床工作台上铣出外圆上螺钉孔81和开口槽，其中，芯盘4、内胎3、工件9、顶盘5、压板61与等高块62的定位装配方式如图15所示。该加工工艺方法解决了开口薄壁楔环加工过程中存在的加工变形、粘刀、加工周期长、表面粗糙度大、外圆上孔加工飘且位置不准及工件精度及质量下降、加工效率低的技术难题，提高了工件的加工效率，保证了产品的质量精度及批量生产质量的稳定性要求，具有加工工艺方法先进、可靠的特点。

其中，对圆环坯料1内圆进行加工包括楔环的环形内腔、两斜面和平台加工步骤、消除应力步骤、内孔和外圆加工步骤以及精铣内环槽的两斜面、内圆环及平凸台成步骤，具体的，将圆环坯料1装入开口圆夹具2夹紧，并利用三爪卡盘7夹紧定位开口圆夹具2，粗铣楔环的环形内腔、两斜面和平台；将圆环坯料1装入开口圆夹具2夹紧，并利用三爪卡盘7夹紧定位开口圆夹具2，车两端面成，半精车内孔和外圆。

本发明另一方面还提供了一种定位装夹装置，用于开口薄壁楔环加工，包括内圆加工装夹装置和外圆加工装夹装置，内圆加工装夹装置为如图3、4所示结构的开口圆夹具2；外圆加工装夹装置包括芯盘4、内胎3、顶盘5以及用于连接芯盘4与内胎3的第一紧定件，如图10、11所示，芯盘4周向设有定位圆锥面41，中心设有圆锥台42，圆锥台42中心处设有定位孔43；内胎3套设于芯盘4的定位圆锥面41上并与芯盘4可拆卸的固定连接；如图12、13所示，顶盘5中心设有与圆锥台42匹配的凸台51，凸台51中心设有定位中心孔52，顶盘5与芯盘4通过圆锥台42与凸台51可拆卸的固定连接。可选的，第一紧定件包括3个螺钉孔81及3个螺钉82，3个螺钉孔81设于芯盘4周向；螺钉82与螺钉孔81匹配。该定位装夹装置具有结构稳定、通用性好的特点。

其中，如图7、8、9所示，内胎3包括定位锥面31和两定位斜面32，定位锥面31设于内胎3内侧并与定位圆锥面41匹配；两定位斜面32设于内胎3外侧并与待加工工件9两斜面匹配。

其中，还包括用于将用芯盘4、顶盘5和内胎3装夹好的工件9固定在铣床工作台上的第二紧定件，可选的，第二紧定件包括等高块62和压板61，等高块62与装夹后工件9等高，压板61压紧顶盘5和等高块62，定位待加工工件9于工作台上。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种开口薄壁楔环的加工工艺方法，所述开口薄壁楔环为开口环槽状结构，内环槽的两侧面为两斜面，下部有一平台，平台中心开口,外圆上有一组紧固用沉头螺纹孔，其特征在于：包括

楔环坯料加工步骤，用于根据楔环的外圆和内腔平台的最小尺寸，加工

成一圆环坯料；

楔环内圆加工步骤，用于设置一开口圆夹具，将所述圆环坯料装入所述开口圆夹具夹紧，再通过卡盘卡爪夹紧所述开口圆夹具定位于机床，对所述圆环坯料内圆进行加工，得到一工件；

楔环外圆加工步骤，用于设置一内胎和一芯盘，将所述芯盘装入一机床主轴的一卡盘上，然后将所述内胎装入所述芯盘的一圆锥台上，再将拆卸所述开口圆夹具的所述工件装入所述内胎，最后将一带凸台的一顶盘装入所述芯盘的一定位孔和端面，顶车外圆成；

楔环上孔槽加工步骤，用于通过压板将所述楔环外圆加工步骤中用所述芯盘、所述顶盘和所述内胎装夹好的工件定位于铣床工作台上铣出外圆上的沉头螺纹孔和平台的中心开口；

所述对所述圆环坯料内圆进行加工包括：

楔环的环形内腔、两斜面和平台加工步骤，用于将所述圆环坯料装入所述开口圆夹具夹紧，并利用一三爪卡盘夹紧定位所述开口圆夹具，粗铣楔环的环形内腔、两斜面和平台；

内孔和外圆加工步骤，用于将所述圆环坯料装入所述开口圆夹具夹紧，并利用一三爪卡盘夹紧定位所述开口圆夹具，车两端面成，半精车所述圆环坯料内圆和外圆；

以及精铣楔环的环形内腔、两斜面和平台成步骤。

2.根据权利要求1所述的开口薄壁楔环的加工工艺方法，其特征在于：所述对所述圆环坯料内圆进行加工还包括一消除应力步骤，用于在所述楔环的环形内腔、两斜面和平台加工步骤后，所述内孔和外圆加工步骤前，消除应力。

3.一种用于权利要求1或2所述的开口薄壁楔环的加工工艺方法的定位装夹装置，包括：一内圆加工装夹装置和一外圆加工装夹装置，其特征在于：

所述内圆加工装夹装置为一开口圆夹具；

所述外圆加工装夹装置包括：

一芯盘，所述芯盘周向设有一定位圆锥面，中心设有一圆锥台，所述圆锥台中心处设有一定位孔；

一内胎，所述内胎套设于所述芯盘的所述定位圆锥面上并与所述芯盘可拆卸的固定连接；

一顶盘，所述顶盘中心设有一与所述圆锥台匹配的凸台，所述凸台中心设有一定位中心孔，所述顶盘与所述芯盘通过所述圆锥台与所述凸台可拆卸的固定连接。

4.根据权利要求3所述的定位装夹装置，其特征在于：所述内胎包括：

一定位锥面，设于所述内胎内侧并与所述定位圆锥面匹配；

两定位斜面，设于所述内胎外侧并与待加工工件两斜面匹配。

5.根据权利要求3所述的定位装夹装置，其特征在于：还包括

一第一紧定件，用于连接所述芯盘与所述内胎。

6.根据权利要求5所述的定位装夹装置，其特征在于：所述第一紧定件包括：

3个螺钉孔，3个所述螺钉孔设于所述芯盘周向；

3个螺钉，所述螺钉与所述螺钉孔匹配。

7.根据权利要求3所述的定位装夹装置，其特征在于：还包括

一第二紧定件，用于将用所述芯盘、所述顶盘和所述内胎装夹好的工件固定在铣床工作台上。

8.根据权利要求7所述的定位装夹装置，其特征在于：所述第二紧定件包括

一等高块，与装夹后工件等高；

一压板，压紧所述顶盘和等高块，定位待加工工件于工作台上。

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