CN112743352B - 组合加工并联簧片构件安装面的加工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种组合加工并联簧片构件安装面的加工系统及方法，在车床通用夹具(2)上，使用夹具(1)，同时定位并夹紧用于安装并联簧片构件(19)的固定件(3)和运动件(9)，在一次走刀中车削加工两个零件上的簧片构件第一安装面(15)、簧片构件第二安装面(16)，然后将固定件(3)和运动件(9)翻面装夹，以簧片构件第一安装面(15)、簧片构件第二安装面(16)为轴向基准，在一次走刀中车削加工零件另一端的簧片构件第三安装面(17)、簧片构件第四安装面(18)。本发明能够消除轴向装配系统误差，从而消除该误差引起的簧片单元内部装配应力。

Description

组合加工并联簧片构件安装面的加工系统及方法

技术领域

本发明涉及簧片构件安装面的工艺技术领域，具体地，涉及一种组合加工并联簧片构件安装面的加工系统及方法。

背景技术

一个簧片构件一般包含多个簧片单元，所有簧片单元的两端分别连接固定件和运动件，能存储弹性势能。弹性势能源自外力驱动运动件。外力消失后，簧片构件释放势能，推动运动件复位；将簧片构件并联在固定件和运动件之间，还能限制运动件沿其径向的2个平动自由度和2个转动自由度，有利于抵抗径向干扰力，实现高精度的轴向运动，并消除滑动摩擦。但簧片构件必须与固定件和运动件实现刚性联接，如果并联的簧片构件在固定件和运动件上的轴向安装间距不一致，在安装完毕后，并联簧片构件就存在轴向装配误差，该误差属于系统误差。由于该误差，簧片单元会处于弯曲变形的状态，说明其内部存在装配应力。工作状态下该应力与工作应力叠加，使得簧片构件内部的总应力增大，改变并联簧片构件的力学特性，缩短簧片的工作寿命。

若固定件和运动件的材料相同，径向间隙小于割刀宽度或线切割丝直径，亦或固定件和运动件的材料不同，就无法采用合料加工再分割成零件的工艺方法，而采用分别加工固定件和运动件的簧片构件安装面的方法。由于簧片构件安装面位于零件两端，不能在一次装夹中完成加工，必须翻面装夹进行第二次加工，这样会产生较大的累积误差，使得固定件和运动件的簧片构件安装面的轴向距离不一致，即存在系统误差。提高该距离尺寸的设计精度，会增加制造难度，却不能消除系统误差，所以依然会导致一定的装配应力。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种组合加工并联簧片构件安装面的加工系统及方法。

根据本发明提供的一种组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，包括：夹具1、簧片构件19、固定件3、运动件9、第一安装面15、第二安装面16、簧片构件第三安装面17、簧片构件第四安装面18；

在车床通用夹具2上，使用夹具1，同时定位并夹紧用于安装并联簧片构件19的固定件3和运动件9，

在一次走刀中车削加工固定件(3)上的簧片构件第一安装面(15)和运动件(9)上的簧片构件第二安装面(16)，然后将固定件(3)和运动件(9)翻面装夹，以簧片构件第一安装面(15)、簧片构件第二安装面(16)为轴向基准，在一次走刀中车削加工固定件(3)另一端的簧片构件第三安装面(17)和运动件(9)另一端的簧片构件第四安装面(18)。

优选地，夹具1包括：夹具体5；

所述夹具体5作为夹具基础件，能够实现夹具在车床通用夹具2上定位并夹紧、对固定件3进行径向定位。

优选地，夹具1还包括：螺纹心轴7；

所述螺纹心轴7对固定件3进行轴向定位、对运动件9进行轴向和径向定位。

优选地，夹具1还包括：端盖8；

所述端盖8用于夹紧固定件3。

优选地，夹具1还包括：顶杆12；

所述顶杆12能够承受车床尾架上顶尖13的压紧力进而压紧运动件9。

优选地，所述固定件3和运动件9采用同种金属材料。

优选地，所述固定件3的最小内径与运动件9的最大外径之差小于1mm。

优选地，采用车削方法加工簧片构件第一安装面15、簧片构件第二安装面16、簧片构件第三安装面17、簧片构件第四安装面18。

优选地，采用组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，进行组合加工并联簧片构件安装面的加工。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明采用组合加工方法，车削固定件3和运动件9的并联簧片构件第一安装面15、簧片构件第二安装面16、簧片构件第三安装面17、簧片构件第四安装面18，消除了轴向装配系统误差，从而消除了该误差引起的簧片单元内部装配应力；

2、本发明只用一套夹具1，不作任何调整，就能实现固定件3和运动件9的共4次装夹；

3、本发明不需要提高相关尺寸的设计精度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明的车削前端簧片构件安装面时的装夹轴测剖视示意图。

图2是本发明的车削后端簧片构件安装面时的装夹轴测剖视示意图。

图3是本发明的夹具在设定状态下的轴测剖视示意图。

图4是本发明的加工效果的轴测剖切示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

一套组合加工工艺方法，并设计一种夹具，解决这一问题。工艺方法如下：

步骤S1：将夹具1固定于车床通用夹具2；

步骤S2：将固定件3放入夹具1，其固定件的外圆4与夹具体5的孔形成孔轴配合，固定件的台阶面6与螺纹心轴7的端面贴合；

步骤S3：旋紧端盖8，从端面压紧固定件3；

步骤S4：将运动件9放入夹具1，其运动件的外圆10与螺纹心轴7的孔形成孔轴配合，运动件的台阶面11与螺纹心轴7的端面贴合；

步骤S5：将顶杆12顶住运动件9，再用车床尾架上的顶尖13顶在顶杆12端面的中心孔14上，压紧运动件9；

步骤S6：沿径向一次走刀，精车固定件3和运动件9的簧片构件第一安装面15、簧片构件第二安装面16；

步骤S7：松开顶尖13，取下顶杆12和端盖8，将运动件9和固定件3取下；

步骤S8：将固定件3翻面放入夹具1，其固定件的外圆4与夹具体5的孔形成孔轴配合，簧片构件第一安装面15与螺纹心轴7的端面贴合；

步骤S9：旋紧端盖8，从端面压紧固定件3；

步骤S10：将运动件9翻面放入夹具1，其运动件的外圆10与螺纹心轴7的孔形成孔轴配合，簧片构件安装面簧片构件第二安装面16与螺纹心轴7的端面贴合；

步骤S11：将顶杆12顶住运动件9，再用车床尾架上的顶尖13顶在顶杆12端面的中心孔14上，压紧运动件9；

步骤S12：沿径向一次走刀，精车固定件3和运动件9的簧片构件第三安装面17、簧片构件第四安装面18；

步骤S13：松开顶尖13，取下顶杆12和端盖8，将运动件9和固定件3取下。

本发明消除了两个零件上并联簧片构件安装面的距离差，使得轴向装配系统误差为0，由此引起的簧片单元内部的装配应力也为0，同时不需要提高相关尺寸的设计精度。本发明采用组合加工方法，车削固定件3和运动件9的并联簧片构件第一安装面15、簧片构件第二安装面16、簧片构件第三安装面17、簧片构件第四安装面18，消除了轴向装配系统误差，从而消除了该误差引起的簧片单元内部装配应力；本发明只用一套夹具1，不作任何调整，就能实现固定件3和运动件9的共4次装夹；本发明不需要提高相关尺寸的设计精度。

图1展示了车削固定件3和运动件9前端的簧片构件第一安装面15、簧片构件第二安装面16时的装夹状态。加工机床可以是精密的数控或普通车床，准备工作是将夹具1中的夹具体5和螺纹心轴7的组合件夹紧于车床通用夹具2中，确保其径向跳动和端面跳动不大于0.02mm。根据图1，需要将固定件3和运动件9定位并夹紧于夹具1之中。固定件3依靠其固定件的外圆4径向定位于夹具体5的内孔之中，依靠其固定件的台阶面6轴向定位于螺纹心轴7的端面。用手旋紧端盖8，利用夹具体5和端盖8上的螺纹副，可夹紧固定件3。由于是手动旋紧，夹紧力很小，不会导致固定件3产生影响加工精度的装夹变形。运动件9则依靠其运动件的外圆10径向定位于螺纹心轴7的内孔之中，依靠其运动件的台阶面11轴向定位于螺纹心轴7的端面。用顶杆12顶住运动件9，再将车床尾架处的顶尖13摇上，顶住顶杆12端面的中心孔14，夹紧运动件9。

车削时夹具和零件绕车床主轴的轴线旋转，用锋利的槽刀贴着固定件3内孔壁面不接触到达簧片构件第一安装面15的毛坯面，沿轴向进刀0.05mm～0.2mm，再沿径向走刀一次，即可完成簧片构件第一安装面15、簧片构件第二安装面16的精车，然后沿轴向退刀。

车削后，松开顶尖13和顶杆12，取出运动件9，旋开端盖8，取出固定件3。

图2展示了车削固定件3和运动件9后端的簧片构件安装面时的装夹状态。机床和夹具不变，按图2将固定件3和运动件9翻面进行定位和夹紧。与图1相比，二者的径向定位基准不变，轴向定位面则换成了图1中的加工面即簧片构件第一安装面15、簧片构件第二安装面16。夹紧方式同图1。

按图2精车簧片构件第三安装面17、簧片构件第四安装面18，车削方法不变。

车削后，取下零件的方式不变。

需根据零件材料，确定精车切削参数和轴向进刀量0.05mm～0.2mm的取值。

图3展示了图2加工后端簧片构件安装面时的夹具装夹状态。夹具体5、螺纹心轴7、端盖8和顶杆12组成了夹具1，夹具体5和螺纹心轴7的内孔分别对固定件3和运动件9进行径向定位，螺纹心轴7的端面同时对两个零件进行轴向定位。

为了保证径向定位精度，同时避免进、退刀时刮伤零件孔壁，夹具体5和螺纹心轴7的定位孔径精度不得大于0.015mm，二者同轴度也不得大于Φ0.015mm。

图中，固定件3和运动件9均处于翻面加工的状态，槽较深的一面朝向夹具内侧，该侧属于前端，其簧片构件第一安装面15、簧片构件第二安装面16已按图1完成了加工。

图4展示了加工效果，也展示了并联簧片构件装配体的基本结构。簧片构件19共2个定位于固定件3和运动件9的台阶面上，这4个台阶面按图1、2加工。如果固定件3的两个簧片构件安装面的间距等于运动件9的，理论上装配后的簧片构件19中的簧片单元将不存在变形，即轴向装配的系统误差为0，对应的装配应力也为0，所有的装配误差和装配应力将只由随机误差引起。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (9)

1.一种组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，其特征在于，包括：夹具(1)、簧片构件(19)、固定件(3)、运动件(9)、第一安装面(15)、第二安装面(16)、簧片构件第三安装面(17)、簧片构件第四安装面(18)；

在车床通用夹具(2)上，使用夹具(1)，同时定位并夹紧用于安装并联簧片构件(19)的固定件(3)和运动件(9)，在一次走刀中车削加工固定件(3)上的簧片构件第一安装面(15)和运动件(9)上的簧片构件第二安装面(16)，然后将固定件(3)和运动件(9)翻面装夹，以簧片构件第一安装面(15)、簧片构件第二安装面(16)为轴向基准，在一次走刀中车削加工固定件(3)另一端的簧片构件第三安装面(17)和运动件(9)另一端的簧片构件第四安装面(18)。

2.根据权利要求1所述的组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，其特征在于，夹具(1)包括：夹具体(5)；

所述夹具体(5)能够实现夹具在车床通用夹具(2)上定位并夹紧、对固定件(3)进行径向定位。

3.根据权利要求1所述的组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，其特征在于，夹具(1)还包括：螺纹心轴(7)；

所述螺纹心轴(7)对固定件(3)进行轴向定位、对运动件(9)进行轴向和径向定位。

4.根据权利要求1所述的组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，其特征在于，夹具(1)还包括：端盖(8)；

所述端盖(8)用于夹紧固定件(3)。

5.根据权利要求1所述的组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，其特征在于，夹具(1)还包括：顶杆(12)；

所述顶杆(12)能够承受车床尾架上顶尖(13)的压紧力进而压紧运动件(9)。

6.根据权利要求1所述的组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，其特征在于，所述固定件(3)和运动件(9)采用同种金属材料。

7.根据权利要求6所述的组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，其特征在于，

所述固定件(3)的最小内径与运动件(9)的最大外径之差小于1mm。

8.根据权利要求6所述的组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，其特征在于，采用车削方法加工簧片构件第一安装面(15)、簧片构件第二安装面(16)、簧片构件第三安装面(17)、簧片构件第四安装面(18)。

9.一种组合加工并联簧片构件安装面的加工方法，其特征在于，采用权利要求1-8任意一项所述的组合加工并联簧片构件安装面的加工系统，进行组合加工并联簧片构件安装面的加工。

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