CN113231850A - 一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置 - Google Patents

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Abstract

一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，包括安装在复杂薄壁零件顶端环形腔体内的环状橡皮囊支撑部件与安装在复杂薄壁零件两侧有法兰边的异形腔体内的左、右侧端口固定型橡皮囊支撑部件；环状橡皮囊支撑部件包括环状橡皮囊外胎和第一管状橡皮囊内胎，二者之间设有弹簧薄板；第一管状橡皮囊内胎端部通过第一充气接头与气嘴连接，气嘴固定在环槽卡箍上；环状橡皮囊外胎采用环槽卡箍与卡箍压片封口；左、右侧端口固定型橡皮囊支撑部件包括异形橡皮囊外胎及其内折叠的第二管状橡皮囊内胎，第二管状橡皮囊内胎端口通过第二充气接头固定在端口挡板上；端口挡板固定在异形橡皮囊外胎开口处；本发明缩短装夹时间，提升加工精度及成品率，制造成本低。

Description

一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置
技术领域
本发明涉及复杂薄壁件制造技术领域，具体涉及一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置。
技术背景
复杂薄壁零件通常具有由空气动力学设计而来的复杂曲面构型，这一特征使其在加工过程中难以有效的夹持固定；并且由于零件壁厚薄，此类零件加工时十分容易产生加工变形与振动，对零件的制造精度产生了极大的影响。
现阶段对具有复杂构型的薄壁零件加工时，通常采取“灌蜡法”提高零件的整体刚度，但这一方法较为复杂，加工准备周期长，不利于零件的大量生产；且需要在加工前后两次融化石蜡，能源损耗较高。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，可以有效缩短薄壁件的装夹时间，提高加工效率；能够提高零件整体刚度，提升零件加工精度及成品率；并且整套装置制造成本较低。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，包括安装在复杂薄壁零件4顶端环形腔体内的环状橡皮囊支撑部件1与安装在复杂薄壁零件4两侧有法兰边的异形腔体内的左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2与右侧端口固定型橡皮囊支撑部件3；
所述的环状橡皮囊支撑部件1包括环状橡皮囊外胎1-9和第一管状橡皮囊内胎1-7，环状橡皮囊外胎1-9与第一管状橡皮囊内胎1-7之间设有弹簧薄板1-8；第一管状橡皮囊内胎1-7端部连接有第一充气接头1-5，第一充气接头1-5另一端与气嘴1-4连接，气嘴1-4通过圆螺母1-1固定在环槽卡箍1-2上；环状橡皮囊外胎1-9采用环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3进行封口，并通过调节第一螺栓1-6实现环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3的装卸。
所述的右侧端口固定型橡皮囊支撑部件3与左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2结构相同；左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2包括异形橡皮囊外胎2-6，异形橡皮囊外胎2-6随复杂薄壁零件4左右两端异形空腔结构设计，异形橡皮囊外胎2-6内部安放有往复折叠的第二管状橡皮囊内胎2-7，第二管状橡皮囊内胎2-7端口处通过第二充气接头2-3、安装螺母2-4固定在端口挡板2-1上；端口挡板2-1通过第二螺栓2-2、压板2-5固定在异形橡皮囊外胎2-6开口处。
所述的环状橡皮囊外胎1-9与异形橡皮囊外胎2-6由聚氨酯橡胶浇筑而成，橡胶硬度应在邵氏硬度70至80度之间，延伸率应大于300％。
所述的环状橡皮囊外胎1-9开口处设计为L型的密封边以增加密封接触面的面积。
所述的环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3的配合面设计为5°的配合锥面，以便通过第一螺栓1-6调节环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3的压紧松开。
所述的第一管状橡皮囊内胎1-7与第二管状橡皮囊内胎2-7为一根尾端封闭的乳胶管，浇筑后邵氏硬度应在35至45之间，延伸率应大于700％。
所述的弹簧薄板1-8为钢制U形薄板，宽度为30mm厚度1mm。
所述的环状橡皮囊支撑部件1共设有三个以上的弹簧薄板1-8，三个以上的弹簧薄板1-8按照一正一反的顺序均匀布置环状橡皮囊外胎1-9的内腔圆周上。
本发明的有益效果为：
相较于传统“灌蜡法”工艺，本发明采用的橡皮囊气压装夹能够有效提高零件装夹效率，节约加工准备时间，缩短零件制造周期，降低生产过程中的能耗。
橡皮囊本身具有粘弹性，相较于刚性夹持方式，橡皮囊为零件支撑系统加入阻尼，能够将零件振动转化为内能耗散掉，从而有效吸除在加工过程中产生的切削振动，进而提高零件的加工精度。
本发明能够用于更复杂的薄壁零件，对内部有异形腔体的零件能有效适用，并且通过控制充入气体压力可以实现内部腔体近似的不同复杂薄壁件的支撑，对同类零件具有通用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的旋转剖切轴测图。
图3为本发明环状橡皮囊支撑部件1的结构示意图。
图4为本发明左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参照图1、图2，一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，包括安装在复杂薄壁零件4顶端环形腔体内的环状橡皮囊支撑部件1与安装在复杂薄壁零件4两侧有法兰边的异形腔体内的左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2与右侧端口固定型橡皮囊支撑部件3。
参照图3，所述的环状橡皮囊支撑部件1包括环状橡皮囊外胎1-9和第一管状橡皮囊内胎1-7，环状橡皮囊外胎1-9与第一管状橡皮囊内胎1-7之间设有弹簧薄板1-8；第一管状橡皮囊内胎1-7端部连接有第一充气接头1-5，第一充气接头1-5另一端通过管螺纹与气嘴1-4连接，气嘴1-4通过圆螺母1-1固定在环槽卡箍1-2上，通过第一充气接头1-5与气嘴1-4的管道给第一管状橡皮囊内胎1-7进行充放气；环状橡皮囊外胎1-9采用环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3进行封口，并通过调节第一螺栓1-6实现环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3的装卸。
参照图4，所述的右侧端口固定型橡皮囊支撑部件3与左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2结构相同；左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2包括异形橡皮囊外胎2-6，异形橡皮囊外胎2-6随复杂薄壁零件4左右两端异形空腔结构设计，异形橡皮囊外胎2-6内部安放有往复折叠的第二管状橡皮囊内胎2-7，第二管状橡皮囊内胎2-7端口处通过第二充气接头2-3、安装螺母2-4固定在端口挡板2-1上；端口挡板2-1通过第二螺栓2-2、压板2-5固定在异形橡皮囊外胎2-6开口处。
所述的环状橡皮囊外胎1-9与异形橡皮囊外胎2-6由聚氨酯橡胶浇筑而成，橡胶硬度应在邵氏硬度70至80度之间，延伸率应大于300％；环状橡皮囊外胎1-9开口处设计为L型的密封边以增加密封接触面的面积；环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3的配合面设计为5°的配合锥面，以便通过第一螺栓1-6调节环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3的压紧松开。
所述的第一管状橡皮囊内胎1-7与第二管状橡皮囊内胎2-7为一根尾端封闭的乳胶管，浇筑后邵氏硬度应在35至45之间，延伸率应大于700％；使用过程中将第一管状橡皮囊内胎1-7盘在环状橡皮囊外胎1-9内腔之中，开口端套在第一充气接头1-5上用钢箍卡紧；充气后第一管状橡皮囊内胎1-7胀大，推动钢制弹簧薄板1-8及环状橡皮囊外胎1-9向外胀大，直至环状橡皮囊外胎1-9接触零件壁面。
所述的弹簧薄板1-8为钢制U形薄板，宽度为30mm厚度1mm，主要作用为提升整套装置的充气后刚度；第一管状橡皮囊内胎1-7充气后受到来自弹簧薄板1-8和环状橡皮囊外胎1-9的弹性回复力，所需充气压力提高，装置充气后刚度提升；环状橡皮囊支撑部件1共设有12个弹簧薄板1-8，12个弹簧薄板1-8按照一正一反的顺序均匀布置环状橡皮囊外胎1-9的内腔圆周上。
本发明的工作原理为：
将弹簧薄板1-8均布在环状橡皮囊外胎1-9内腔之中，再把第一管状橡皮囊内胎1-7接上第一充气接头1-5与气嘴1-4盘在弹簧薄板1-8内，采用环槽卡箍1-2与卡箍压片1-3将环状橡皮囊外胎1-9开口封住，并注意使气嘴1-4可靠固定在环槽卡箍1-2开口处，完成环状橡皮囊支撑部件1的组装。随后组装左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2与右侧端口固定型橡皮囊支撑部件3，先将第二管状橡皮囊内胎2-7端口处通过第二充气接头2-3与安装螺母2-4固定在端口挡板2-1上，再把异形橡皮囊外胎2-6套在第二管状橡皮囊内胎2-7外部，并使用第二螺栓2-2与压板2-5将其固定在端口挡板2-1上。
组装好上述部件后，先将复杂薄壁零件4装夹在机床上，而后把环状橡皮囊支撑部件1、左侧端口固定型橡皮囊支撑部件2与右侧端口固定型橡皮囊支撑部件3安装在需要加工的复杂薄壁零件4异形腔体内，采用气压充气设备进行充气，先缓慢加载提升充气压力；当气压达到使环状橡皮囊外胎1-9与异形橡皮囊外胎2-6体积胀大并与复杂薄壁零件4内腔型面充分接触但复杂薄壁零件4还未产生明显变形时，此时充气压力就是复杂薄壁零件4采用本发明装置进行支撑时所需的标准压力，维持该标准压力，并开始对复杂薄壁零件4进行加工。加工结束后，卸载压力并取出无刚性内毂柔性支撑装置各部件。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，其特征在于：包括安装在复杂薄壁零件(4)顶端环形腔体内的环状橡皮囊支撑部件(1)与安装在复杂薄壁零件(4)两侧有法兰边的异形腔体内的左侧端口固定型橡皮囊支撑部件(2)与右侧端口固定型橡皮囊支撑部件(3)；
所述的环状橡皮囊支撑部件(1)包括环状橡皮囊外胎(1-9)和第一管状橡皮囊内胎(1-7)，环状橡皮囊外胎(1-9)与第一管状橡皮囊内胎(1-7)之间设有弹簧薄板(1-8)；第一管状橡皮囊内胎(1-7)端部连接有第一充气接头(1-5)，第一充气接头(1-5)另一端与气嘴(1-4)连接，气嘴(1-4)通过圆螺母(1-1)固定在环槽卡箍(1-2)上；环状橡皮囊外胎(1-9)采用环槽卡箍(1-2)与卡箍压片(1-3)进行封口，并通过调节第一螺栓(1-6)实现环槽卡箍(1-2)与卡箍压片(1-3)的装卸。
2.根据权利要求1所述的一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，其特征在于：所述的右侧端口固定型橡皮囊支撑部件(3)与左侧端口固定型橡皮囊支撑部件(2)结构相同；左侧端口固定型橡皮囊支撑部件(2)包括异形橡皮囊外胎(2-6)，异形橡皮囊外胎(2-6)随复杂薄壁零件(4)左右两端异形空腔结构设计，异形橡皮囊外胎(2-6)内部安放有往复折叠的第二管状橡皮囊内胎(2-7)，第二管状橡皮囊内胎(2-7)端口处通过第二充气接头(2-3)、安装螺母(2-4)固定在端口挡板(2-1)上；端口挡板(2-1)通过第二螺栓(2-2)、压板(2-5)固定在异形橡皮囊外胎(2-6)开口处。
3.根据权利要求2所述的一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，其特征在于：所述的环状橡皮囊外胎(1-9)与异形橡皮囊外胎(2-6)由聚氨酯橡胶浇筑而成，橡胶硬度应在邵氏硬度70至80度之间，延伸率应大于300％。
4.根据权利要求1所述的一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，其特征在于：所述的环状橡皮囊外胎(1-9)开口处设计为L型的密封边以增加密封接触面的面积。
5.根据权利要求1所述的一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，其特征在于：所述的环槽卡箍(1-2)与卡箍压片(1-3)的配合面设计为5°的配合锥面，以便通过第一螺栓(1-6)调节环槽卡箍(1-2)与卡箍压片(1-3)的压紧松开。
6.根据权利要求2所述的一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，其特征在于：所述的第一管状橡皮囊内胎(1-7)与第二管状橡皮囊内胎(2-7)为一根尾端封闭的乳胶管，浇筑后邵氏硬度应在35至45之间，延伸率应大于700％。
7.根据权利要求1所述的一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，其特征在于：所述的弹簧薄板(1-8)为钢制U形薄板，宽度为30mm厚度1mm。
8.根据权利要求1所述的一种复杂薄壁件的无刚性内毂柔性支撑装置，其特征在于：所述的环状橡皮囊支撑部件(1)共设有三个以上的弹簧薄板(1-8)，三个以上的弹簧薄板(1-8)按照一正一反的顺序均匀布置环状橡皮囊外胎(1-9)的内腔圆周上。
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