CN113305307A - 一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置及方法，所述主轴拉杆与所述法兰盘活动连接，并位于所述活动孔内，所述压板拉杆与所述主轴拉杆固定连接，并位于所述主轴拉杆的上方，所述拉爪与所述压板拉杆可拆卸连接，并位于所述导向锥与所述法兰盘之间，所述基础涨块与所述导向锥活动连接，并安装于所述导向锥的外侧壁，所述基础涨块与所述拉爪卡接，并位于所述拉爪的上方，每个所述柱塞涨块分别与所述基础涨块固定连接，并间隔均匀排列于所述基础涨块的外侧壁，通过上述结构，利用单一动力带动双机构同时运动的原理，以及球头柱塞柔性变化的特点，确保了薄壁深筒拉伸零件的稳定夹持后的车削加工，从而可以加工变形量较大的零件。

Description

一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置及方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别是涉及一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置及方法。

背景技术

在加工薄壁深筒拉伸零件时，薄壁深筒拉伸零件存在应力集中与应力释放的双重问题，外壁车削夹具主要有两种夹持方式，第一，普通三爪夹持外圆；第二，内撑零件内圆，两种夹持方式都需要零件在夹持过程中不会变形或变形量小，保证加工后零件尺寸稳定，目前，国内外流行的夹持方式就是使用第二种夹持方式，通过内撑形式稳定夹持刚性比较好的零件进行加工，而对于变形量较大的零件，夹持过程中零件内腔易发生形变，影响加工精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置及方法，旨在解决现有技术中通过内撑形式对变形量较大的零件进行加工时，夹持过程中零件内腔易发生形变，影响加工精度的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置，包括支撑组件、C型压板、法兰盘、导向锥、拉爪和下拉机构，所述下拉机构包括主轴拉杆和压板拉杆，所述导向锥与所述法兰盘可拆卸连接，并位于所述法兰盘的上方，所述法兰盘和所述导向锥的圆心均设置有活动孔，所述主轴拉杆与所述法兰盘活动连接，并位于所述活动孔内，所述压板拉杆与所述主轴拉杆固定连接，并位于所述主轴拉杆的上方，所述拉爪与所述压板拉杆可拆卸连接，并位于所述导向锥与所述法兰盘之间，所述支撑组件包括支撑板、基础涨块和柱塞涨块，所述基础涨块与所述导向锥活动连接，并安装于所述导向锥的外侧壁，所述基础涨块与所述拉爪卡接，并位于所述拉爪的上方，所述柱塞涨块的数量为多个，每个所述柱塞涨块分别与所述基础涨块固定连接，并间隔均匀排列于所述基础涨块的外侧壁，所述C型压板与所述压板拉杆活动连接，并位于所述支撑板的上方。

其中，每个所述柱塞涨块均包括涨块本体和第一球头柱塞，所述涨块本体与所述基础涨块固定连接，并位于所述基础涨块的外侧壁，每个所述涨块本体的外侧壁间隔均匀设置有多个第一螺纹孔，所述第一球头柱塞的数量为多个，每个所述第一球头柱塞分别与所述基础涨块螺纹连接，并分别位于对应的所述第一螺纹孔内。

其中，所述支撑组件还包括第二球头柱塞，所述支撑板的顶端设置有多个第二螺纹孔，所述第二球头柱塞的数量为多个，每个所述第二球头柱塞分别与所述支撑板螺纹连接，并分别位于对应的所述第二螺纹孔内。

其中，所述支撑组件还包括防转销，所述防转销与所述支撑板活动连接，并位于所述支撑板的上方。

其中，所述支撑组件还包括定心圆柱，所述定心圆柱与所述支撑板固定连接，并位于所述支撑板的上方，所述定心圆柱的圆心与所述支撑板的圆心相同。

其中所述支撑板围绕所述定心圆柱间隔均匀设置有多个定位端面。

本发明还提供一种采用上述所述的薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置的夹持方法，包括如下步骤：

将所述法兰盘安装在数控机床的主轴鼻端，保证所述导向锥的锥面径向跳动小等于0.005mm；

将所述主轴拉杆与液压拉伸油缸连接，利用液压拉伸油缸的伸缩量对所述主轴拉杆的行程进行控制；

将待加工零件开口朝下放置在所述支撑板上，将所述C型压板卡入所述压板拉杆和所述支撑板之间；

启动所述液压拉伸油缸，利用所述主轴拉杆向下拉动所述压板拉杆，使得所述基础涨块的内壁沿所述导向锥的锥角运动，径向变大，从而推动所述第一球头柱塞向外侧移动；

下拉的过程中，将所述防转销插入待加工零件的工艺孔内，等待所有所述第一球头柱塞与待加工零件的内壁接触，停止液压拉伸油缸的运行，完成夹持。

本发明的有益效果体现在：通过所述下拉机构做上下轴向运动，所述压板拉杆控制所述C型压板压紧待加工零件的同时，带动所述拉爪向下移动，所述基础涨块沿所述导向锥的锥角移动，径向变大，使得所述基础涨块侧边的所述柱塞涨块不断向外侧移动，直至与待加工零件的内壁接触，由于所述第一球头柱塞和所述第二球头柱塞内部具有弹簧，利用弹簧的弹力抵消切削加工力，待加工零件的端面放置在伸缩第二球头柱塞上时，利用弹簧的可伸缩性，使其适应不同高度的轮廓，避免面接触过程中的高点支撑，低点悬空的特征，通过上述结构，利用单一动力带动双机构同时运动的原理，以及球头柱塞柔性变化的特点，确保了薄壁深筒拉伸零件的稳定夹持后的车削加工，从而可以加工变形量较大的零件。

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是本发明一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置的剖视图。

图2是本发明一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置的立体图。

图3是本发明的卡爪的立体图。

图4是本发明的一种薄壁深筒拉伸零件的夹持方法的步骤流程图。

1-C型压板、2-法兰盘、3-导向锥、4-拉爪、5-主轴拉杆、6-压板拉杆、7-支撑板、8-基础涨块、9-柱塞涨块、10-涨块本体、11-第一球头柱塞、12-第二球头柱塞、13-防转销、14-定心圆柱、15-定位端面、16-底板、17-爪脚、18-卡环。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图3，本发明提供一种技术方案：一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置，包括支撑组件、C型压板1、法兰盘2、导向锥3、拉爪4和下拉机构，所述下拉机构包括主轴拉杆5和压板拉杆6，所述导向锥3与所述法兰盘2可拆卸连接，并位于所述法兰盘2的上方，所述法兰盘2和所述导向锥3的圆心均设置有活动孔，所述主轴拉杆5与所述法兰盘2活动连接，并位于所述活动孔内，所述压板拉杆6与所述主轴拉杆5固定连接，并位于所述主轴拉杆5的上方，所述拉爪4与所述压板拉杆6可拆卸连接，并位于所述导向锥3与所述法兰盘2之间，所述支撑组件包括支撑板7、基础涨块8和柱塞涨块9，所述基础涨块8与所述导向锥3活动连接，并安装于所述导向锥3的外侧壁，所述基础涨块8与所述拉爪4卡接，并位于所述拉爪4的上方，所述柱塞涨块9的数量为多个，每个所述柱塞涨块9分别与所述基础涨块8固定连接，并间隔均匀排列于所述基础涨块8的外侧壁。

在本实施方式中，进行夹持时，通过向下移动所述主轴拉杆5，带动所述压板拉杆6向下移动，控制所述C型压板1压紧待加工零件的同时，带动所述拉爪4向下移动，带动所述拉爪4上方的所述基础涨块8沿所述导向锥3的锥角移动，径向变大，使得所述基础涨块8侧边的所述柱塞涨块9不断向外侧移动，直至与待加工零件的内壁接触，由于所述第一球头柱塞11和所述第二球头柱塞12内部具有弹簧，利用弹簧的弹力抵消切削加工力，利用球头柱塞柔性变化的特点，确保了薄壁深筒拉伸零件的稳定夹持后的车削加工，从而可以加工变形量较大的零件。

进一步的，每个所述柱塞涨块9均包括涨块本体10和第一球头柱塞11，所述涨块本体10与所述基础涨块8固定连接，并位于所述基础涨块8的外侧壁，每个所述涨块本体10的外侧壁间隔均匀设置有多个第一螺纹孔，所述第一球头柱塞11的数量为多个，每个所述第一球头柱塞11分别与所述基础涨块8螺纹连接，并分别位于对应的所述第一螺纹孔内。

在本实施方式中，所述基础涨块8在所述下拉机构的拉动下，其半径不断增大，从而带动所述涨块本体10向外扩张，位于所述涨块本体10内部的所述第一球头柱塞11不断靠近待加工零件的内壁，所述第一球头柱塞11与内壁接触后内部的弹簧被压缩，多个所述第一球头柱塞11对内壁进行支撑，利用弹簧的弹力抵消切削加工力。

进一步的，所述支撑组件还包括第二球头柱塞12，所述支撑板7的顶端设置有多个第二螺纹孔，所述第二球头柱塞12的数量为多个，每个所述第二球头柱塞12分别与所述支撑板7螺纹连接，并分别位于对应的所述第二螺纹孔内。

在本实施方式中，待加工零件的端面放置在伸缩第二球头柱塞12上时，利用弹簧的可伸缩性，使其适应不同高度的轮廓，避免面接触过程中的高点支撑，低点悬空的特征。

进一步的，所述支撑组件还包括防转销13，所述防转销13与所述支撑板7活动连接，并位于所述支撑板7的上方。

在本实施方式中，进行夹持时，将待加工零件的工艺孔对准所述支撑板7上的销轴孔放置，所述下拉机构向下运动时，插入所述防转销13，防止待加工零件的发生旋转。

进一步的，所述支撑组件还包括定心圆柱14，所述定心圆柱14与所述支撑板7固定连接，并位于所述支撑板7的上方，所述定心圆柱14的圆心与所述支撑板7的圆心相同；所述支撑板7围绕所述定心圆柱14间隔均匀设置有多个定位端面15。

在本实施方式中，多个所述定位端面15的上表面位于同一水平面，将所述定心圆柱14和多个所述定位端面15作为安装的基准圆心和基准面，保证所述第二球头柱塞12的安装高度和所述防转销13的位置度，在进行夹持时，所述C型压板1位于与多个所述定位端面15接触，保证所述C型压板1的水平位置，从而保证被压紧的待加工零件的水平位置。

进一步的，所述导向锥3的下方设置有多个通孔，每个所述通孔与相邻的所述通孔间隔均匀，并环状排列于所述导向锥3的底面，所述卡爪包括底板16和爪脚17，所述底板16与所述压板拉杆6可拆卸连接，并位于所述导向锥3与所述法兰盘2之间，所述爪脚17的数量与所述通孔的数量相同，每个所述爪脚17分别与所述板固定连接，并穿过对应的所述通孔，且均位于所述底板16的上方。

在本实施方式中，所述下拉机构向下运动时，所述主轴拉杆5拉动所述压板拉杆6，所述压板拉杆6带动所述底板16向下移动，所述底板16带动所述爪脚17沿所述通孔向下移动。

进一步的，所述基础涨块8的外侧壁间隔均匀设置有多个第一卡槽，所述爪脚17的外侧壁设置有多个第二卡槽，所述卡爪还包括卡环18，所述卡环18的一端与所述基础涨块8卡接，并位于所述第二卡槽内，所述卡环18的另一端分别与每个所述爪脚17卡接，并分别位于每个所述第一卡槽内。

在本实施方式中，通过所述卡环18对所述爪脚17和所述基础涨块8进行固定，所述基础涨块8跟随所述爪脚17沿所述导向锥3的锥面不断向下移动，从而推动所述第一球头柱塞11与待加工零件接触，利用所述卡环18对所述爪脚17和所述基础涨块8进行卡接，利于安装和拆卸。

请参阅图4，本发明还提供一种采用上述所述的薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置的夹持方法，包括如下步骤：

S1:将所述法兰盘2安装在数控机床的主轴鼻端，保证所述导向锥3的锥面径向跳动小等于0.005mm；

S2:将所述主轴拉杆5与液压拉伸油缸连接，利用液压拉伸油缸的伸缩量对所述主轴拉杆5的行程进行控制；

S3:将待加工零件开口朝下放置在所述支撑板7上，将所述C型压板1卡入所述压板拉杆6和所述支撑板7之间；

S4:启动所述液压拉伸油缸，利用所述主轴拉杆5向下拉动所述压板拉杆6，使得所述基础涨块8的内壁沿所述导向锥3的锥角运动，径向变大，从而推动所述第一球头柱塞11向外侧移动；

S5:下拉的过程中，将所述防转销13插入待加工零件的工艺孔内，等待所有所述第一球头柱塞11与待加工零件的内壁接触，停止液压拉伸油缸的运行，完成夹持。

在本实施方式中，通过所述下拉机构做上下轴向运动，所述压板拉杆6控制所述C型压板1压紧待加工零件的同时，带动所述拉爪4向下移动，所述基础涨块8沿所述导向锥3的锥角移动，径向变大，使得所述基础涨块8侧边的所述柱塞涨块9不断向外侧移动，直至与待加工零件的内壁接触，由于所述第一球头柱塞11和所述第二球头柱塞12内部具有弹簧，利用弹簧的弹力抵消切削加工力，待加工零件的端面放置在伸缩第二球头柱塞12上时，利用弹簧的可伸缩性，使其适应不同高度的轮廓，避免面接触过程中的高点支撑，低点悬空的特征，通过上述结构，利用单一动力带动双机构同时运动的原理，以及球头柱塞柔性变化的特点，确保了薄壁深筒拉伸零件的稳定夹持后的车削加工，从而可以加工变形量较大的零件。

以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置，其特征在于，包括支撑组件、C型压板、法兰盘、导向锥、拉爪和下拉机构，所述下拉机构包括主轴拉杆和压板拉杆，所述导向锥与所述法兰盘可拆卸连接，并位于所述法兰盘的上方，所述法兰盘和所述导向锥的圆心均设置有活动孔，所述主轴拉杆与所述法兰盘活动连接，并位于所述活动孔内，所述压板拉杆与所述主轴拉杆固定连接，并位于所述主轴拉杆的上方，所述拉爪与所述压板拉杆可拆卸连接，并位于所述导向锥与所述法兰盘之间，所述支撑组件包括支撑板、基础涨块和柱塞涨块，所述基础涨块与所述导向锥活动连接，并安装于所述导向锥的外侧壁，所述基础涨块与所述拉爪卡接，并位于所述拉爪的上方，所述柱塞涨块的数量为多个，每个所述柱塞涨块分别与所述基础涨块固定连接，并间隔均匀排列于所述基础涨块的外侧壁，所述C型压板与所述压板拉杆活动连接，并位于所述支撑板的上方。

2.如权利要求1所述的一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置，其特征在于，每个所述柱塞涨块均包括涨块本体和第一球头柱塞，所述涨块本体与所述基础涨块固定连接，并位于所述基础涨块的外侧壁，每个所述涨块本体的外侧壁间隔均匀设置有多个第一螺纹孔，所述第一球头柱塞的数量为多个，每个所述第一球头柱塞分别与所述基础涨块螺纹连接，并分别位于对应的所述第一螺纹孔内。

3.如权利要求2所述的一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置，其特征在于，所述支撑组件还包括第二球头柱塞，所述支撑板的顶端设置有多个第二螺纹孔，所述第二球头柱塞的数量为多个，每个所述第二球头柱塞分别与所述支撑板螺纹连接，并分别位于对应的所述第二螺纹孔内。

4.如权利要求3所述的一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置，其特征在于，所述支撑组件还包括防转销，所述防转销与所述支撑板活动连接，并位于所述支撑板的上方。

5.如权利要求4所述的一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置，其特征在于，所述支撑组件还包括定心圆柱，所述定心圆柱与所述支撑板固定连接，并位于所述支撑板的上方，所述定心圆柱的圆心与所述支撑板的圆心相同。

6.如权利要求5所述的一种薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置，其特征在于，所述支撑板围绕所述定心圆柱间隔均匀设置有多个定位端面。

7.采用如权利要求5所述的薄壁深筒拉伸零件车削柔性夹持装置的夹持方法，其特征在于，包括如下步骤：

将所述法兰盘安装在数控机床的主轴鼻端，保证所述导向锥的锥面径向跳动小等于0.005mm；

将所述主轴拉杆与设备液压拉伸油缸连接，利用液压拉伸油缸的伸缩量对所述主轴拉杆的行程进行控制；

将待加工零件开口朝下放置在所述支撑板上，将所述C型压板卡入所述压板拉杆和所述支撑板之间；

启动所述液压拉伸油缸，利用所述主轴拉杆向下拉动所述压板拉杆，使得所述基础涨块的内壁沿所述导向锥的锥角运动，径向变大，从而推动所述第一球头柱塞向外侧移动；

下拉的过程中，将所述防转销插入待加工零件的工艺孔内，等待所有所述第一球头柱塞与待加工零件的内壁接触，停止液压拉伸油缸的运行，完成夹持。

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