CN113770769A - 一种薄壁件加工工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁件加工工装，包括设置于爪式卡盘上的夹具主体，所述夹具主体中部贯穿设置有內撑式调节杆，所述夹具主体包括可动夹块组件，所述可动夹块组件包括若干周向设置的可动夹块，所述內撑式调节杆可推动可动夹块沿径向方向移动；所述夹具主体周向设置有外径监测环，所述外径监测环可套接薄壁件外壁。通过內撑式调节杆配合外径监测环对待加工薄壁件进行装夹过程中的夹具压力进行控制，确保待加工过程在装夹牢固的前提下不会出现受力变形。

Description

一种薄壁件加工工装

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其是涉及一种薄壁件加工工装。

背景技术

薄壁衬套零件刚性差、强度弱、精度要求高，加工十分困难，往往由于壁薄在装夹和拆卸过程中极易产生变形，加工过程中还会产生切削振动，难以保证零件的加工质量，每加工一件薄壁衬套零件后都需要打表找正，而且装夹、拆卸十分不便，加工效率低，产品合格率低。常见的变形情况主要有以下几类：

一、受力变形

因为薄壁零件整体壁薄、体轻，所以在加工的过程中非常容易变形弯曲，这样就很容易影响其最终加工的尺寸和形状。

二、受热变形

薄壁零件整体壁薄，一旦受到高温的影响，非常容易弯曲变形，变得难以控制。

三、振动变形

在对零件加工过程中，遇到大力切削或是震动的情况下，也容易使零件震动变形，最终都会影响其加工尺寸的精度和形状的考量。

因此在加工过程中，需要对工件进行保护避免其产生变形。例如一种在中国专利文献上公开的“一种薄壁零件高精度防变形工装”，其公告号“CN212824131U”，该薄壁零件高精度防变形工装包括夹具体、压板和内涨芯棒，所述夹具体内开设有芯棒孔；所述芯棒孔内设有螺纹孔；所述内涨芯棒一端设有与螺纹孔相对应的外螺纹；所述夹具体上还设有定位台阶面、圆弧面和弹性槽；所述内涨芯棒上安装有防松螺母；所述防松螺母与夹具体间还设有压板；所述内涨芯棒上还设有圆台。这种治具通过拧紧内涨芯棒使夹具体上的定位台阶面与薄壁零件内孔完全贴合，拧紧防松螺母使压板紧压薄壁零件。减少了装夹、拆卸及找正时间，提高加工效率，采用内孔定位重复装夹定位精度高，变形量低，提高了产品合格率。但是这种方案中圆台对夹具体进行内胀过程中无法保证外圆弧面变形角度与薄壁零件的内弧面角度一直，可能在内胀过程中导致薄壁零件发生轴向方向的局部变形，影响装夹及后续加工质量。

发明内容

针对现有技术中待加工工件，特别是薄壁件在装夹过程中易产生局部变形的问题。本发明提供了一种薄壁件加工工装，通过內撑式调节杆配合外径监测环对待加工薄壁件进行装夹过程中的夹具压力进行控制，确保待加工过程在装夹牢固的前提下不会出现受力变形。

本发明的第二发明目的是解决薄壁件在加工过程中易产生振动变形的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种薄壁件加工工装，包括设置于爪式卡盘上的夹具主体，所述夹具主体中部贯穿设置有內撑式调节杆，所述夹具主体包括可动夹块组件，所述可动夹块组件包括若干周向设置的可动夹块，所述內撑式调节杆可推动可动夹块沿径向方向移动；所述夹具主体周向设置有外径监测环，所述外径监测环可套接薄壁件外壁。夹具主体为內撑式工装，待加工工件主要有两类，一类为待加工为薄壁件的胚件，另一类为需要进一步加工修饰的薄壁件，两类工件的共同特点是在装夹过程中易产生变形，影响后续加工效果。利用本发明公开的加工工装，首先将待加工工件安装在夹具主体外缘，当待加工工件安装后，通过调节內撑式调节杆的轴向位置，可使得內撑式调节杆在径向方向上推动各个可动夹块向外移动，从而抵接薄壁件内壁进行固定，而为防止內撑式调节杆导致薄壁件变形，利用外径监测环在内撑过程中监测薄壁件的外径，当其外径出现增加时外径监测环可发出警报提醒操作人员，內撑式工装的装夹精度得到保证。

作为优选，所述夹具本体包括定位块，可动夹块并列设置于定位块的一侧，所述內撑式调节杆贯穿设置于定位块，并从周向分布的若干可动夹块的中轴线穿过，所述内撑式调节杆头部设置有轴向进给调节件，所述轴向进给调节件可控制內撑式调节杆沿轴向方向移动，所述轴向进给调节件端面抵接夹具本体。

进一步的，所述轴向进给调节件螺接內撑式调节杆头部，轴向进给调节件转动过程中內撑式调节杆沿夹具主体轴向移动。

所述內撑式调节杆通过轴向进给调节件进行轴向位移调节，而轴向进给调节件端面抵接夹具本体作为调节基准，保证轴向进给调节件在转动过程中不会出现轴向位移干扰操作者对內撑式调节杆轴向位移值的控制，这种方案中，操作者可精确把握內撑式调节杆的轴向位移，从而控制可动夹块的径向移动。

作为优选，所述內撑式调节杆尾部设置有膨胀段，所述膨胀段为圆台结构，膨胀段的大端朝向夹具主体外部，所述可动夹块组件远离爪式卡盘一端设置有对应于膨胀段的锥形孔，所述膨胀段外壁抵接锥形孔。所述內撑式调节杆通过尾部的膨胀段与锥形孔配合，但內撑式调节杆沿轴向方向移动时，膨胀段的大端通过锥形孔推动可动夹块径向移动。

作为优选，所述夹具主体还包括有微控制器，所述外径监测环上设置有拉力感应模块，所述拉力感应模块连接微控制器；所述轴向进给调节件上连接有驱动电机，所述驱动电机与微控制器连接。所述拉力感应模块可精确检测內撑式调节杆移动过程中待加工薄壁件的外径变化，避免因可动夹块外移过度导致薄壁件结构变形。

作为优选，所述轴向进给调节件与夹具本体之间设置有垫片组件。所述垫片组件包括减振层，减振层两侧设置有耐磨层，两耐磨层分别贴合轴向进给调节件和夹具本体的定位块，实现耐磨防护作用；所述减振层用于降低加工过程中夹具本体侧的振动对轴向进给调节件及其驱动电机的影响，起到保护作用。

作为优选，所述夹具主体靠近可动夹块的端面上设置有滑槽，所述滑槽沿夹具主体径向设置，所述滑槽外端设置有复位件，所述可动夹块上设置有滑轨，所述滑轨外端部抵接复位件，所述滑轨滑动连接滑槽。所述滑槽配合滑轨确保可动夹块可沿夹具本体径向方向动作，而所述复位件在加工完成且內撑式调节杆回退的过程中保证可动夹块复位至初始位置，便于下一次的装夹工作进行。另外，由于每次装夹的薄壁件内径不同，复位件能够确保可动夹块组件适应不同规格的薄壁件，并对其进行稳定装夹。另外，当可动夹块移动到位后，复位件转换为阻尼元件，在加工过程中复位件可吸收一部分切削过程中产生的振动能量，避免振动影响薄壁件的成型，从而解决本申请提出的第二个发明目的，

作为优选，所述可动夹块之间贯穿设置有伸缩环，所述伸缩环的内径可随可动夹块的移动同步调整。所述伸缩环用于同步各个可动夹块的径向移动，避免因內撑式调节杆偏斜等意外情况导致各个可动夹块的位移量不同，从而导致薄壁件受力不均产生变形。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）通过內撑式调节杆配合外径监测环对待加工薄壁件进行装夹过程中的夹具压力进行控制，确保待加工过程在装夹牢固的前提下不会出现受力变形；（2）垫片组件的减振层用于降低加工过程中夹具本体侧的振动对轴向进给调节件及其驱动电机的影响，起到保护作用；（3）弹簧件的阻尼可对加工过程中的振动能量进行吸收耗散，以此降低薄壁件振动变形的可能，进一步提升夹具本体防工件变形的能力；（4利用伸缩环同步放大的特性使得未被推动的可动夹块与其他可动夹块保持动作一致，以此保证整个可动夹块组件对待加工工件进行稳定装夹限位。

附图说明

图1为本发明的侧剖图。

图2为图1中A-A处的剖视图。

图中：100、夹具主体，200、爪式卡盘，1、內撑式调节杆，11、膨胀段，2、可动夹块组件，21、可动夹块，22、锥形孔，23、滑轨，3、外径监测环，31、拉力感应模块，4、定位块，41、滑槽，42、复位件，5、轴向进给调节件，6、垫片组件，61、减振层，7、伸缩环，71、弹簧圆环，8、待加工工件。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

如图1、2所示，一种薄壁件加工工装，包括设置于爪式卡盘200上的夹具主体100，所述夹具主体100中部贯穿设置有內撑式调节杆1，所述夹具主体100包括可动夹块组件2，所述可动夹块组件2包括若干周向设置的可动夹块21，所述內撑式调节杆1可推动可动夹块21沿径向方向移动；所述夹具主体100周向设置有外径监测环3，所述外径监测环3可套接薄壁件外壁。

所述夹具本体包括定位块4，可动夹块21并列设置于定位块4的一侧，所述內撑式调节杆1贯穿设置于定位块4，并从周向分布的若干可动夹块21的中轴线穿过，所述内撑式调节杆头部设置有轴向进给调节件5，所述轴向进给调节件5可控制內撑式调节杆1沿轴向方向移动，所述轴向进给调节件5端面抵接夹具本体。所述轴向进给调节件5螺接內撑式调节杆1头部，轴向进给调节件5转动过程中內撑式调节杆1沿夹具主体100轴向移动。所述內撑式调节杆1尾部设置有膨胀段11，所述膨胀段11为圆台结构，膨胀段11的大端朝向夹具主体100外部，所述可动夹块组件2远离爪式卡盘200一端设置有对应于膨胀段11的锥形孔22，所述膨胀段11外壁抵接锥形孔22。所述夹具主体100靠近可动夹块21的端面上设置有滑槽41，所述滑槽41沿夹具主体100径向设置，所述滑槽41外端设置有复位件42，所述可动夹块21上设置有滑轨23，所述滑轨23外端部抵接复位件42，所述滑轨23滑动连接滑槽41。所述滑槽41配合滑轨23确保可动夹块21可沿夹具本体径向方向动作，而所述复位件42在加工完成且內撑式调节杆1回退的过程中保证可动夹块21复位至初始位置，便于下一次的装夹工作进行。另外，由于每次装夹的薄壁件内径不同，复位件42能够确保可动夹块组件2适应不同规格的薄壁件，并对其进行稳定装夹。另外，当可动夹块移动到位后，复位件42转换为阻尼元件，在加工过程中复位件42可吸收一部分切削过程中产生的振动能量，避免振动影响薄壁件的成型。

夹具主体100为內撑式工装，待加工薄壁件安装在夹具主体100外缘，当待加工工件8安装后，通过调节內撑式调节杆1的轴向位置，可使得內撑式调节杆1在径向方向上推动各个可动夹块21向外移动，从而抵接薄壁件内壁进行固定，而为防止內撑式调节杆1导致薄壁件变形，利用外径监测环3在内撑过程中监测薄壁件的外径，当其外径出现增加时外径监测环3可发出警报提醒操作人员，內撑式工装的装夹精度得到保证。所述內撑式调节杆1通过轴向进给调节件5进行轴向位移调节，而轴向进给调节件5端面抵接夹具本体作为调节基准，保证轴向进给调节件5在转动过程中不会出现轴向位移干扰操作者对內撑式调节杆1轴向位移值的控制，这种方案中，操作者可精确把握內撑式调节杆1的轴向位移，从而控制可动夹块21的径向移动。所述內撑式调节杆1通过尾部的膨胀段11与锥形孔22配合，但內撑式调节杆1沿轴向方向移动时，膨胀段11的大端通过锥形孔22推动可动夹块21径向移动。本实施例中，各个可动夹块21与定位块4可拆卸连接。

所述夹具主体100还包括有微控制器，所述外径监测环3上设置有拉力感应模块31，所述拉力感应模块31连接微控制器；所述轴向进给调节件5上连接有驱动电机，所述驱动电机与微控制器连接。所述拉力感应模块31可精确检测內撑式调节杆1移动过程中待加工薄壁件的外径变化，避免因可动夹块21外移过度导致薄壁件结构变形。所述轴向进给调节件5与夹具本体之间设置有垫片组件6。所述垫片组件6包括减振层61，减振层61两侧设置有耐磨层，两耐磨层分别贴合轴向进给调节件5和夹具本体的定位块4，实现耐磨防护作用；所述减振层61用于降低加工过程中夹具本体侧的振动对轴向进给调节件5及其驱动电机的影响，起到保护作用。所述可动夹块21之间贯穿设置有伸缩环7，所述伸缩环7的内径可随可动夹块21的移动同步调整。所述伸缩环7用于同步各个可动夹块21的径向移动，避免因內撑式调节杆1偏斜等意外情况导致各个可动夹块21的位移量不同，从而导致薄壁件受力不均产生变形。本实施例中，伸缩环7采用多段空心圆弧杆套接形成的空心闭环，空心闭环内部设置有弹簧圆环71，当可动夹块21沿夹具本体径向移动时，伸缩环7同步放大，其内部的弹簧圆环71被拉伸，产生弹力使得各个可动夹块21紧贴內撑式调节杆1，确保內撑式调节杆1对可动夹块组件2调节灵敏度达到最大的同时，由于伸缩环7为硬质金属环，不会发生弯折，因此当可动夹块组件2中出现个别可动夹块21未被向外推移时，伸缩环7能够承受不同步的可动夹块21之间产生的剪切力，利用伸缩环7同步放大的特性使得未被推动的可动夹块21与其他可动夹块21保持动作一致，以此保证整个可动夹块组件2对待加工工件8进行稳定装夹限位。

如图1所示，本实施例所公开的一种薄壁件加工工装，采用定位块4配合可动夹块组件2组成夹具本体，所述定位块4安装在爪式卡盘200上，而可动夹块组件2通过背部的滑轨23与定位块4上的滑槽41插合连接。开始对待加工薄壁件进行装夹时，将工件套设于可动夹块组件2外部，并将外径监测环3环设于工件外壁。接着通过驱动电机驱动轴向进给调节件5转动，由于內撑式调节杆1与轴向进给调节件5螺纹连接，因此轴向进给调节件5转动的同时內撑式调节杆1进行同步轴向位移，內撑式调节杆1的膨胀段11会对可动夹块21就进行径向推移，从而使得可动夹块21外壁抵接工件内壁；随着內撑式调节杆1的轴向进给量增加，膨胀段11对锥行孔的径向分力同步增加，此时待加工工件8承受的内撑力逐渐增加，由于相当一部分的薄壁件为铜、铝或铝合金等硬度不高的材料件，因此为避免夹具本体对工件的内压力过大导致其产生受力变形，外径监测环3可对工件外径进行监测，一旦其产生微量变形，外径监测环3可反馈信号至微控制器，微控制器即可响应并控制驱动电机停止动作，从而保护工件不会产生受力变形。值得注意的是，本实施例中复位件42采用弹簧件，当可动夹块组件2径向位移至抵接薄壁件内壁后，弹簧件被可动夹块21压缩，在加工过程中，弹簧件的阻尼可对加工过程中的振动能量进行吸收耗散，以此降低薄壁件振动变形的可能，进一步提升夹具本体防工件变形的能力。

除上述实施例外，在本发明的权利要求书及说明书所公开的范围内，本发明的技术特征可以进行重新选择及组合，从而构成新的实施例，这些都是本领域技术人员无需进行创造性劳动即可实现的，因此这些本发明没有详细描述的实施例也应视为本发明的具体实施例而在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种薄壁件加工工装，包括设置于爪式卡盘上的夹具主体，其特征是，所述夹具主体中部贯穿设置有內撑式调节杆，所述夹具主体包括可动夹块组件，所述可动夹块组件包括若干周向设置的可动夹块，所述內撑式调节杆可推动可动夹块沿径向方向移动；所述夹具主体周向设置有外径监测环，外径监测环可套接待加工工件外壁。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁件加工工装，其特征是，所述夹具本体包括定位块，可动夹块组件并列设置于定位块的一侧，所述內撑式调节杆贯穿设置于定位块，并从可动夹块组件的轴线穿过，所述内撑式调节杆头部设置有轴向进给调节件，所述轴向进给调节件可控制內撑式调节杆沿轴向方向移动，所述轴向进给调节件端面抵接夹具本体。

3.根据权利要2所述的一种薄壁件加工工装，其特征是，所述轴向进给调节件螺接內撑式调节杆头部，轴向进给调节件转动过程中內撑式调节杆沿夹具主体轴向移动。

4.根据权利要求1所述的一种薄壁件加工工装，其特征是，所述內撑式调节杆尾部设置有膨胀段，所述膨胀段为圆台结构，膨胀段的大端朝向夹具主体外部，所述可动夹块组件远离爪式卡盘一端设置有对应于膨胀段的锥形孔，所述膨胀段外壁抵接锥形孔。

5.根据权利要求2所述的一种薄壁件加工工装，其特征是，所述夹具主体还包括有微控制器，所述外径监测环上设置有拉力感应模块，所述拉力感应模块连接微控制器；所述轴向进给调节件上连接有驱动电机，所述驱动电机与微控制器连接。

6.根据权利要求3所述的一种薄壁件加工工装，其特征是，所述轴向进给调节件与夹具本体之间设置有垫片组件。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种薄壁件加工工装，其特征是，所述夹具主体靠近可动夹块的端面上设置有滑槽，所述滑槽沿夹具主体径向设置，所述滑槽外端设置有复位件，所述可动夹块上设置有滑轨，所述滑轨外端部抵接复位件，所述滑轨滑动连接滑槽。

8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种薄壁件加工工装，其特征是，所述可动夹块组件内贯穿设置有伸缩环，所述伸缩环的内径可随可动夹块的移动同步调整。

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