CN113927324B - 一种刮碳环精密夹紧装置及刮碳环夹紧方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种刮碳环精密夹紧装置及刮碳环夹紧方法，夹紧装置包括夹紧本体和弹性夹套，夹紧本体包括连接杆部及夹头部，夹头部开设有锥孔；弹性夹套内孔为圆柱形孔结构，其侧面为和锥孔对应的锥面结构，且弹性夹套小端直径大于锥孔小口端直径，该弹性夹套开设有一通槽；弹性夹套插装至所述锥孔内，夹紧本体设有锁紧结构。本设计中，弹性夹套对刮碳环进行夹紧固定，弹性夹套对刮碳环圆周方向施加作用力，使得刮碳环受力均匀，保证滚花加工时刮碳环稳定，保证刮碳环自身质量，保证滚花质量。

Description

一种刮碳环精密夹紧装置及刮碳环夹紧方法

技术领域

本发明属于柴油机生产领域，尤其是涉及一种刮碳环精密夹紧装置及刮碳环夹紧方法。

背景技术

高功率柴油机的刮碳环设置在气缸套内，用于刮除活塞头部的积碳，防止气缸套磨损。受空间结构限制，其内表面设有滚花，如图1所示，由于刮碳环为薄壁零件，因此滚花加工时易产生变形，导致滚花深度不均匀，直接影响去除活塞上的积碳层的效果。刮碳环传统加工使用机床三爪卡盘装夹开口过度衬套，在三爪卡盘移动卡爪时通过带动过度衬套实现定位夹紧。三爪卡盘-衬套装夹刮碳环方式存在以下缺点：

1、三爪卡盘在移动卡爪时对开口套进行受力夹紧，在三点受力的作用下，开口套自身受力不均匀，在夹紧薄壁刮碳环时零件发生变形，导致滚花深度不均匀。

2、开口衬套设计壁厚较厚或较薄，在三爪卡盘移动卡爪力的作用下，夹紧力不易控制，夹紧力较大薄壁套变形，夹紧力小在滚花加工时固持力不够，零件转动，导致滚花出现错纹现象。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种刮碳环精密夹紧装置及刮碳环夹紧方法，以实现刮碳环均匀夹紧固定，提高其内表面滚花加工质量。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种刮碳环精密夹紧装置，包括夹紧本体和弹性夹套；

所述夹紧本体包括连接杆部及其前端同轴心设置的夹头部，所述夹头部同轴心开设有锥孔，该锥孔大口端朝外设置；

所述弹性夹套内孔为和刮碳环外径对应的圆柱形孔结构，其侧面为和所述锥孔对应的锥面结构，且弹性夹套小端直径大于锥孔小口端直径，该弹性夹套侧壁沿母线方向开设有一通槽；

所述弹性夹套插装至所述锥孔内，夹紧本体设有对该弹性夹套锁紧固定的锁紧结构。

进一步的，所述锁紧结构包括压紧螺母，压紧螺母和夹头部匹配螺纹连接，该压紧螺母外端设有环压部，该环压部紧压弹性夹套大端面，且环压部内径大于刮碳环内径。

进一步的，所述环压部内径和弹性夹套内孔直径尺寸相同。

进一步的，所述压紧螺母径向设置有夹紧手柄。

进一步的，本装置还包括限位套，所述夹头部在锥孔内侧位置处同轴心开设有和限位套对应的定位孔，定位孔为盲孔，所述限位套安装在该定位孔内，该限位套内端面和定位孔孔底抵接；

限位套外端面凸出有和刮碳环对应的定位环部，所述定位环部内径大于或等于刮碳环内径，其外径小于或等于所述刮碳环外径，定位环部伸至锥孔内，弹性夹套内端面轴向位于定位环部外端面内侧，或该内、外两个端面紧邻。

进一步的，所述定位环部外端面至夹头部外端面距离大于刮碳环宽度。

进一步的，所述定位环部宽度≤5mm，其外径和限位套外径相同，所述限位套外端面位于锥孔内。

进一步的，所述弹性夹套为薄壁零件。

上述内容为刮碳环精密夹紧装置的发明内容，本发明还包括应用该精密夹紧装置对刮碳环夹紧的方法，该夹紧方法包括以下步骤：

S1:将刮碳环放置在弹性夹套内，且刮碳环内端面通过限位套外端面定位，刮碳环整体位于弹性夹套中心孔内，且该刮碳环整体位于夹头部的锥孔内；

S2:旋进压紧螺母，环压部推动弹性夹套紧贴锥孔内表面向锥孔内端方向移动，弹性夹套内孔直径减小，对刮碳环夹紧固定。

相对于现有技术，本发明所述的一种刮碳环精密夹紧装置及其对应的刮碳环夹紧方法具有以下优势：

(1)本设计中，刮碳环和弹性夹套内壁紧贴，通过弹性夹套对刮碳环进行夹紧固定，弹性夹套对刮碳环圆周方向施加作用力，使得刮碳环受力均匀，解决现有三爪卡盘夹紧固定方式导致刮碳环变形问题，同时该装夹装置装夹简单、快捷，且装夹预应力能够控制，保证滚花加工时刮碳环稳定，保证刮碳环自身质量，保证滚花质量。

(2)本设计中，限位套外端位于锥孔内，定位环部外径和限位套外径相同，以及对定位环部内径及宽度的限定，及定位环部外端至夹头部外端距离大小的限定，保证弹性夹套能够顺畅向锥孔内方向移动，确保刮碳环通过弹性夹套在锥孔内定位夹紧，刮碳环滚花作业时，刀具施加的作用力通过刮碳环直接传递给弹性夹套，然后直接传递给锥孔内表面，最终由夹头部承载，有效防止薄壁零件弹性夹套及刮碳环加工时变形，提高刮碳环装夹质量，提高滚花质量。

(3)本设计中，通过压紧螺母推动弹性夹套向锥孔内移动并将移动后弹性夹套锁紧固定，该结构实现弹性夹套轴向移动位置微调，既能够及时调整弹性夹套对刮碳环夹紧力，使得该夹紧力适中，防止出现由于夹紧力过小刮碳环夹持不稳定现象，同时防止出现由于夹紧力过大导致刮碳环挤压变形状况，提高刮碳环加持质量。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，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为刮碳环结构示意图；

图2为本实施例所述的一种刮碳环精密夹紧装置分解图意图；

图3为本实施例所述的一种刮碳环精密夹紧装置结构示意图；

图4为本实施例中弹性夹套主视剖视图；

图5为本实施例中弹性夹套俯视图；

附图标记说明：

1-夹紧本体；11-夹头部；12-连接杆部；111-锥孔；112-定位孔；2-限位套；21-定位环部；3-弹性夹套；31-通槽；4-压紧螺母；41-环压部；5-夹紧手柄；6-刮碳环。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

首先对刮碳环精密夹紧装置具体实施例进行说明：

如图2、3所示，该精密夹紧装置包括夹紧本体1和弹性夹套3。夹紧本体1包括连接杆部12及其前端设置的夹头部11，夹头部11及连接杆部12横截面分别为圆形，夹头部11和连接杆部12同轴心设置，连接杆部12用于和卡盘夹紧固定，夹头部11用于装夹刮碳环6。夹头部11外端面既其背离连接杆部12的端面同轴心开设有锥孔111，该锥孔111大口端朝外设置。弹性夹套3结构如图4、5所示，弹性夹套3为薄壁零件，其内孔为和刮碳环6外径对应的圆柱形孔结构，其侧面为和所述锥孔111匹配的锥面结构，该弹性夹套3侧壁沿母线方向开设有一通槽31，所述通槽31槽宽优选为2～3mm，该弹性夹套3小端(弹性夹套锥面直径最小的一端)直径大于锥孔111小口端直径，所述弹性夹套3插装至所述锥孔111内，弹性夹套3侧面(即圆锥面)和锥孔111孔壁抵接，夹紧本体1设有对该弹性夹套3锁紧固定的锁紧结构。本装置实施例作用原理为，将弹性夹套3插装至锥孔111内，此时弹性夹套3和锥孔111抵接，刮碳环6放置弹性夹套3内孔处，向锥孔111内端既其小口端方向推移弹性夹套3，此时弹性夹套3内径逐渐减小，对刮碳环起到夹紧作用，当刮碳环的夹紧力达到需求时，通过锁紧结构将弹性夹套3锁紧固定，实现刮碳环6装夹固定。此时刮碳环6整体和弹性夹套紧贴，刮碳环6受力均匀，状态稳定，滚花作业时，减小了其加工过程中的变形量，避免挤压滚花时因受力不均匀，刮碳环发生变形，导致刮碳环内孔滚花斜纹出现环形面或出现凸出高度不一致等现象，由此可见本装置提升了刮碳环的装夹精度，消除质量隐患，最终提高柴油机的可靠性。

本实施例中，所述锁紧结构包括压紧螺母4，压紧螺母4和夹头部11匹配螺纹连接，该压紧螺母4外端设有环压部41，该环压部41紧压弹性夹套3大端面，环压部41内径大于刮碳环内径。作为优选的，环压部41内径和弹性夹套3内孔直径对应设置。该优选方案一方面实现不用取下压紧螺母4即可将刮碳环6装夹和取出，也就是压紧螺母4旋出一定距离后，弹性夹套3对刮碳环6非夹紧状态时，刮碳环6能够通过环压部41放入弹性夹套3内，或者由弹性夹套3内将刮碳环6取出，提高刮碳环上、下料便捷性。另一方面使得环压部41对加工用刀具避让，提高刀具对刮碳环内表面加工便捷性，防止出现撞刀事故的发生。本实施例中，压紧螺母4和夹头部11螺纹连接，能够对刮碳环6的夹紧力调整，原理为，旋动压紧螺母4，环压部41轴向前进或后退，进而对弹性夹套3轴向位置进行调整，既弹性夹套3轴向位置能够调整，此时改变弹性夹套3中心孔直径，由此对刮碳环6夹紧力调整，实现对刮碳环预紧力既夹紧力稳定控制。

本实施例中，为了便于旋动压紧螺母，所述压紧螺母4径向设置有夹紧手柄5。优选的，夹紧手柄5和压紧螺母4螺纹连接

本实施例中，本装置还包括限位套2，所述夹头部11在锥孔111内侧位置处同轴心开设有和限位套2对应的定位孔112，定位孔112为盲孔，所述限位套2安装在该定位孔112内，该限位套2内端面和定位孔112孔底抵接。限位套2外端面凸出有和刮碳环6对应的定位环部21，定位环部21伸至锥孔111内，所述定位环部21内径大于或等于刮碳环6内径，其外径小于或等于所述刮碳环6外径。作为优选的，定位环部21内径大于刮碳环6内径，便于滚花作业时走刀，外径小于刮碳环6外径，便于弹性夹套3顺畅向锥孔内移动，弹性夹套3内端面轴向位于定位环部21外端面内侧，或该内、外两个端面即弹性夹套3内端面和定位环部21外端面紧邻设置，保证刮碳环由定位环部21定位后，能够整体被弹性夹套3装夹固定，定位环部21外端面至夹头部11外端面距离大于刮碳环宽度，定位环部21宽度≤5mm，优选为3mm。定位环部21外径和限位套2外径相同，即定位环部21外侧面和限位套2外侧面位于同一圆柱面，所述限位套2外端面(其背离定位孔孔底的端面)位于锥孔111内，由此定位环部21及限位套2外端部位和锥孔111形成和弹性夹套3对应的环形插装空间，保证刮碳环夹紧固定时弹性夹套3移动所需的空间。装夹时，刮碳环6内端面和定位环部21抵接，刮碳环6轴向通过该定位环部21定位，弹性夹套3轴向向锥孔111内端方向移动，实现对弹性夹套3夹紧固定。本实施例中，定位环部21外端面至夹头部11外端面距离大于刮碳环宽度，弹性夹套3宽度大于刮碳环宽度，保证在锥孔111内刮碳环6被夹持固定，滚花作业时刮碳环所受力能够直接传递给弹性夹套3，然后由弹性夹套3直接传递给夹紧本体1的夹头部11处，该结构中，弹性夹套3对刮碳环6夹紧的部位及刮碳环6均未悬空，保证滚花作业的作用力径向直接传递给夹紧本体1，防止薄壁结构的刮碳环6和弹性夹套3变形，进而保证刮碳环3夹紧质量，保证了滚花作业质量。

以上为对夹紧装置具体实施例的说明，现对应用本夹紧装置对刮碳环进行夹紧的方法实施例进行说明，该夹紧方法包括以下步骤：

S1:将刮碳环6放置在弹性夹套3内，且刮碳环6内端面通过限位套2外端面定位，刮碳环6整体位于弹性夹套3中心孔内，且该刮碳环6整体位于夹头部11的锥孔111内；

S2:旋进压紧螺母4，环压部41推动弹性夹套3紧贴锥孔111内表面向锥孔111内端方向移动，弹性夹套3内孔直径减小，对刮碳环6夹紧固定。

通过本方法对刮碳环夹紧固定时，弹性夹套轴向移动位置能够进行微调，既能够及时调整弹性夹套对刮碳环夹紧力，使得该夹紧力适中，防止出现由于夹紧力过小刮碳环夹持不稳定现象，同时防止出现由于夹紧力过大导致刮碳环挤压变形状况。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种刮碳环精密夹紧装置，其特征在于：包括夹紧本体(1)和弹性夹套(3)；

所述夹紧本体(1)包括连接杆部(12)及其前端同轴心设置的夹头部(11)，所述夹头部(11)同轴心开设有锥孔(111)，该锥孔(111)大口端朝外设置；

所述弹性夹套(3)内孔为和刮碳环外径对应的圆柱形孔结构，其侧面为和所述锥孔(111)对应的锥面结构，且弹性夹套(3)小端直径大于锥孔(111)小口端直径，该弹性夹套(3)侧壁沿母线方向开设有一通槽(31)；

所述弹性夹套(3)插装至所述锥孔(111)内，夹紧本体(1)设有对该弹性夹套(3)锁紧固定的锁紧结构；

本装置还包括限位套(2)，所述夹头部(11)在锥孔(111)内侧位置处同轴心开设有和限位套(2)对应的定位孔(112)，定位孔(112)为盲孔，所述限位套(2)安装在该定位孔(112)内，该限位套(2)内端面和定位孔(112)孔底抵接；

限位套(2)外端面凸出有和刮碳环对应的定位环部(21)，所述定位环部(21)内径大于或等于刮碳环内径，其外径小于或等于所述刮碳环外径，定位环部(21)伸至锥孔(111)内，弹性夹套(3)内端面轴向位于定位环部(21)外端面内侧，或该内、外两个端面紧邻。

2.根据权利要求1所述的一种刮碳环精密夹紧装置，其特征在于：所述锁紧结构包括压紧螺母(4)，压紧螺母(4)和夹头部(11)匹配螺纹连接，该压紧螺母(4)外端设有环压部(41)，该环压部(41)紧压弹性夹套(3)大端面，且环压部(41)内径大于刮碳环内径。

3.根据权利要求2所述的一种刮碳环精密夹紧装置，其特征在于：所述环压部(41)内径和弹性夹套(3)内孔直径尺寸相同。

4.根据权利要求2所述的一种刮碳环精密夹紧装置，其特征在于：所述压紧螺母(4)径向设置有夹紧手柄(5)。

5.根据权利要求1所述的一种刮碳环精密夹紧装置，其特征在于：所述定位环部(21)外端面至夹头部(11)外端面距离大于刮碳环宽度。

6.根据权利要求1所述的一种刮碳环精密夹紧装置，其特征在于：所述定位环部(21)宽度≤5mm，其外径和限位套(2)外径尺寸相同，所述限位套(2)外端面位于锥孔(111)内。

7.根据权利要求1所述的一种刮碳环精密夹紧装置，其特征在于：所述弹性夹套为薄壁零件。

8.一种刮碳环夹紧方法，其特征在于：应用如权利要求2或3或4所述刮碳环精密夹紧装置，该方法包括以下步骤：

S1:将刮碳环(6)放置在弹性夹套(3)内，且刮碳环(6)内端面通过限位套(2)外端面定位，刮碳环(6)整体位于弹性夹套(3)中心孔内，且该刮碳环(6)整体位于夹头部(11)的锥孔(111)内；

S2:旋进压紧螺母(4)，环压部(41)推动弹性夹套(3)紧贴锥孔(111)内表面向锥孔(111)内端方向移动，弹性夹套(3)内孔直径减小，对刮碳环(6)夹紧固定。

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