CN115446730B - 一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具包括底座、芯棒、挡板、固定夹和内六角圆柱头螺钉，底座依靠平面磨床磁力吸盘固定在磨床上，加工零件依靠芯棒、挡板和固定夹固定在底座上。本发明在结构设计上首先保证了芯轴轴线与底座端面的垂直度，在芯轴端面处加工有一环槽，在芯轴装配到底座上时，可保证芯轴端面与底座端面实现面与面接触，可有效固定芯轴，在磨加工时以零件内孔为基准进行定位，用挡板和固定夹进行辅助限位，可有效保证端面磨削后轴线与端面的垂直度。其次，在挡板处开有一定宽度尺寸的槽，在磨加工时可直接使用千分尺进行测量，而无需将零件拆下来测量，有效减少了二次装夹带来的误差，同时也提高了加工效率和产品质量。

Description

一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具

技术领域

本发明属于夹具技术领域，特别涉及一种用于加工特殊形状的套筒状零件平面磨床端面磨削夹具。

背景技术

申请号为201822064945.6的一种台阶轴套类零件平面磨床端面磨削夹具提出一种工装以零件外圆及台阶端面为定位基准，夹紧力依靠零件孔内的膨胀芯轴。该专利的工装只能加工内孔为通孔，且内孔无台阶结构的套管类零件，对于盲孔或者内孔存在台阶结构的套筒类零件，存在加工缺陷，无法加工。如图1和图2所示，是一种套筒状零件结构示意图，该零件的结构尺寸长宽高为76.5×54×29，该零件为内部加工有盲孔的柱体与一个矩形在柱体一端的外侧壁相接所形成的复杂结构体，零件的一端端面为顶点倒圆弧的类三角形，另一端端面为圆形，且在外形处分布三根加强筋，在内外孔还有内外螺纹，其中内孔用于装配活塞，且该孔不是通孔，属于盲孔并且在孔底部有一个φ5的小孔，因此内孔尺寸精度要求高。加工平磨孔末端端面时(即图1中的顶部端面)要求内孔轴线与端面垂直度≤φ0.015，同时要求如图2所示孔末端端面与方孔端面距离尺寸为H，距离H的尺寸公差控制在0.03以内。由于该零件结构较为复杂，可用于定位夹紧的部位受到局部限制。普通内胀式工装需要零件内孔为通孔，且内孔无台阶，所以普通内胀式工装无法应用在该零件磨加工中。零件结构复杂，可用于装夹压紧的部位有限。在实际生产过程中很难保证形位公差和尺寸公差，且在加工过程中难以直接测量孔末端端面与方孔端面之间H的尺寸，很难保证产品加工质量的一致性。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具，本磨削夹具以零件内孔为定位基准，并使用挡板辅助固定零件，解决了普通内胀式工装无法装夹该零件的问题。

本发明采用的技术方案是：一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具，包括底座、芯棒、挡板、固定夹和内六角圆柱头螺钉，所述芯棒为变径圆柱体，第一柱体长度较长，第一柱体的外圆直径与零件内孔的孔径相配合，第二柱体长度较短，第二柱体的外圆直径与底座内孔相配合，第一柱体和第二柱体之间加工成横截面为端点通过直线连接的优弧的第三柱体，第三柱体半径大于第一柱体和第二柱体的半径，所述底座为圆盘结构，中心处加工有内孔，芯棒的第二柱体插接在底座内孔中，使得第三柱体的端面与底座端面接触，零件的内孔插接于第一柱体上，所述挡板为直角板，一个面与底座通过螺钉固定，另一个面与零件的平面接触，所述固定夹穿套在零件和挡板上，固定夹的两端面与零件矩形内侧面接触，固定夹的中心加工螺纹贯通孔通过内六角圆柱头螺钉把零件与挡板顶紧固定，底座的底面放在平面磨床磁力吸盘上。

优选的，在所述芯棒与底座配合端面处，在芯棒第二柱体与第三柱体连接端部加工有环槽，芯棒与底座装配后避免芯棒根部与底座根部产生对顶。若产生对顶芯棒圆环端面与底座端面将会产生缝隙，在磨加工时芯棒将会受力偏斜，进而影响加工精度。所以芯棒端面加工环槽可保证芯棒圆环端面与底座端面紧密贴合无缝隙，可有效保证芯棒与底座端面的垂直度，进而保证零件磨加工后端面与轴线的垂直度。

优选的，所述芯棒的第一柱体有五种尺寸规格，直径公差为0.01mm，根据零件内孔孔径选择对应的芯棒，使得每个零件与芯棒的配合间隙≤0.005。确保零件与芯棒紧密配合，使得加工过程中受力不产生倾斜。

优选的，所述挡板与零件接触的一侧面上加工有开口，所述开口位于挡板上端中心，开口的底面低于零件的方孔端面。便于在磨削加工过程中使用千分尺在开口处直接对零件孔末端端面与方孔端面距离H的尺寸进行测量。

优选的，所述固定夹为直角C形带状结构，两端部的折边与零件矩形内侧面相邻加强筋的空隙平面相配合，两宽边的宽度大于零件矩形面和挡板厚度之和，最长边中心处加工螺纹贯通孔。一方面便于固定夹的装套，另一方面便于固定。

本发明的有益效果是：本发明结构紧凑，体积小巧，在结构设计上首先保证了芯轴轴线与底座端面的垂直度，在芯轴端面处加工有一环槽，在芯轴装配到底座上时，可保证芯轴端面与底座端面实现面与面接触，可有效固定芯轴。在磨加工时以零件内孔为基准进行定位，用挡板和固定夹进行辅助限位，可有效保证端面磨削后轴线与端面的垂直度。其次，在挡板处开有一定宽度尺寸的开口，在磨加工时可直接使用千分尺进行测量，而无需将零件拆下来测量，有效减少了二次装夹带来的误差，同时也提高了加工效率和产品质量。

附图说明

图1为一种套筒状零件结构示意图；

图2为零件的正面结构图；

图3为套筒状零件平面磨床端面磨削夹具结构示意图；

图4为底座的结构示意图；

图5为芯棒的结构示意图；

图6为芯棒的俯视图；

图7为挡板的结构示意图；

图8为固定夹的结构示意图。

附图标记：1-底座，2-芯棒，3-挡板，4-固定夹，5-内六角圆柱头螺钉，6-螺钉，7-零件，101-螺纹孔，201-第一柱体，202-第二柱体，203-第三柱体，204-环槽，301-开口，701-加工端面，702-柱体，703-矩形，704-方孔，705-加强筋，H-孔末端端面与方孔端面距离。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。其中，零件矩形内侧面指的是零件矩形与柱体相接一侧的矩形侧面，矩形外侧面指的是矩形内侧面的对侧面，矩形面的厚度指的是矩形内侧面与矩形外侧面之间的距离。

本夹具的结构设计：为保证待加工的零件7的内孔轴线与加工端面701的垂直度，本夹具主要以零件7的内孔为定位基准进行结构设计。首先，芯棒2的第二柱体202与底座1的孔配合间隙≤0.01，芯棒2与底座1配合端面处设计有一个环槽204，在芯棒2与底座1装配后可有效保证芯棒2与底座1的垂直度，同时芯棒2与底座1还能够实现面与面的接触，确保芯棒在加工过程中不会产生任意方向的倾斜。其次，对挡板3上端设计一开口301，除了辅助固定待加工的零件7外，在加工的过程中可以直接对零件7进行测量而不发生结构干涉。

以下为一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具的具体实施例。

如图1和图2所示，零件7为套筒类零件，零件7结构尺寸长宽高为76.5×54×29mm，内孔尺寸为φ19.75mm。孔末端端面即加工端面701，该零件为内部加工有内孔为盲孔的柱体702与一个矩形703在柱体702一端的外侧壁相接所形成的复杂结构体，零件7的一端端面为顶点倒圆弧的类三角形的孔末端端面即加工端面701，矩形703的长度短于柱体702的长度因此另一端端面为圆形，且在矩形内侧面处上下分布三根加强筋705，加强筋705的两端分别与矩形内侧面和柱体702侧面连接，在内外孔还有内外螺纹，其中内孔用于装配活塞，且该孔不是通孔，属于盲孔并且在孔底部有一个φ5的小孔。加工平磨孔末端端面时要求内孔轴线与端面垂直度≤φ0.015，同时要求孔末端端面与方孔端面距离尺寸为H，距离H的尺寸公差控制在0.03以内。普通内胀式工装需要零件内孔为通孔，且内孔无台阶，所以普通内胀式工装无法应用在该零件7磨加工中。在实际生产过程中很难保证形位公差和尺寸公差，且在加工过程中难以直接测量H的尺寸，很难保证零件7加工质量的一致性。

如图3所示，一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具，包括底座1、芯棒2、挡板3、固定夹4和内六角圆柱头螺钉5，底座1依靠平面磨床磁力吸盘固定在磨床上，待加工的零件7依靠芯棒2、挡板3和固定夹4固定在底座1上。

如图5和图6所示，芯棒2为变径圆柱体，第一柱体201长度较长，第一柱体201的外圆直径与零件7内孔的孔径相配合，芯棒2的第一柱体201有五种尺寸规格，如下表所示，直径公差为0.01mm，根据零件7内孔孔径选择对应的芯棒，使得每个零件与芯棒的配合间隙≤0.005。例如，零件7内孔尺寸为则对应选择表1中序号4的芯棒2。第二柱体202长度较短，第二柱体202的外圆直径与底座1内孔相配合，第一柱体201和第二柱体202之间加工成横截面为端点通过直线连接的优弧的第三柱体203，第三柱体203半径大于第一柱体201和第二柱体202的半径，第三柱体203的直线端面与零件7矩形外侧面在同一竖直面上。在芯棒2与底座1配合端面处，在芯棒2的第二柱体202与第三柱体203连接端部加工有环槽204，芯棒与底座装配后避免芯棒根部与底座根部产生对顶。

表1芯棒尺寸规格

如图4所示，底座1为圆盘结构，中心处加工有内孔，内孔深度大于第二柱体20的长度，芯棒2的第二柱体202插接在底座1内孔中，保证配合间隙≤0.01，使得第三柱体203的端面与底座1端面接触，零件7的内孔插接于第一柱体201上，零件7的内孔深度大于第一柱体201的长度。在底座1的上平面还加工有一个螺纹孔101，用于通过螺钉6固定挡板3。

如图7所示，挡板3为直角板，一个面上加工有长孔与底座1通过螺钉6固定，另一个面与零件7的侧面接触，挡板3与零件7接触的一侧面上加工有开口301，开口301位于挡板3立面上端中心，开口301的最低位置低于零件7的方孔704上端面。便于在磨削加工过程中使用千分尺在开口处直接对零件孔末端端面与方孔端面距离H的尺寸进行测量。

如图8所示，固定夹4为直角C形带状结构，两端部的折边与零件7矩形内侧面相邻加强筋705的空隙平面相配合，两宽边的宽度大于零件7矩形面和挡板3厚度之和，固定夹4的最长边中心处加工螺纹贯通孔。固定夹4穿套在零件7和挡板3上，固定夹4的两端部的折边面与零件7的矩形内侧面接触，固定夹4的贯通孔通过内六角圆柱头螺钉5与挡板3把紧，内六角圆柱头螺钉5的端部顶在挡板3立面。固定夹4夹紧零件7与挡板3时无需使用较大的力，避免过定位。

本专利的工作原理及使用流程：首先根据芯棒2外圆五种尺寸规格对所加工的零件7进行分组，确保每组零件7与芯棒2紧密配合，配合间隙≤0.005。磨削加工时，以零件7内孔为基准进行定位。加工前，先将芯棒2装配到底座1上，确保芯棒2的第三柱体203端面与底座1平面紧密贴合到位，在安装零件7前对组装好的底座1和芯棒2组件进行垂直度检测，确保垂直度≤0.01。检测合格后将底座1和芯棒2组件固定在磨床磁力吸盘上，通过磁力将底座1固定在磨床平台上，然后以零件7内孔为基准将零件7插在芯棒2上，再将挡板3通过螺钉6安装在底座1上，使挡板3另一端面与零件7矩形外侧面紧密贴合，再通过固定夹4将零件7与挡板3固定在一起，避免磨端面时零件发生旋转。固定好零件后，便可对刀进行磨削加工。

以上所述是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，任何基于本发明技术方案基础上的任何修改、等效变换，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具，其特征在于：包括底座、芯棒、挡板、固定夹和内六角圆柱头螺钉，所述芯棒为变径圆柱体，第一柱体长度较长，第一柱体的外圆直径与零件内孔的孔径相配合，第二柱体长度较短，第二柱体的外圆直径与底座内孔相配合，第一柱体和第二柱体之间加工成横截面为端点通过直线连接的优弧的第三柱体，第三柱体半径大于第一柱体和第二柱体的半径，所述底座为圆盘结构，中心处加工有内孔，芯棒的第二柱体插接在底座内孔中，使得第三柱体的端面与底座端面接触，零件的内孔插接于第一柱体上，所述挡板为直角板，一个面与底座通过螺钉固定，另一个面与零件的平面接触，所述固定夹穿套在零件和挡板上，固定夹的两端面与零件矩形内侧面接触，固定夹的中心加工螺纹贯通孔通过内六角圆柱头螺钉把零件与挡板顶紧固定，所述固定夹为直角C形带状结构，两端部的折边与零件矩形内侧面相邻加强筋的空隙平面相配合，两宽边的宽度大于零件矩形面和挡板厚度之和，最长边中心处加工螺纹贯通孔，底座的底面放在平面磨床磁力吸盘上。

2.根据权利要求1所述的一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具，其特征在于：在所述芯棒与底座配合端面处，在芯棒第二柱体与第三柱体连接端部加工有环槽，芯棒与底座装配后避免芯棒根部与底座根部产生对顶。

3.根据权利要求1所述的一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具，其特征在于：所述芯棒的第一柱体有五种尺寸规格，直径公差为0.01mm，根据零件内孔孔径选择对应的芯棒，使得每个零件与芯棒的配合间隙≤0.005。

4.根据权利要求1所述的一种套筒状零件平面磨床端面磨削夹具，其特征在于：所述挡板与零件接触的一侧面上加工有开口，所述开口位于挡板上端中心，开口的底面低于零件的方孔端面。