CN117245152A - 一种内胀套组件及用于高精度定位零件的内胀套制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内胀套组件及用于高精度定位零件的内胀套制作方法，锥心棒内滑动配合有轴杆，轴杆的左端与连接块螺纹连接，轴杆的右端与拉块连接，拉块连接液压油缸，锥心棒的右端为锥形端，锥心棒的中部为直线段，直线段与锥形段连接，内胀套套装在锥形端上，锥心棒的左端开设有导向孔，导向孔内滑动配合有导向套，导向孔的孔底开设有若干通孔，通孔内安装有顶销，直线段上套装有具有抵接面的推套，顶销的右端与推套抵接，顶销的左端与导向套抵接。本发明的有益效果是：内胀套的制造工艺方案先进，能有效降低由于零件变形造成整体精度下降，从而实现加工基准与使用基准的重合，结合面更大，夹具与被加工零件装夹同轴度高。

Description

一种内胀套组件及用于高精度定位零件的内胀套制作方法

技术领域

本发明涉及高精度机械零件技术领域，特别是一种内胀套组件及用于高精度定位零件的内胀套制作方法。

背景技术

在滚齿或者磨齿加工时，对于高精度齿轮的装夹一般采用内孔定心来进行加工。但是由于内胀套自身精度与涨大后精度变化，造成以内孔定心的齿轮节圆跳动大，无法达到较高零件精度要求。因此以内孔作为定位基准时，由于内胀套形位公差精度较差，导致在定位夹紧后，加工高精度零件时难以达到较高的加工精度和尺寸稳定性。

目前，在采用内胀套夹具加工高精度齿轮时，多采用零件内孔定心，其原理上是通过拉杆拉紧受力，拉杆的肩格面与内胀套端面接触，迫使内胀套发生涨大变形，把内胀套外圆呈圆周规律性涨大从而接触零件内孔，从而实现对零件的定位夹紧功能。影响内胀套夹紧精度与稳定性的原因主要有以下内容：1)要求内胀套零件自身具有较高的形位公差(圆度、直线度及同轴度)；2)内胀套在胀紧时，胀套需呈圆周规律性涨大接触面，才能有效保证被加工零件定位精度被复刻，从而提升被加工零件精度，故在制造过程中需有效保证零件内外圆壁厚均匀性要求及控制内胀套涨大量均匀性要求；3)在装配使用时，由于内胀套需满足很高的定位精度才能保证零件的加工精度，从而对内胀套的精度稳定性提出更高的要求；4)在采用内胀套夹具定位装夹零件时，由于多重零件组合，各零件内、外圆的轴心线要求很高的同轴度，因此内胀套作为中间层零件，对加工精度要求较高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种内胀套组件及用于高精度定位零件的内胀套制作方法，主要用于为保证内孔与外圆定位精度要求高的情况下实现滚齿与磨齿加工。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种内胀套组件，包括连接块、导向套、锥心棒、顶销、推套、内胀套和拉块，锥心棒内滑动配合有轴杆，且轴杆的两端穿出锥心棒，轴杆的左端与连接块螺纹连接，轴杆的右端与拉块连接，拉块连接液压油缸，锥心棒的右端为锥形端，锥心棒的中部为直线段，直线段与锥形段连接，内胀套套装在锥形端上，当内胀套胀紧工件时，内胀套端面与拉块肩格面贴合，锥心棒的左端开设有导向孔，导向孔内滑动配合有导向套，导向孔的孔底开设有若干通孔，通孔内安装有顶销，直线段上套装有具有抵接面的推套，顶销的右端与推套抵接，顶销的左端与导向套抵接，当连接块锁紧后，锁紧块与导向套抵接。

可选的，内胀套从左往右开设有多个等分槽，内胀套从右往左也开设有多个等分槽，等分槽均匀分布在同一圆周上。

可选的，内胀套为9SiCr为合金工具钢。

用于高精度定位零件的内胀套制作方法，包括以下加工步骤：

S1：球化退火，选取9SiCr为合金工具钢，对其进行球化退火；

S2：粗车，根据加工要求，对选取的9SiCr为合金工具钢进行粗车，得到内胀套毛坯；

S3：粗磨外圆，选用工艺搭子对毛坯进行粗磨，粗磨后的毛坯外圆同轴度≤Ф0.01；

S4：钻孔，根据等分槽数量在毛坯上钻孔；

S5：热处理，将毛坯在进行淬火，然后再进行冰冷处理，得到50HRC～55HRC的毛坯；

S6：一次研磨，研正毛坯两端的孔口，保证两端孔口60°圆度正确；

S7：一次半精磨外圆，选用工艺搭子对毛坯进行半精磨，半精磨的毛坯外圆同轴度≤Ф0.01

S8：一次内磨，严格校正毛坯两端外圆↗≤0.01，磨光两端面，半精磨12°锥孔，放磨Ф0.2～Ф0.25，严格控制大头尺寸，修磨正两端孔口60°；

S9：时效处理，将毛坯进行时效处理，消除内应力；

S10：二次研磨，研正毛坯两端孔口，保证两端孔口60°圆度正确；

S11：二次半精磨外圆，选用工艺搭子，其外圆要求与自改夹套配过盈0.005-0.01，将外圆磨至要求尺寸，要求毛坯与自改夹套配过盈0.005-0.01，磨光后的毛坯外圆同轴度≤Ф0.005

S12：一次线切割，采用线切割在毛坯上割开等分槽；

S13：三次研磨，油石油钝各处锐棱，并采用适配的自改夹套，装在零件上，保证自改夹套与零件端面平齐；

S14：二次内磨，严格校正自改夹套外圆↗≤0.01，修磨正两端孔口60°，保证60°锥面完全见光；

S15：四次研磨；研正两端孔口60°；

S16：精磨外圆；采用弹簧顶正，磨光两端自改夹套外圆，将毛坯的外圆尺寸复合精磨要求，要求一批一致性在0.002mm以下，磨光毛坯右端1×20°倒角至两端夹套外圆与毛坯外圆圆度≤0.002mm

S17：二次线切割；割去两端工艺搭子，严格控制零件总长，油钝割下两端锐棱；

S18：三次内磨；自改消耗套，自磨消耗套内孔、肩格面积左端面，使得消耗套内孔与毛坯过盈0.01mm左右；自改消耗套不拆下，再将零件紧紧装入消耗套，要求内肩格面与零件端面齐平；精磨左端面，磨光其内孔至加工尺寸，精磨12°锥孔至加工要求，用自改锥心棒检查接触≥85％；然后取出零件，自改消耗套不动，再将零件从左端面装入消耗套内，磨光右端面至总长；

S19：五次研磨；用油石油钝各处锐棱，清洗毛坯，得到内胀套。

可选的，用于高精度定位零件的内胀套制作方法还包括内胀套的检查，将工件与内胀套组件组装好，同时保证外圆跳动≤0.003，两端面跳动≤0.005要求。

可选的，在内胀套检查时，需将工件取下转换不同方向验证，同时还需要对内胀套组件进行多次拆装验证。

本发明具有以下优点：

1、本发明的内胀套的制造工艺方案先进，能有效降低由于零件变形造成整体精度下降，从而实现加工基准与使用基准的重合，结合面更大，夹具与被加工零件装夹同轴度高；

2、采用该内胀套进行定位夹紧，能实现零件加工精度高，加工精度稳定性好，且效率提升。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为粗加工的结构示意图一；

图3为粗加工的结构示意图二；

图4为自改夹套的结构示意图；

图5为自改消耗套的结构示意图；

图6为自改锥形棒的结构示意图；

图7为工件的结构示意图；

图8为内胀套切割前的结构示意图；

图中，1-连接块，2-导向套，3-锥心棒，4-顶销，5-推套，6-内胀套，7-工件，8-拉块，9-轴杆。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

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

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种内胀套组件，包括连接块1、导向套2、锥心棒3、顶销4、推套5、内胀套6和拉块8，锥心棒3内滑动配合有轴杆，且轴杆的两端穿出锥心棒3，轴杆的左端与连接块1螺纹连接，轴杆的右端与拉块8连接，拉块8连接液压油缸，锥心棒3的右端为锥形端，锥心棒3的中部为直线段，直线段与锥形段连接，内胀套6套装在锥形端上，当内胀套6胀紧工件7时，内胀套6端面与拉块8肩格面贴合，锥心棒3的左端开设有导向孔，导向孔内滑动配合有导向套2，导向孔的孔底开设有若干通孔，通孔内安装有顶销4，直线段上套装有具有抵接面的推套5，顶销4的右端与推套5抵接，顶销4的左端与导向套2抵接，当连接块1锁紧后，锁紧块与导向套2抵接，组装时，将各个零部件装配好，然后将连接块1锁紧，然后液压油缸工作，拉块8推动胀套往左移动，胀套端面与拉杆肩格面贴合，拉杆肩格面带动胀套端面往左运动，通过锥面使胀套涨大，从而胀紧工件7，当需要取下工件7时，液压油缸的活塞缸回缩，带动轴杆往右移动，从而使得连接块1推动导向套2向右移动，导向套2向右移动的过程中，导向套2推动顶销4，将推力传递到推套5上，从而推动胀套往右运动，使内胀套6的内锥孔与锥心棒3的锥形端脱离，从而松开零件。

在本实施例中，内胀套6从左往右开设有多个等分槽，内胀套6从右往左也开设有多个等分槽，等分槽均匀分布在同一圆周上，从而使得内胀套6在胀开过程中更均匀。

在本实施例中，内胀套6为9SiCr为合金工具钢，该材料需经过球化退火方可冷加工，由于钢中含有合金元素少，回火抗力低，因而承载能力低，淬火变形大，为了预防与减少变形和开裂现象，在淬火后加以时效与冰冷处理，从而稳定材料组织，而球化退火的目的是为零件淬火提供基础，确保零件淬火后得到良好的组织也能达到2级，获得良好的马氏体长度，长度越小，工件7在后期加工与使用过程中变形越小。

在本实施例中，内胀套6为一个高精度零件，对其加工工艺较高，因此，需要特定的加工方法，因此，在本实施例中，用于高精度定位零件的内胀套6制作方法，包括以下加工步骤：

S1：球化退火，选取9SiCr为合金工具钢，对其进行球化退火，球化退火的目的是为零件淬火提供基础，确保零件淬火后得到良好的组织也能达到2级，获得良好的马氏体长度，长度越小，工件7在后期加工与使用过程中变形越小；

S2：粗车，根据加工要求，对选取的9SiCr为合金工具钢进行粗车，得到内胀套6毛坯；

S3：粗磨外圆，选用工艺搭子对毛坯进行粗磨，粗磨后的毛坯外圆同轴度≤Ф0.01；

S4：钻孔，根据等分槽数量在毛坯上钻孔；

S5：热处理，将毛坯在进行淬火，然后再进行冰冷处理，得到50HRC～55HRC的毛坯；

S6：一次研磨，研正毛坯两端的孔口，保证两端孔口60°圆度正确；

S7：一次半精磨外圆，选用工艺搭子对毛坯进行半精磨，半精磨的毛坯外圆同轴度≤Ф0.01

S8：一次内磨，严格校正毛坯两端外圆↗≤0.01，磨光两端面，半精磨12°锥孔，放磨Ф0.2～Ф0.25，严格控制大头尺寸，修磨正两端孔口60°；

S9：时效处理，将毛坯进行时效处理，消除内应力；

S10：二次研磨，研正毛坯两端孔口，保证两端孔口60°圆度正确；

S11：二次半精磨外圆，选用工艺搭子，其外圆要求与自改夹套配过盈0.005-0.01，将外圆磨至要求尺寸，要求毛坯与自改夹套配过盈0.005-0.01，磨光后的毛坯外圆同轴度≤Ф0.005

S12：一次线切割，采用线切割在毛坯上割开等分槽；

S13：三次研磨，油石油钝各处锐棱，并采用适配的自改夹套，装在零件上，保证自改夹套与零件端面平齐；

S14：二次内磨，严格校正自改夹套外圆↗≤0.01，修磨正两端孔口60°，保证60°锥面完全见光；

S15：四次研磨；研正两端孔口60°；

S16：精磨外圆；采用弹簧顶正，磨光两端自改夹套外圆，将毛坯的外圆尺寸复合精磨要求，要求一批一致性在0.002mm以下，磨光毛坯右端1×20°倒角至两端夹套外圆与毛坯外圆圆度≤0.002mm

S17：二次线切割；割去两端工艺搭子，严格控制零件总长，油钝割下两端锐棱；

S18：三次内磨；自改消耗套，自磨消耗套内孔、肩格面积左端面，使得消耗套内孔与毛坯过盈0.01mm左右；自改消耗套不拆下，再将零件紧紧装入消耗套，要求内肩格面与零件端面齐平；精磨左端面，磨光其内孔至加工尺寸，精磨12°锥孔至加工要求，用自改锥心棒3检查接触≥85％；然后取出零件，自改消耗套不动，再将零件从左端面装入消耗套内，磨光右端面至总长；

S19：五次研磨；用油石油钝各处锐棱，清洗毛坯，得到内胀套6。

在本实施例中，用于高精度定位零件的内胀套6制作方法还包括内胀套6的检查，将工件7与内胀套6组件组装好，同时保证外圆跳动≤0.003，两端面跳动≤0.005要求，进一步的，在内胀套6检查时，需将工件7取下转换不同方向验证，同时还需要对内胀套6组件进行多次拆装验证，因此通过反复装夹工件7、变换工件7方向、反复拆装内胀套6的验证，从而使得该内胀套6的重复性很好，可以多次重复利用，满足加工定位要求。

在本实施例中，对胀套的加工精度要求为：外圆尺寸为外圆跳动为0.003，右端面垂直度0.05，12°±1′锥孔接触达到85％，因此，其具体加工步骤为，

⑴.球化退火；

⑵.粗车，参照粗加工图加工至尺寸；粗加工如图2和图3所示，：

⑶.粗磨外圆，Ф22工艺搭子外圆磨至Ф15外圆磨至/>要求：磨光外圆◎≤Ф0.01；

⑷.钻2组4×Ф2孔至尺寸；

⑸.热处理淬火50～55HRC，冰冷处理；

⑹.研磨，研正两端孔口60°，保证两端孔口60°圆度正确；

⑺.半精磨外圆，Ф22工艺搭子外圆磨至Ф15外圆磨至/>要求：磨光外圆◎≤Ф0.01；

⑻.内磨，严格校正两端外圆↗≤0.01，磨光两端面，半精磨12°锥孔放磨Ф0.2～Ф0.25，严格控制大头尺寸至靠近大端；磨光/>内孔放磨至/>修磨正两端孔口60°

⑼.时效处理

⑽.研磨，研正两端孔口60°，保证两端孔口60°圆度正确；

⑾.半精磨外圆，Ф22工艺搭子外圆要求与自改夹套配过盈0.005-0.01，Ф15外圆磨至与自改夹套配过盈0.005-0.01，要求：磨光外圆◎≤Ф0.005；自改夹套如图4所示：

⑿.在零件与2个自改夹套上均刻相同编号；

⒀.线切割，割开等分槽，如图8所示，要求：在内胀套位置割至0.6mm，两端工艺搭子部分割至0.2mm,；

⒁.研磨，油石油钝各处锐棱，并领取自改夹套，根据对应编号，装在零件上，保证夹套与零件端面平齐；

⒂.内磨，严格校正自改夹套外圆↗≤0.01，修磨正两端孔口60°，保证60°锥面完全见光；

⒃.研磨，研正两端孔口60°，要求：手抓位置不允许抓在两处自改夹套上，保证自改夹套不允许有走动现象；

⒄.精磨外圆，要求尾座顶尖采用软弹簧顶正，严格控制顶紧力道；磨光两端自改夹套外圆，磨圆即可；磨光胀套Ф15外圆至要求一批一致性0.002；磨光零件右端1×20°倒角至要求，要求：两端夹套外圆与Ф15外圆圆度≤0.002

⒅.线切割，割去两端工艺搭子，严格控制零件总长至油钝割下两端锐棱；

⒆.内磨，自改消耗套，如图5所示，自磨消耗套内孔、肩格面积左端面；要求：消耗套内孔至与零件配过盈0.01左右；自改消耗套不拆下，再将零件紧紧装入消耗套，要求内肩格面与零件端面齐平；精磨左端面，磨光/>内孔至尺寸，精磨12°锥孔至要求，控制大头尺寸至12.5±0.05，用自改锥心棒3，如图6所示，检查接触≥85％，大头硬；然后取出零件，自改消耗套不动，再将零件从左端面装入消耗套内，磨光右端面至总长

⒇.研磨，用油石油钝各处锐棱，清洗零件，

检查时，在检查过程中，将工件7取下换不同方向后，工件7尺寸要求如图7所示，同时保证外圆跳动≤0.003，两端面跳动≤0.005要求；不仅拆装零件，而且也拆装胀套，换多个方向检查零件，也能保证外圆跳动≤0.003，两端面跳动≤0.005要求。

加工后的内胀套6，经过尺寸检验后，其内账套的精度如下表所示：

而自改锥心棒3的精度为：

内账套与自改锥心棒3组合精度为：

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (6)

1.一种内胀套组件，其特征在于：包括连接块、导向套、锥心棒、顶销、推套、内胀套和拉块，所述锥心棒内滑动配合有轴杆，且所述轴杆的两端穿出所述锥心棒，所述轴杆的左端与所述连接块螺纹连接，所述轴杆的右端与所述拉块连接，所述拉块连接液压油缸，所述锥心棒的右端为锥形端，所述锥心棒的中部为直线段，所述直线段与所述锥形段连接，所述内胀套套装在所述锥形端上，当所述内胀套胀紧工件时，所述内胀套端面与所述拉块肩格面贴合，所述锥心棒的左端开设有导向孔，所述导向孔内滑动配合有导向套，所述导向孔的孔底开设有若干通孔，所述通孔内安装有顶销，所述直线段上套装有具有抵接面的推套，所述顶销的右端与所述推套抵接，所述顶销的左端与导向套抵接，当所述连接块锁紧后，所述锁紧块与所述导向套抵接。

2.根据权利要求1所述的一种内胀套组件，其特征在于：所述内胀套从左往右开设有多个等分槽，所述内胀套从右往左也开设有多个等分槽，所述等分槽均匀分布在同一圆周上。

3.根据权利要求1所述的一种内胀套组件，其特征在于：所述内胀套为9SiCr为合金工具钢。

4.用于高精度定位零件的内胀套制作方法，其特征在于：包括以下加工步骤：

S1：球化退火，选取9SiCr为合金工具钢，对其进行球化退火；

S2：粗车，根据加工要求，对选取的9SiCr为合金工具钢进行粗车，得到内胀套毛坯；

S3：粗磨外圆，选用工艺搭子对毛坯进行粗磨，粗磨后的毛坯外圆同轴度≤Ф0.01；

S4：钻孔，根据等分槽数量在毛坯上钻孔；

S5：热处理，将毛坯在进行淬火，然后再进行冰冷处理，得到50HRC～55HRC的毛坯；

S6：一次研磨，研正毛坯两端的孔口，保证两端孔口60°圆度正确；

S7：一次半精磨外圆，选用工艺搭子对毛坯进行半精磨，半精磨的毛坯外圆同轴度≤Ф0.01

S8：一次内磨，严格校正毛坯两端外圆↗≤0.01，磨光两端面，半精磨12°锥孔，放磨Ф0.2～Ф0.25，严格控制大头尺寸，修磨正两端孔口60°；

S9：时效处理，将毛坯进行时效处理，消除内应力；

S10：二次研磨，研正毛坯两端孔口，保证两端孔口60°圆度正确；

S11：二次半精磨外圆，选用工艺搭子，其外圆要求与自改夹套配过盈0.005-0.01，将外圆磨至要求尺寸，要求毛坯与自改夹套配过盈0.005-0.01，磨光后的毛坯外圆同轴度≤Ф0.005

S12：一次线切割，采用线切割在毛坯上割开等分槽；

S13：三次研磨，油石油钝各处锐棱，并采用适配的自改夹套，装在零件上，保证自改夹套与零件端面平齐；

S14：二次内磨，严格校正自改夹套外圆↗≤0.01，修磨正两端孔口60°，保证60°锥面完全见光；

S15：四次研磨；研正两端孔口60°；

S16：精磨外圆；采用弹簧顶正，磨光两端自改夹套外圆，将毛坯的外圆尺寸复合精磨要求，要求一批一致性在0.002mm以下，磨光毛坯右端1×20°倒角至两端夹套外圆与毛坯外圆圆度≤0.002mm

S17：二次线切割；割去两端工艺搭子，严格控制零件总长，油钝割下两端锐棱；

S18：三次内磨；自改消耗套，自磨消耗套内孔、肩格面积左端面，使得消耗套内孔与毛坯过盈0.01mm左右；自改消耗套不拆下，再将零件紧紧装入消耗套，要求内肩格面与零件端面齐平；精磨左端面，磨光其内孔至加工尺寸，精磨12°锥孔至加工要求，用自改锥心棒检查接触≥85％；然后取出零件，自改消耗套不动，再将零件从左端面装入消耗套内，磨光右端面至总长；

S19：五次研磨；用油石油钝各处锐棱，清洗毛坯，得到内胀套。

5.根据权利要求4所述的用于高精度定位零件的内胀套制作方法，其特征在于：还包括内胀套的检查，将工件与内胀套组件组装好，同时保证外圆跳动≤0.003，两端面跳动≤0.005要求。

6.根据权利要求5所述的用于高精度定位零件的内胀套制作方法，其特征在于：在内胀套检查时，需将工件取下转换不同方向验证，同时还需要对内胀套组件进行多次拆装验证。