CN117506773A - 薄壁筒件内夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁筒件内夹具，包括安装盘体、第一斜楔撑紧机构、第二斜楔撑紧机构、第一拉杆、第二拉杆，第一拉杆和第二拉杆之间设有轴力平衡机构；轴力平衡机构包括平衡筒、平衡轴、连接块，平衡筒内设有平衡油腔，平衡轴上设有活塞体，活塞体位于平衡筒中；平衡油腔中设有密封环，密封环与活塞体之间形成平衡油腔，密封环与活塞体之间设有第一弹簧；平衡油腔中装有液体介质；连接块上设有若干个调节油腔，调节油腔通过油道与平衡油腔连通；调节油腔中连接有调节活塞，调节活塞的一侧与连接块之间设有第二弹簧。本发明能够保证第一斜楔撑紧机构和第二斜楔撑紧机构均能对薄壁筒件起到良好的撑紧效果，提高了夹紧的均匀性。

Description

薄壁筒件内夹具

技术领域

本发明涉及夹具技术领域，特别涉及一种薄壁筒件内夹具。

背景技术

在对一些具有一定长度且呈圆筒状的薄壁筒件进行加工时，需要先通过专门的夹具对薄壁筒件进行夹紧。现有的夹具通常采用内夹紧的方式进行夹紧，夹具包括两个斜楔撑紧机构，两个斜楔撑紧机构呈前后布置，两个斜楔撑紧机构共用一根拉杆，通过拉杆带动两个斜楔撑紧机构上的斜楔块沿导向斜面移动，斜楔块在顺着导向斜面移动时向外撑开。在使用时，将薄壁筒件套在夹具上，通过拉力设备对拉杆施加一个拉力并带动拉杆移动，拉杆在移动时带动两个斜楔撑紧机构上的斜楔块向外撑开并将薄壁筒件内壁撑紧；两个斜楔撑紧机构分别对薄壁筒件前后两端的内侧进行撑紧。

现有的这种夹具在实际使用过程中，由于是通过一根拉杆同时驱动两个斜楔撑紧机构向外撑开的，因此两个斜楔撑紧机构上的各个斜楔块的移动量是一致的。而在实际夹紧过程中，由于薄壁筒件实际加工误差等因素，薄壁筒件在长度方向上的不同位置，其内径也是存在一定的差异的，这就导致夹具上两个斜楔撑紧机构所撑紧的位置处的内径存在一定的差异；其中一个斜楔撑紧机构会撑紧在薄壁筒件上内径稍小一点的位置处，另一个斜楔撑紧机构会撑紧在内径稍大一点的位置处，由于两个斜楔撑紧机构上的各个斜楔块的移动量是一致的；其中一个斜楔撑紧机构由于撑紧在内径稍小的位置处时，该斜楔撑紧机构对薄壁筒件的撑紧力会过大，容易导致薄壁筒件变形损坏；另一个斜楔撑紧机构所对应的夹紧位置，由于内径稍大，因而对薄壁筒件的撑紧力会不足，甚至无法与薄壁筒件内壁充分接触。这就导致夹具上两个斜楔撑紧机构对薄壁筒件的撑紧效果存在较大差异，前后两端夹紧效果不均匀。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中的不足之处，提供一种薄壁筒件内夹具。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：一种薄壁筒件内夹具，包括安装盘体、第一斜楔撑紧机构、第二斜楔撑紧机构、第一拉杆、第二拉杆，第一拉杆和第二拉杆之间设有轴力平衡机构；通过第一拉杆的移动驱动第一斜楔机构将薄壁筒件的内壁撑紧；通过第二拉杆的移动驱动第二斜楔机构将薄壁筒件的内壁撑紧；

轴力平衡机构包括平衡筒、平衡轴、连接块，连接块固定设置在平衡筒的一端，平衡筒内设有平衡油腔，平衡轴上设有活塞体，活塞体位于平衡筒中，平衡轴从平衡筒上远离连接块的一端穿出；平衡油腔中设有密封环，密封环的外侧与平衡筒的内壁之间密封配合，密封环的内侧与平衡轴密封配合，密封环与活塞体之间形成平衡油腔，密封环与活塞体之间设有第一弹簧；平衡轴与第二拉杆相连；连接块与第一拉杆相连；平衡油腔中装有液体介质；

连接块上设有若干个调节油腔，调节油腔通过油道与平衡油腔连通；调节油腔中连接有调节活塞，调节活塞的一侧与连接块之间设有第二弹簧。

本发明中，第二斜楔撑紧机构和第一斜楔撑紧机构依次对薄壁筒件的内壁撑紧，第二斜楔撑紧机构和第一斜楔撑紧机构在夹紧时具有先后顺序，第二斜楔撑紧机构将首先与薄壁筒件的内壁接触，然后第一斜楔撑紧机构再与薄壁筒件的内壁接触。在夹紧时，先将薄壁筒件套在第一斜楔撑紧机构和第二楔形撑紧机构外侧，第一拉杆连接拉力设备，通过拉力设备对第一拉杆施加总拉力，在总拉力作用下使第一拉杆朝远离第二斜楔撑紧机构的方向先进行第一阶段的移动，第一拉杆在第一阶段移动的过程中，通过轴力平衡机构带动第二拉杆移动；第一拉杆和第二拉杆在移动时，会分别带动第一斜楔撑紧机构和第二斜楔撑紧机构向外撑开；其中，第二斜楔撑紧机构会首先与薄壁筒件的内壁接触并撑紧，当第二斜楔撑紧机构将薄壁筒件的内壁撑紧后，第二拉杆几乎处于静止状态，而第一拉杆则会继续在拉力作用下进行第二阶段的移动，第一拉杆在进行第二阶段的移动过程中，会拉动平衡筒移动，使得平衡筒与平衡轴之间产生相对移动，此时平衡油腔的容积将缩小，平衡油腔中的液体介质将被加压，第一弹簧也会被压缩，平衡油腔中的部分液体介质会通过油道通往调节油腔中，液体介质会顶住调节活塞朝外侧移动并使第二弹簧压缩，在这过程中，第二拉杆所受到的拉力一方面来自于液体介质作用在活塞体上的液压力，另一方面来自于第一弹簧对第一拉杆的弹簧压力；随着第一拉杆的持续移动，第一拉杆将带动第一斜楔撑紧机构继续向外撑开直至将薄壁筒件的内壁撑紧。其中，第一拉杆在第二阶段移动的行程较小，在这过程中第一弹簧和第二弹簧的长度变化量较小，因此液体介质作用在活塞体上的液压力以及第一弹簧对第一拉杆的弹簧压力的变化量不大，使得第二拉杆作用在第二斜楔撑紧机构上的拉力也无重大变化，因而在这个过程中第二斜楔撑紧机构对薄壁筒件的撑紧力基本是保持稳定的；而随着第一拉板在第二阶段的持续移动，第一斜楔撑紧机构继续向外撑开直至将薄壁筒件的内壁撑紧。在实际过程中，可根据总拉力的大小调节轴力平衡机构内部第一弹簧的刚度、第二弹簧的刚度以及液体介质的充入压力，从而可调节分配在第二拉杆上的拉力大小，从而可保证第一斜楔撑紧机构和第二斜楔撑紧机构所产生撑紧效果基本一致，提高对薄壁筒件夹紧的均匀性，并能够有效避免局部夹紧力过大而造成对薄壁筒件的变形损坏。

作为优选，在对薄壁筒件进行夹紧时，第二斜楔撑紧机构和第一斜楔撑紧机构依次对薄壁筒件的内壁进行撑紧。

作为优选，所述第二斜楔撑紧机构的前端设有端部接触部件，端部接触部件上设有若干个导向孔，导向孔中滑动连接有活动顶头，活动顶头与导向孔的底部之间设有弹性件。薄壁筒件在套在夹具上时，活动顶头顶住薄壁筒件的一端。

作为优选，所述弹性件为碟形弹簧。

作为优选，所述调节油腔以环形阵列的方式布置在连接块上；所述平衡筒的内壁上设有环形槽，油道沿着平衡筒的轴向设置，油道的一端贯通环形槽的槽壁。

作为优选，所述第一斜楔撑紧机构包括第一斜面导向部件、第一斜楔块，第一斜面导向部件的一侧与安装盘体相连，第一斜面导向部件的另一侧与连接筒的一端相连；第一斜面导向部件的圆周方向上设有若干个第一导向斜面，第一导向斜面上设有第一导向槽，第一斜楔块与第一导向斜面接触，第一斜楔块上设有与第一导向槽相配合的第一滑动榫头，第一滑动榫头滑动连接在第一导向槽中；第一滑动榫头上设有第一卡槽；第一拉杆上设有与第一卡槽相对应的第一凸块，第一凸块卡入第一卡槽中。

作为优选，所述第二斜楔撑紧机构包括第二斜面导向部件、第二斜楔块，第二斜面导向部件与连接筒的一端相连，第二斜面导向部件的圆周方向上设有若干个第二导向斜面，第二导向斜面上设有第二导向槽，第二斜楔块与第二导向斜面接触，第二斜楔块上设有与第二导向槽相配合的第二滑动榫头，第二滑动榫头滑动连接在第二导向槽中；第二滑动榫头上设有第二卡槽；第二拉杆上设有与第二卡槽相对应的第二凸块，第二凸块卡入第二卡槽中。

作为优选，还包括尾座顶尖部件，尾座顶尖部件包括顶尖轴，顶尖轴的一端转动连接有旋转体，旋转体上设有若干个固定顶头。尾座顶尖部件安装在机床的尾座上，通过尾座带动尾座顶尖部件移动。尾座顶尖部件用于顶住薄壁筒件的外侧端面，用于提高薄壁筒件在加工过程中的稳定性。

作为优选，所述液体介质为液压油。

本发明的有益效果是：本发明能够保证第一斜楔撑紧机构和第二斜楔撑紧机构均能对薄壁筒件起到良好的撑紧效果，提高了夹紧的均匀性，有效避免局部夹紧力过大而造成对薄壁筒件的变形损坏。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的剖视图。

图3为图2中A部放大图。

图4为第二斜楔撑紧机构的结构示意图。

图5为第二斜楔块与第二凸块相配合的示意图。

图6为轴力平衡机构的结构示意图。

图7为轴力平衡机构的剖视图。

图8为图7中B部放大图。

图9为尾座顶尖部件的结构示意图。

图10为本发明对薄壁筒件进行夹紧时的示意图。

图中：1、安装盘体，2、第一斜面导向部件，3、第一斜楔块，4、连接筒，5、第二斜面导向部件，6、第二斜楔块，7、端部接触部件，8、活动顶头，9、顶尖轴，10、旋转体，11、第一拉杆，12、第一限位块，13、第一限位槽，14、第一凸块，15、第二拉杆，16、第二凸块，17、第二限位块，18、第二限位槽，19、平衡筒，20、连接块，21、平衡轴，24、导向孔，25、弹性件，26、限位螺栓，28、第二导向斜面，29、第二导向槽，30、第二滑动榫头，31、第二卡槽，32、活塞体，33、第一弹簧，34、密封环，35、平衡油腔，36、环形槽，37、油道，38、调节活塞，39、调节油腔，40、第二弹簧，41、弹簧限位螺栓，42、固定顶头，43、薄壁筒件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“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是基于附图所示的方位或位置关系，其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，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。

如图1至图10所示，一种薄壁筒件内夹具，包括安装盘体1、第一斜楔撑紧机构、第二斜楔撑紧机构、第一拉杆11、第二拉杆15，第一拉杆11和第二拉杆15之间设有轴力平衡机构。通过第一拉杆11的移动驱动第一斜楔机构将薄壁筒件43的内壁撑紧；通过第二拉杆15的移动驱动第二斜楔机构将薄壁筒件43的内壁撑紧。

轴力平衡机构包括平衡筒19、平衡轴21、连接块20，连接块20固定设置在平衡筒19的一端，平衡筒19内设有平衡油腔35，平衡轴21上设有活塞体32，活塞体32位于平衡筒19中，活塞体32可在平衡筒19中移动，活塞体32与平衡筒19的内壁密封配合。平衡轴21从平衡筒19上远离连接块20的一端穿出。平衡油腔35中设有密封环34，密封环34的外侧与平衡筒19的内壁之间密封配合，密封环34的内侧与平衡轴21密封配合，平衡轴21从密封环34中穿过。密封环34与活塞体32之间形成平衡油腔35，密封环34与活塞体32之间设有第一弹簧33。平衡轴21与第二拉杆15相连；连接块20与第一拉杆11相连。第一拉杆11与第二拉杆15同轴布置。平衡油腔35中装有液体介质。本发明中，液体介质为液压油。

连接块20上设有若干个调节油腔39，调节油腔39通过油道37与平衡油腔35连通。其中，调节油腔39以环形阵列的方式布置在连接块20上，平衡筒19的内壁上设有环形槽36，油道37沿着平衡筒19的轴向设置，油道37的一端贯通环形槽36的槽壁。

调节油腔39中连接有调节活塞38，调节活塞38的一侧与连接块20之间设有第二弹簧40。连接块20上连接有第二弹簧40相对应的弹簧限位螺栓41，第二弹簧40的一端与弹簧限位螺栓41接触，第二弹簧40的另一端与调节活塞38接触。

第一斜楔撑紧机构与第二斜楔撑紧机构的结构一致。第一斜楔撑紧机构包括第一斜面导向部件2、第一斜楔块3，第一斜面导向部件2的一侧与安装盘体1相连，第一斜面导向部件2的另一侧与连接筒4的一端相连。第一斜面导向部件2的圆周方向上设有若干个第一导向斜面，第一导向斜面上设有第一导向槽，第一导向槽为T型槽。第一斜楔块3与第一导向斜面接触，第一斜楔块3上设有与第一导向槽相配合的第一滑动榫头，第一滑动榫头的横截面与第一导向槽的横截面一致，第一滑动榫头滑动连接在第一导向槽中。第一滑动榫头上设有第一卡槽；第一拉杆11上设有与第一卡槽相对应的第一凸块14，第一凸块14卡入第一卡槽中。第一拉杆11在移动时，通过第一凸块14带动第一斜楔块3顺着导向斜面移动，从而实现第一斜楔块3的向外撑开。

第二斜楔撑紧机构包括第二斜面导向部件5、第二斜楔块6，第二斜面导向部件5与连接筒4的一端相连，第二斜面导向部件5的圆周方向上设有若干个第二导向斜面28，第二导向斜面28上设有第二导向槽29，第二导向槽29为T型槽，第二斜楔块6与第二导向斜面28接触，第二斜楔块6上设有与第二导向槽29相配合的第二滑动榫头30，第二滑动榫头30的横截面与第二导向槽29的横截面一致。第二滑动榫头30滑动连接在第二导向槽29中。第二滑动榫头30上设有第二卡槽31。第二拉杆15上设有与第二卡槽31相对应的第二凸块16，第二凸块16卡入第二卡槽31中。第二拉杆15在移动时，通过第二凸块16带动第二斜楔块6顺着导向斜面移动，从而实现第二斜楔块6的向外撑开。

其中，第一斜楔块3以圆形阵列的方式分布在第一斜楔撑紧机构上，第二斜楔块6以圆形阵列的方式分布在第二斜楔撑紧机构上。夹具在初始状态下，第二斜楔块6的分布半径大于第一斜楔块3的分布半径，从而使得第二斜楔块6会先接触薄壁筒件43的内壁，第一斜楔块3后接触薄壁筒件43的内壁。薄壁筒件43进行夹紧时，第二斜楔撑紧机构和第一斜楔撑紧机构依次对薄壁筒件43的内壁进行撑紧。

第二斜楔撑紧机构的前端设有端部接触部件7，端部接触部件7上设有若干个导向孔24，导向孔24中滑动连接有活动顶头8，活动顶头8与导向孔24的底部之间设有弹性件25。活动顶头8的一端连接有限位螺栓26，限位螺栓26与端部接触部件7上的限位孔配合，用于限制活动顶头8的移动距离。本发明中，弹性件25为碟形弹簧。薄壁筒件43在套在夹具上时，活动顶头8顶住薄壁筒件43的一端。

本发明还包括尾座顶尖部件，尾座顶尖部件包括顶尖轴9，顶尖轴9的一端转动连接有旋转体10，旋转体10上设有若干个固定顶头42。尾座顶尖部件安装在机床的尾座上，通过尾座带动尾座顶尖部件移动。尾座顶尖部件用于顶住薄壁筒件43的外侧端面，用于提高薄壁筒件43在加工过程中的稳定性。

本发明中，第二斜楔撑紧机构和第一斜楔撑紧机构依次对薄壁筒件43的内壁撑紧，第二斜楔撑紧机构和第一斜楔撑紧机构在夹紧时具有先后顺序，第二斜楔撑紧机构将首先与薄壁筒件43的内壁接触，然后第一斜楔撑紧机构再与薄壁筒件43的内壁接触。在夹紧时，先将薄壁筒件43套在第一斜楔撑紧机构和第二楔形撑紧机构外侧，第一拉杆11连接拉力设备，通过拉力设备对第一拉杆11施加总拉力，在总拉力作用下使第一拉杆11朝远离第二斜楔撑紧机构的方向先进行第一阶段的移动，第一拉杆11在第一阶段移动的过程中，通过轴力平衡机构带动第二拉杆15移动；第一拉杆11和第二拉杆15在移动时，会分别带动第一斜楔撑紧机构和第二斜楔撑紧机构向外撑开；其中，第二斜楔撑紧机构会首先与薄壁筒件43的内壁接触并撑紧，当第二斜楔撑紧机构将薄壁筒件43的内壁撑紧后，第二拉杆15几乎处于静止状态，而第一拉杆11则会继续在拉力作用下进行第二阶段的移动，第一拉杆11在进行第二阶段的移动过程中，会拉动平衡筒19移动，使得平衡筒19与平衡轴21之间产生相对移动，此时平衡油腔35的容积将缩小，平衡油腔35中的液体介质将被加压，第一弹簧33也会被压缩，平衡油腔35中的部分液体介质会通过油道37通往调节油腔39中，液体介质会顶住调节活塞38朝外侧移动并使第二弹簧40压缩，在这过程中，第二拉杆15所受到的拉力一方面来自于液体介质作用在活塞体32上的液压力，另一方面来自于第一弹簧33对第一拉杆11的弹簧压力；随着第一拉杆11的持续移动，第一拉杆11将带动第一斜楔撑紧机构继续向外撑开直至将薄壁筒件43的内壁撑紧。其中，第一拉杆11在第二阶段移动的行程较小，在这过程中第一弹簧33和第二弹簧40的长度变化量较小，因此液体介质作用在活塞体32上的液压力以及第一弹簧33对第一拉杆11的弹簧压力的变化量不大，使得第二拉杆15作用在第二斜楔撑紧机构上的拉力也无重大变化，因而在这个过程中第二斜楔撑紧机构对薄壁筒件43的撑紧力基本是保持稳定的；而随着第一拉板在第二阶段的持续移动，第一斜楔撑紧机构继续向外撑开直至将薄壁筒件43的内壁撑紧。在实际过程中，可根据总拉力的大小调节轴力平衡机构内部第一弹簧33的刚度、第二弹簧40的刚度以及液体介质的充入压力，从而可调节分配在第二拉杆15上的拉力大小，从而可保证第一斜楔撑紧机构和第二斜楔撑紧机构所产生撑紧效果基本一致，提高对薄壁筒件43夹紧的均匀性，并能够有效避免局部夹紧力过大而造成对薄壁筒件43的变形损坏。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，包括安装盘体、第一斜楔撑紧机构、第二斜楔撑紧机构、第一拉杆、第二拉杆，第一拉杆和第二拉杆之间设有轴力平衡机构；通过第一拉杆的移动驱动第一斜楔机构将薄壁筒件的内壁撑紧；通过第二拉杆的移动驱动第二斜楔机构将薄壁筒件的内壁撑紧；

轴力平衡机构包括平衡筒、平衡轴、连接块，连接块固定设置在平衡筒的一端，平衡筒内设有平衡油腔，平衡轴上设有活塞体，活塞体位于平衡筒中，平衡轴从平衡筒上远离连接块的一端穿出；平衡油腔中设有密封环，密封环的外侧与平衡筒的内壁之间密封配合，密封环的内侧与平衡轴密封配合，密封环与活塞体之间形成平衡油腔，密封环与活塞体之间设有第一弹簧；平衡轴与第二拉杆相连；连接块与第一拉杆相连；平衡油腔中装有液体介质；

连接块上设有若干个调节油腔，调节油腔通过油道与平衡油腔连通；调节油腔中连接有调节活塞，调节活塞的一侧与连接块之间设有第二弹簧。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，在对薄壁筒件进行夹紧时，第二斜楔撑紧机构和第一斜楔撑紧机构依次对薄壁筒件的内壁进行撑紧。

3.根据权利要求1所述的一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，所述第二斜楔撑紧机构的前端设有端部接触部件，端部接触部件上设有若干个导向孔，导向孔中滑动连接有活动顶头，活动顶头与导向孔的底部之间设有弹性件。

4.根据权利要求3所述的一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，所述弹性件为碟形弹簧。

5.根据权利要求1所述的一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，所述调节油腔以环形阵列的方式布置在连接块上；所述平衡筒的内壁上设有环形槽，油道沿着平衡筒的轴向设置，油道的一端贯通环形槽的槽壁。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，所述第一斜楔撑紧机构包括第一斜面导向部件、第一斜楔块，第一斜面导向部件的一侧与安装盘体相连，第一斜面导向部件的另一侧与连接筒的一端相连；第一斜面导向部件的圆周方向上设有若干个第一导向斜面，第一导向斜面上设有第一导向槽，第一斜楔块与第一导向斜面接触，第一斜楔块上设有与第一导向槽相配合的第一滑动榫头，第一滑动榫头滑动连接在第一导向槽中；第一滑动榫头上设有第一卡槽；第一拉杆上设有与第一卡槽相对应的第一凸块，第一凸块卡入第一卡槽中。

7.根据权利要求1-5任意一项所述的一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，所述第二斜楔撑紧机构包括第二斜面导向部件、第二斜楔块，第二斜面导向部件与连接筒的一端相连，第二斜面导向部件的圆周方向上设有若干个第二导向斜面，第二导向斜面上设有第二导向槽，第二斜楔块与第二导向斜面接触，第二斜楔块上设有与第二导向槽相配合的第二滑动榫头，第二滑动榫头滑动连接在第二导向槽中；第二滑动榫头上设有第二卡槽；第二拉杆上设有与第二卡槽相对应的第二凸块，第二凸块卡入第二卡槽中。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，还包括尾座顶尖部件，尾座顶尖部件包括顶尖轴，顶尖轴的一端转动连接有旋转体，旋转体上设有若干个固定顶头。

9.根据权利要求1-5任意一项所述的一种薄壁筒件内夹具，其特征在于，所述液体介质为液压油。