CN119304661A - 一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，属于工艺装备设计及制造技术领域。本发明提供的法兰盘柔性铣床夹具通过快速更换定位心轴和定位衬套，调节定位销位置，达到快速换型的目的。此柔性夹具可以代替专用夹具，满足所有法兰盘零件铣削装夹需求，从根本上解决了生产现场专用工装数量大，生产和管理成本大的问题，有效地保证了生产线运转，对生产效率的提升也有很大的作用。

Description

一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具

技术领域

本发明涉及一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，属于工艺装备设计及制造技术领域。

背景技术

法兰盘类零件在飞机零件中占有较大的比重，其结构简单，形式单一，加工难度低，是一种常见的回转体零件。法兰盘零件具有高度的结构相似性，工艺流程一致性高，有利于成组加工模式的应用。

目前，法兰盘零件的加工流程已经基本固化：粗车基准、钻孔——精车端面、外圆——精车端面、外圆、环槽、内孔——钻孔——铣外形。车削时，使用三爪装夹零件外圆，即可完成车削加工。钻孔时，以法兰盘外圆为基准，使用三爪定位夹紧，即可进行钻孔。铣外形时，则需要使用专用工装进行定位装夹，才能保证铣削出的外形与螺栓孔的位置一致。

由于法兰盘导管直径和螺栓孔的大小及位置的不同，导致所需的定位元件的尺寸也各种各样。生产不同规格的法兰盘需使用不同的专用工装，严重增加了工装的生产成本和管理成本。加工不同法兰盘时，必须更换专用的工艺装备，也客观导致了生产流程的不连贯，增加了生产准备时间，影响生产效率的提升。

因此，无论是从减少换型时间的角度出发，还是从减少工装的管理成本角度出发，都需要设计出一种高效的、柔性的快换工装，保证生产线的高效运转。

发明内容

为了解决法兰盘生产线上专用铣床夹具过多，换型困难的技术问题，本发明设计出了一种能够满足各种法兰盘零件铣削加工时装夹使用的柔性夹具，能够大大减少生产线上专用工装的数量，减少生产和管理成本，同时也能保证生产线的连续性，缩短生产准备时间，提高生产效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，包括夹具主体、定位元件、夹紧元件。

所述的夹具主体包括底座、固定螺栓两个零件和螺栓、弹簧垫圈以及自锁螺母等标准件，用于支撑和固定法兰盘零件。所述的定位元件包括定位心轴、可调节定位销由可移动基座和快卸止动销组成、定位衬套、弹簧、弹簧垫圈和螺母等零件、标准件，用于法兰盘零件在夹具主体上的定位。所述的夹紧元件包括压板和螺母，用于法兰盘零件定位后的夹紧固定。

柔性夹具的构成如附图1所示，具体如下。

所述底座如附图2所示，用于支撑和固定法兰盘。图中俯视图四角上的螺栓孔，用于将底座固定在铣床工作台上。两个延长孔，用于定位销体的移动调节，其槽宽尺寸与定位销体之间采用间隙配合，保证销体在自由状态下可以灵活移动，便于调节。中间的螺栓孔和六方槽，用于安装固定螺栓。

所述固定螺栓与底座之间采用焊接连接固定，形成一个整体，保证固定螺栓轴线竖直。同时，所选螺栓的螺纹长度应与定位心轴相适应，螺栓直径应与螺栓孔之间的配合间隙宜小，有利于防止焊接变形，保证螺栓轴线竖直。

如附图3所示，使用螺栓、弹簧垫圈、自锁螺母将底座固定在工作台一端。法兰盘铣夹属于常用工装，可以固定在数控铣床的工作台的一端，既避免了频繁的拆卸，又留有充足的空间安装其他零件的工装。

所述定位心轴如附图4所示，心轴内孔与固定螺栓配合，间隙越小越好。心轴外圆用于定位法兰盘内孔，约束X、Y、Z、A、B等5个自由度。为了便于安装更换定位心轴，心轴做开槽处理。为了便于零件安装，心轴制引导倒角。

如附图5所示，使用六角薄螺母将定位心轴固定在底座上。为了保证定位心轴的有效定位长度，心轴的长度应保证一定长度。考虑到法兰盘的长度限制，宜选用薄螺母固定心轴。

所述可调节定位销如附图6所示，由可移动基座和快卸止动销组成，基座与快卸止动销之间采用螺纹连接，需保证基座与止动销的同轴度不大于0.05。基座采用弹簧垫圈和螺母安装固定在夹具底座的延长孔内，如附图7所示。基座与底座延长孔采用间隙配合，配合间隙不大于0.05，配合表面的表面粗糙度Ra≤0.8。

所述定位衬套如附图8所示，内孔与快卸止动销外圆配合，配合间隙不大于0.05，配合表面的表面粗糙度Ra≤0.8。外圆按照法兰盘螺栓孔的尺寸加工，根据螺栓孔尺寸，将衬套系列化，可以按照单一尺寸制作，也可以将尺寸合并，制作出“塔形”衬套，以供加工时按需选用。

所述压板，形状结构与定位心轴相似，仅厚度尺寸比心轴小，以减小法兰盘外形铣切深度，保证零件的铣切刚性，提高工艺性和加工质量。

一种法兰盘零件铣削柔性夹具的使用方法，步骤如下：

第一步：夹具体的制备。将固定螺栓安装到底座上，采用焊接方式，从底部将二者固联。

第二步：夹具体的固定。用螺栓、弹簧垫圈、自锁螺母将夹具体安装在机床的工作台上。

第三步：可调节定位销的安装。从底座底部，将定位销的可移动基座安装到夹具底座的延长孔内，从上方安装上弹簧垫圈和螺母，留1至2个螺距，无需拧紧。将快卸止动销安装在基座上，拧紧。

第四步：定位心轴的安装。根据待加工的法兰盘导管内孔直径，选用相应规格的定位心轴，将心轴从侧面安装在固定螺栓上，建议沿X轴方向，从左向右，内孔与螺栓外圆贴合，然后使用六角薄螺母将定位心轴固定在夹具体上，保证心轴与螺栓外圆贴合状态，六角薄螺母根据需要可以选用弹簧垫圈配合固定。

第五步：定位衬套的安装。先将弹簧安装在快卸止动销上，然后再根据法兰盘螺栓孔的直径，选用相应规格的定位衬套，安装在止动销上。为了使衬套的调节范围足够大，应选用压缩范围较大的弹簧。

第六步：定位销位置的调节。确认可移动基座处于松弛状态，将待加工的法兰盘从上向下安装到定位衬套上，移动基座，使法兰盘导管内孔安装到定位心轴上。按住零件，从侧面安装压板。按住压板，拧紧螺母，固定零件。拧紧定位销的可移动基座，固定定位销。此时，柔性夹具已完成换型。

第七步：零件的安装。零件从上向下安装，用心轴和衬套定位后，从侧面安装压板，拧紧螺母固定。

第八步：零件的拆卸。拧松螺母，从侧面取下压板，然后自下而上取下零件。

第九步：夹具的换型。夹具的换型按第四步～第六步操作即可。

本发明的有益效果：

本发明提供的法兰盘柔性铣床夹具通过快速更换定位心轴和定位衬套，调节定位销位置，达到快速换型的目的。此柔性夹具可以代替专用夹具，满足所有法兰盘零件铣削装夹需求，从根本上解决了生产现场专用工装数量大，生产和管理成本大的问题，有效地保证了生产线运转，对生产效率的提升也有很大的作用。

附图说明

图1(a)为柔性铣夹的结构侧视图；

图1(b)为柔性铣夹的A-A截面图；

图1(c)为柔性铣夹的俯视图；

图2(a)为夹具底座的结构立体图；

图2(b)为夹具底座的结构侧视图；

图2(c)为夹具底座的结构俯视图；

图3为底座在铣床工作台上的安装示意图；

图4为定位心轴的结构示意图；

图5为定位心轴在夹具底座上的安装示意图；

图6(a)为可调节定位销的侧视图；

图6(b)为可调节定位销的正视图；

图7为可调节定位销在夹具底座上的安装示意图；

图8为定位衬套的结构示意图；

其中，1、螺栓，2、弹簧垫圈，3、自锁螺母，4、底座，5、可移动基座，6、固定螺栓，7、定位心轴，8、六角薄螺母，9、压板，10、螺母，11、弹簧垫圈，12、螺母，13、弹簧，14、定位衬套，15、快卸止动销，16、备选压板组，17、备选定位心轴组，18、备选定位衬套组。

具体实施方式

实施例1：

一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，包括夹具主体、定位元件、夹紧元件。

所述的夹具主体包括底座4、固定螺栓6两个零件和螺栓1、弹簧垫圈2以及自锁螺母3等标准件，用于支撑和固定法兰盘零件。所述的定位元件包括定位心轴7、可调节定位销由可移动基座5和快卸止动销15组成、定位衬套14、弹簧13、弹簧垫圈11和螺母12等零件、标准件，用于法兰盘零件在夹具主体上的定位。所述的夹紧元件包括压板9和10号件-螺母，用于法兰盘零件定位后的夹紧固定。

柔性夹具的构成如附图1所示，具体如下。

所述底座4如附图2所示，用于支撑和固定法兰盘。图中俯视图四角上的螺栓孔，用于将底座固定在铣床工作台上。两个延长孔，用于定位销体的移动调节，其槽宽尺寸与定位销体之间采用间隙配合，保证销体在自由状态下可以灵活移动，便于调节。中间的螺栓孔和六方槽，用于安装固定螺栓。

所述固定螺栓6与底座4之间采用焊接连接固定，形成一个整体，保证固定螺栓轴线竖直。同时，所选螺栓的螺纹长度应与定位心轴相适应，螺栓直径应与螺栓孔之间的配合间隙宜小，有利于防止焊接变形，保证螺栓轴线竖直。

如附图3所示，使用螺栓1、弹簧垫圈2、自锁螺母3将底座4固定在工作台一端。法兰盘铣夹属于常用工装，可以固定在数控铣床的工作台的一端，既避免了频繁的拆卸，又留有充足的空间安装其他零件的工装。

所述定位心轴7如附图4所示，心轴内孔与固定螺栓配合，间隙越小越好。心轴外圆用于定位法兰盘内孔，约束X、Y、Z、A、B等5个自由度。为了便于安装更换定位心轴，心轴做开槽处理。为了便于零件安装，心轴制引导倒角。

如附图5所示，使用六角薄螺母8将定位心轴固定在底座上。为了保证定位心轴的有效定位长度，心轴的长度应保证一定长度。考虑到法兰盘的长度限制，宜选用薄螺母固定心轴。

所述可调节定位销如附图6所示，由可移动基座5和快卸止动销15组成，基座与快卸止动销之间采用螺纹连接，需保证基座与止动销的同轴度不大于0.05。基座采用弹簧垫圈11和螺母12安装固定在夹具底座的延长孔内，如附图7所示。基座与底座延长孔采用间隙配合，配合间隙不大于0.05，配合表面的表面粗糙度Ra≤0.8。

所述定位衬套14如附图8所示，内孔与快卸止动销15外圆配合，配合间隙不大于0.05，配合表面的表面粗糙度Ra≤0.8。外圆按照法兰盘螺栓孔的尺寸加工，根据螺栓孔尺寸，将衬套系列化，可以按照单一尺寸制作，也可以将尺寸合并，制作出“塔形”衬套，以供加工时按需选用。

所述压板9，形状结构与定位心轴相似，仅厚度尺寸比心轴小，以减小法兰盘外形铣切深度，保证零件的铣切刚性，提高工艺性和加工质量。

实施例2：

一种法兰盘零件铣削柔性夹具的使用方法，步骤如下：

第一步：夹具体的制备。将固定螺栓6安装到底座4上，采用焊接方式，从底部将二者固联。

第二步：夹具体的固定。用螺栓1、弹簧垫圈2、自锁螺母3将夹具体安装在机床的工作台上。

第三步：可调节定位销的安装。从底座底部，将定位销的可移动基座5安装到夹具底座4的延长孔内，从上方安装上弹簧垫圈11和螺母12，留1至2个螺距，无需拧紧。将快卸止动销15安装在基座上，拧紧。

第四步：定位心轴的安装。根据待加工的法兰盘导管内孔直径，选用相应规格的定位心轴7，将心轴从侧面安装在固定螺栓上，建议沿X轴方向，从左向右，内孔与螺栓外圆贴合，然后使用六角薄螺母8将定位心轴固定在夹具体上，保证心轴与螺栓外圆贴合状态，六角薄螺母8根据需要可以选用弹簧垫圈配合固定。

第五步：定位衬套的安装。先将弹簧13安装在快卸止动销15上，然后再根据法兰盘螺栓孔的直径，选用相应规格的定位衬套14，安装在止动销上。为了使衬套的调节范围足够大，应选用压缩范围较大的弹簧。

第六步：定位销位置的调节。确认可移动基座处于松弛状态换型时应先拧松基座上的锁紧螺母，将待加工的法兰盘从上向下安装到定位衬套上，移动基座，使法兰盘导管内孔安装到定位心轴上。按住零件，从侧面安装压板9。按住压板，拧紧螺母10，固定零件。拧紧定位销的可移动基座，固定定位销。此时，柔性夹具已完成换型。

第七步：零件的安装。零件从上向下安装，用心轴和衬套定位后，从侧面安装压板9，拧紧螺母10固定。

第八步：零件的拆卸。拧松螺母10，从侧面取下压板9，然后自下而上取下零件。

第九步：夹具的换型。夹具的换型按第四步～第六步操作即可。

Claims (9)

1.一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，其特征在于，包括夹具主体、定位元件、夹紧元件；

所述的夹具主体包括底座(4)、固定螺栓(6)两个零件和螺栓(1)、弹簧垫圈(2)以及自锁螺母(3)等标准件，用于支撑和固定法兰盘零件；

所述的定位元件包括定位心轴(7)、可调节定位销由可移动基座(5)和快卸止动销(15)组成、定位衬套(14)、弹簧(13)、弹簧垫圈(11)和螺母(12)等零件、标准件，用于法兰盘零件在夹具主体上的定位；

所述的夹紧元件包括压板(9)和螺母(10)，用于法兰盘零件定位后的夹紧固定；

所述底座(4)用于支撑和固定法兰盘，两个延长孔，用于定位销体的移动调节，其槽宽尺寸与定位销体之间采用间隙配合；

所述固定螺栓(6)与底座(4)之间采用焊接连接固定，形成一个整体，保证固定螺栓轴线竖直；同时，所选螺栓的螺纹长度应与定位心轴(7)相适应，螺栓直径应与螺栓孔之间的配合间隙宜小，有利于防止焊接变形，保证螺栓轴线竖直；

螺栓(1)、弹簧垫圈(2)、自锁螺母(3)将底座(4)固定在工作台一端；法兰盘铣夹属于常用工装，固定在数控铣床的工作台的一端；

所述定位心轴(7)的心轴内孔与固定螺栓配合，间隙越小越好；心轴外圆用于定位法兰盘内孔，约束X、Y、Z、A、B等5个自由度；

六角薄螺母(8)将定位心轴固定在底座上，选用薄螺母固定心轴；

所述可调节定位销由可移动基座(5)和快卸止动销(15)组成，可移动基座(5)采用弹簧垫圈(11)和螺母(12)安装固定在夹具底座的延长孔内；可移动基座(5)与底座延长孔采用间隙配合，配合间隙不大于0.05，配合表面的表面粗糙度Ra≤0.8；

所述压板(9)形状结构与定位心轴相似，仅厚度尺寸比心轴小。

2.如权利要求1所述的一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，其特征在于，所述底座(4)中间设有螺栓孔和六方槽，用于安装固定螺栓。

3.如权利要求1或2所述的一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，其特征在于，所述定位心轴(7)的心轴做开槽处理，心轴制引导倒角。

4.如权利要求1或2所述的一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，其特征在于，所述可移动基座(5)与快卸止动销之间采用螺纹连接，需保证基座与止动销的同轴度不大于0.05。

5.如权利要求3所述的一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，其特征在于，所述可移动基座(5)与快卸止动销之间采用螺纹连接，需保证基座与止动销的同轴度不大于0.05。

6.如权利要求1或2或5所述的一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，其特征在于，所述定位衬套(14)的内孔与快卸止动销(15)外圆配合，配合间隙不大于0.05，配合表面的表面粗糙度Ra≤0.8。

7.如权利要求3所述的一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，其特征在于，所述定位衬套(14)的内孔与快卸止动销(15)外圆配合，配合间隙不大于0.05，配合表面的表面粗糙度Ra≤0.8。

8.如权利要求4所述的一种加工法兰盘使用的铣床柔性夹具，其特征在于，所述定位衬套(14)的内孔与快卸止动销(15)外圆配合，配合间隙不大于0.05，配合表面的表面粗糙度Ra≤0.8。

9.一种权利要求1-8任一所述的铣床柔性夹具的使用方法，其特征在于，步骤如下：

第一步：夹具体的制备；将固定螺栓(6)安装到底座(4)上，采用焊接方式，从底部将二者固联；

第二步：夹具体的固定；用螺栓(1)、弹簧垫圈(2)、自锁螺母(3)将夹具体安装在机床的工作台上；

第三步：可调节定位销的安装；从底座底部，将定位销的可移动基座(5)安装到夹具底座(4)的延长孔内，从上方安装上弹簧垫圈(11)和螺母(12)，留1至2个螺距，无需拧紧；将快卸止动销(15)安装在基座上，拧紧；

第四步：定位心轴的安装；根据待加工的法兰盘导管内孔直径，选用相应规格的定位心轴(7)，将心轴从侧面安装在固定螺栓上，建议沿X轴方向，从左向右，内孔与螺栓外圆贴合，然后使用六角薄螺母(8)将定位心轴固定在夹具体上，保证心轴与螺栓外圆贴合状态，六角薄螺母(8)根据需要可以选用弹簧垫圈配合固定；

第五步：定位衬套的安装；先将弹簧(13)安装在快卸止动销(15)上，然后再根据法兰盘螺栓孔的直径，选用相应规格的定位衬套(14)，安装在止动销上；为了使衬套的调节范围足够大，应选用压缩范围较大的弹簧；

第六步：定位销位置的调节；确认可移动基座处于松弛状态(换型时应先拧松基座上的锁紧螺母)，将待加工的法兰盘从上向下安装到定位衬套上，移动基座，使法兰盘导管内孔安装到定位心轴上；按住零件，从侧面安装压板(9)；按住压板，拧紧螺母(10)，固定零件；拧紧定位销的可移动基座，固定定位销；此时，柔性夹具已完成换型；

第七步：零件的安装；零件从上向下安装，用心轴和衬套定位后，从侧面安装压板(9)，拧紧螺母(10)固定；

第八步：零件的拆卸；拧松螺母(10)，从侧面取下压板(9)，然后自下而上取下零件；

第九步：夹具的换型；夹具的换型按第四步～第六步操作即可。