CN1762619A - 一种成套薄壁件整体浇注加工方法及专用夹具 - Google Patents
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Abstract
一种成套薄壁件整体浇注加工方法：模拟薄壁件在安装使用时的装配关系，将一整套薄壁件通过夹具定位夹紧，并采用低熔点合金将其浇注为一个整体，然后加工。一种专用于上述方法的成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其主要由作为基体的底座(1)、起支撑和压紧作用的压盖(2)、作为定位基准的内定位环(4)和定位圆环(3)组成；所述底座(1)与定位圆环(3)和压盖(2)为固定连接。本发明的优点是：能很好地满足某些薄壁件圆弧型面的加工要求，保证了薄壁件加工的一致性及精度要求，大大提高了生产效率。
Description
技术领域：
本发明涉及机械设计与加工技术，特别提供了一种成套薄壁件整体浇注加工方法及专用夹具。
背景技术：
在现代机械技术中，夹具是一种不可缺少的工艺装备，起着非常重要的作用。夹具设计时既要考虑满足加工精度要求，做到定位夹紧准确，又要保证加工方便可靠。它的设计、制造及应用直接影响着工件的制造精度、生产效率和制造成本。
某些薄壁件的加工精度要求较高，多数型面尺寸都要由测量保证，因此夹具设计时就要考虑到定位基准与测量基准的统一与稳定。夹具设计应保证薄壁件装配合格，定位准确，加工稳定可靠，装卸方便，测量精确，最后达到加工出合格产品，提高生产效率的目的。
在对薄壁件进行加工的过程中，某些薄壁件的榫头部位要承受拉力，弯曲力，扭力以及震动载荷形成的交变应力，因此榫头部位型面复杂，精度要求高，它的加工始终是薄壁件加工的重中之重。
市场期望一种能保证成套薄壁件加工质量且效率更高的技术。
发明内容：
本发明的目的是提供一种成套薄壁件整体浇注加工方法及专用工具。
本发明一种成套薄壁件整体浇注加工方法，其特征在于：模拟薄壁件在安装使用时的装配关系，将一整套薄壁件通过夹具定位夹紧，并采用低熔点合金将其浇注为一个整体，然后加工。
本发明成套薄壁件整体浇注加工方法，其特征在于：所述方法按照时间的先后分为三个步骤：薄壁件定位夹紧、整体浇注、加工；
所述薄壁件定位夹紧与整体浇注步骤是：以底座(1)为基体，首先将定位圆环(3)，内定位环(4)组装到底座(1)上，然后将薄壁件依次摆放到夹具中，将薄壁件挤紧并逐个定位。
本夹具是通过底座将夹具的其它元件有机地组合在一起形成一个整体的，因此底座承受的负荷最大，形状也最复杂，考虑到使用，翻转及运输等问题，底座通常采用钢铸件，铸件具有较好的刚性和强度，便于加工和保证设计使用要求。
本发明成套薄壁件整体浇注加工方法，其特征在于：所述薄壁件加工步骤是：先将内定位环(4)和压盖(2)卸下，对薄壁件内圆和一个侧面进行加工；加工合格后，再将压盖(2)装入基体内，起定位作用，然后将夹具翻转并卸下定位圆环(3)，加工另一侧面。
本发明一种专门用于上述方法的成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：其主要由作为基体的底座(1)、起支撑和压紧作用的压盖(2)、作为定位基准的内定位环(4)和定位圆环(3)组成；所述底座(1)与定位圆环(3)和压盖(2)之间为固定连接。
本发明成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：内定位环(4)装配在定位圆环(3)上，再通过定位圆环(3)与底座(1)相连。
本发明成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：
因为薄壁件在夹具上定位固定后需要进行低熔点合金浇注，所以要设计有浇注窗口，通常情况下，为了浇注方便和浇注过程中防止低熔点合金流动不畅，同时也为减轻重量，在压盖端面适当位置有多处浇注窗口，而且浇口尽量开大，以利于浇注和观察。
本发明成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：所述内定位环(4)与定位圆环(3)采用一面两孔的定位方式；在内定位环(4)端面的工艺基准件额定位置处标有刻线。
本发明成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：
为了方便成套薄壁件的装配，在底座的适当位置开有U形槽，这样待加工的薄壁件可由这些槽中装入；
同时，由于底座的厚度较大，为了方便与机床连接，也为了减轻重量和利于吊装，通常在底座侧面上有凸耳，每个凸耳上可以有与机床连接的安装孔；
为了拆卸方便，压盖(2)端面可以装有手柄，手柄可以为可拆卸结构。
本发明成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：所述定位圆环(3)与底座(1)的径向配合间隙上限为0.01mm；为便于拆卸，在定位圆环(3)上有顶丝孔。
本发明成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：
由于薄壁件在加工过程中两面可能都需要单独进行加工，所以可以考虑在夹具使用时翻转夹具进行双面加工。
如果薄壁件可以两面翻转进行加工，那么其定位圆环，压盖及定位内环必须可拆卸，并有良好和准确的定位功能。
本发明的优点：能很好地满足薄壁件圆弧型面的加工要求，保证了薄壁件加工的一致性及精度要求，大大提高了生产效率。
附图说明：
图1成套薄壁件整体浇注一体化夹具结构示意图；
图2某种型号的成套薄壁件的加工要求草图；
图3薄壁件在夹具中的装配示意图。
具体实施方式：
实施例1
一、夹具说明：(如附图1)
一种专门用于成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，
薄壁件整体环浇注夹具由以下结构组成：底座(1)、压盖(2)、定位圆环(3)、内定位环(4)、沉头螺钉(5)、角向销(6)、顶销(7)、工艺件(8)。
其主要零部件有：作为基体的底座(1)、起支撑和压紧作用的压盖(2)、作为定位基准的内定位环(4)和定位圆环(3)；底座(1)与定位圆环(3)和压盖(2)为螺钉连接。
其中，内定位环(4)装配在定位圆环(3)上，再通过定位圆环(3)与底座(1)相连。内定位环(4)与定位圆环(3)采用一面两孔的定位方式；在内定位环(4)端面的工艺基准件额定位置处标有刻线。
定位圆环(3)是薄壁件加工的主要定位基准，它既要与底座(1)相配合又要与内定位环(4)配合以保证薄壁件在浇注中的加工位置，所以它应有较好的刚性和强度。内定位环(4)是通过定位圆环(3)间接保证与底座间的正确定位，因此定位圆环(3)与底座(1)的径向配合要求必须较严，要求其配合间隙不大于0.01mm。
内定位环(4)是夹具的又一定位基准，它能保证薄壁件在径向尺寸的一致性。它先装配在定位圆环(3)上，再通过定位圆环(3)与底座相连。
内定位环(4)与定位圆环(3)采用一面两孔的定位方式，即以内定位环(4)的底面和Φ511.2外圆及一个角向销(6)与定位圆环(3)相配，为了减小定位误差，应使角向销(6)的位置尽量远离中心。为了保证正确的定位位置，它与定位圆环(3)的止口配合间隙要求不大于0.01mm。为了保证工艺件(8)装配位置的正确性，在内定位环(4)的上端面上标刻工艺件(8)的额定位置刻线4条，工艺件(8)装配时其中心刻线与内定位环(4)的4条刻线对齐。
为了便于拆卸，本实施例用沉头螺钉(5)将定位圆环(3)与底座(1)固紧，由于配合间隙小，其拆卸难度较大，夹具在设计上采取的办法是在定位圆环(3)上有6处顶丝孔，拆卸时，用螺钉顶住底座(1)端面，将定位圆环(3)顶出。
考虑到薄壁件尖端处螺钉顶紧时薄壁件保持水平，故定位圆环(3)定位面与辅助支撑面(底座上)的差值应略大于工艺所给定差值。
因需在夹具定位固定后进行低熔点合金浇注，为了浇注方便和浇注过程中防止低熔点合金流动不畅，同时也为减轻重量，在压盖(2)端面适当位置开有20处方形浇注窗口，而且浇注窗口尽量开大，以利于浇注和观察。
同时，为了方便薄壁件装配，在底座的适当位置开有U形槽，这样待加工的薄壁件可由这些槽中装入；
再者由于底座的厚度较大，为了方便与机床连接，也为了减轻重量和利于吊装，在底座侧面上有凸耳，每个凸耳上都有与机床连接的安装孔；
另外，为了方便拆卸，压盖(2)端面装有可拆卸结构的手柄。
由于薄壁件在加工过程中两面可能都需要单独进行加工，所以可以考虑在夹具使用时可以翻转薄壁件和夹具进行双面加工；
如果薄壁件可以两面翻转进行加工，那么其定位圆环，压盖及定位内环必须可拆卸，并有良好的准确的定位功能。
二、加工对象
如附图2，这是某种型号的薄壁件的加工要求草图。薄壁件材料为GH150，这种材料强度高，塑性好，机械加工性能好。所述薄壁件总长为54.6mm，薄壁件扭角大。由图中可以看到，薄壁件榫头的最大特点是各型面均为圆弧形，其尺寸精度要求较高，最小公差只有0.04mm，形位公差要求较严，有对称度和位置度的要求，以上这些因素决定了在现有技术中薄壁件榫头的最佳加工方案就是车削加工。
本例中成套薄壁件共有101件。为了保证薄壁件加工后的一致性，薄壁件在夹具中的装配位置必须模拟薄壁件工作中的装配位置。其在夹具中的装配如附图3所示。
薄壁件摆放过程中，为了最大限度地减少累积误差，我们选用4个工艺件(8)(可用合格薄壁件代)，为了保证工艺件在夹具中的正确定位，夹具的相应位置标有4条刻线，装配时，使工艺件的中心刻线与夹具的刻线对正，最后装配误差通过工艺件的修磨调整。
三、加工方法：
模拟薄壁件在实际应用中的装配关系，将上述一整套薄壁件通过上述夹具定位夹紧，肩并肩摆成一个圆环，然后采用浇注低熔点合金的办法，将夹具与薄壁件一起浇注为一个整体环，然后将整体环放到数控车床上编程进行车削加工。
按照时间的先后，整个过程分为三个步骤：薄壁件定位夹紧、整体浇注、加工。
薄壁件定位夹紧与整体浇注：以底座(1)为基体，首先将定位圆环(3)，内定位环(4)组装到底座(1)上，然后按照工艺要求将薄壁件依次摆放到夹具中，最后将工艺件(8)根据需要修磨好后对准夹具刻线将薄壁件挤紧并逐个定位，用螺钉带动顶销(7)顶紧各个薄壁件。拧紧螺钉将薄壁件顶平，经检验合格后将压盖(2)装入夹具内，用螺钉固紧，便可按其浇注窗口进行浇注使用。
本夹具是通过底座将夹具的其它元件有机地组合在一起形成一个整体的，因此底座承受的负荷最大，形状也最复杂，考虑到使用，翻转及运输等问题，底座通常采用钢铸件，铸件具有较好的刚性和强度，便于加工和保证设计使用要求。
整体浇注：采用某种低熔点合金对已经摆放好的薄壁件和夹具进行整体浇注。
薄壁件加工：先将内定位环(4)和压盖(2)件卸下，对薄壁件内圆和一个侧面进行加工；加工合格后，再将压盖(2)装入基体内，起定位作用，然后将夹具翻转并卸下定位圆环(3)件，加工另一侧面。
Claims (10)
1、一种成套薄壁件整体浇注加工方法，其特征在于：模拟薄壁件在安装使用时的装配关系，将一整套薄壁件通过夹具定位夹紧，并采用低熔点合金将其浇注为一个整体，然后加工。
2、按照权利要求1所述成套薄壁件整体浇注加工方法，其特征在于：所述方法按照时间的先后分为三个步骤：薄壁件定位夹紧、整体浇注、加工；所述薄壁件定位夹紧与整体浇注步骤是：以底座(1)为基体，首先将定位圆环(3)和内定位环(4)组装到底座(1)上，然后将薄壁件依次摆放到夹具中，将薄壁件挤紧并逐个定位。
3、按照权利要求2所述成套薄壁件整体浇注加工方法，其特征在于：所述薄壁件加工步骤是：先将内定位环(4)和压盖(2)卸下，对薄壁件内圆和一个侧面进行加工；加工合格后，再将压盖(2)装入基体内，起定位作用，然后将夹具翻转并卸下定位圆环(3)，加工另一侧面。
4、一种专门用于权利要求1所述方法的成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：其主要由作为基体的底座(1)、起支撑和压紧作用的压盖(2)、作为定位基准的内定位环(4)和定位圆环(3)组成；所述底座(1)与定位圆环(3)和压盖(2)之间为固定连接。
5、按照权利要求4所述成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：内定位环(4)装配在定位圆环(3)上，再通过定位圆环(3)与底座(1)相连。
6、按照权利要求4所述成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：所述压盖(2)上有低熔点合金浇注窗口。
7、按照权利要求4所述成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：所述内定位环(4)与定位圆环(3)采用一面两孔的定位方式；在内定位环(4)端面的工艺基准件额定位置处标有刻线。
8、按照权利要求4或6所述成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：
底座(1)上有U形槽和凸耳；压盖(2)上装有手柄。
9、按照权利要求4所述成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：所述定位圆环(3)与底座(1)的径向配合间隙上限为0.01mm；在定位圆环(3)上有顶丝孔。
10、按照权利要求1所述成套薄壁件整体浇注加工的一体化夹具，其特征在于：薄壁件及夹具能翻转进行双面加工；压盖(2)、定位内环(4)及定位圆环(3)为可拆卸件，三者都起定位作用。
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