CN204880914U - 用于薄壁工件的机床夹具 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种用于薄壁工件的机床夹具，包括物料筒、冷却管、进气管、出气管、涡流管和保温罐；所述物料筒为中空的筒体，筒体内设有水溶液，筒体的筒壁内设有供气体流动的通道，通道的两端分别与进气管和出气管连通，所述冷却管设置在物料筒内，所述冷却管的形状为锥形螺旋型，所述锥形螺旋型的锥度为20-50°，位于锥形螺旋型尖端的冷却管口与所述出气管相通，位于锥形螺旋型粗端的冷却管口与进气管相通；所述涡流管的冷气管与进气管连通，涡流管的热气管与保温罐连通，保温罐上还设有与进气管连通的解冻管，所述热气管与解冻管上均设有管阀。与传统的薄壁夹具相比，有效的减少了工件的受热变形和受力变形。

Description

用于薄壁工件的机床夹具

技术领域

本实用新型属于工件夹紧装置领域，具体涉及一种用于薄壁工件的机床夹具。

背景技术

薄壁工件是指结构的厚度相对于整个工件体积比较薄的零件。在薄壁工件加工时，需要先用夹持装置将薄壁工件夹持定位，再进行加工操作。目前加工薄壁工件的夹持装置通常是三爪卡盘，为了保证薄壁工件夹持稳定，夹爪必然会对薄壁的表面产生压力，由于薄壁工件存在壁薄、刚性差和强度弱等特点，所以，其在加工过程中很容易出现受力变形。同时，机械加工的过程中常常会在工件和加工处产生大量的热量，薄壁工件的壁比较薄，极容易受热变形。在受力变形和受热变形的共同作用下，工件的尺寸精度和形状精度难以控制，导致次品率高。

实用新型内容

本实用新型的目的在提供一种用于薄壁工件的机床夹具，以解决薄壁工件容易受力变形和受热变形的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：一种用于薄壁工件的机床夹具，包括物料筒、冷却管、进气管、出气管、涡流管和保温罐；所述物料筒为中空的筒体，筒体内盛有水溶液，筒体的筒壁内设有供气体流动的通道，所述冷却管设置在物料筒内，所述冷却管的形状为锥形螺旋型，所述锥形螺旋型的锥度为20-50°，所述出气管和通道的一端相通，进气管和通道的另一端相通，和出气管相通的通道与位于锥形螺旋型尖端的冷却管口相通，和进气管相通的通道与位于锥形螺旋型粗端的冷却管口相通，所述涡流管的冷气管连接在进气管上，涡流管的热气管连接在保温罐上，保温罐上还设有与进气管连通的解冻管，所述热气管与解冻管上均设有管阀。

涡流管是一种结构非常简单的能量分离装置，它是由喷嘴、涡流室、分离孔板、冷气管和热气管组成。只需通入压缩空气，即可得到冷空气（最低-46℃）和热空气（最高127℃）。其原理在于：高压气体经喷嘴膨胀后，以自由涡流形式进入涡流室，在涡流室内，气流的边界角速度很小，但近中心点角速度很大。由于粘性力的作用，最终使所有气流的角速度相等。因此，气流在向前流动的过程中，内层气流速度逐渐降低，外层气流速度则逐渐增大。也就是说，功从内层传向外层，内层气流膨胀作功，温度降低，外层气流的温度则开始升高。与此同时，热量也向内层中心传递，但比功的传递来得慢，内层供给外层的动能足以补偿由于摩擦和传热所产生的热流。所以，内层气流温度逐渐降低。反之，外层气流获得的动能比其失去的热量多，且这些动能在热气管中由于摩擦最终转化为内能，使外层气流的温度升高。

本实用新型的原理在于：将工件放入水溶液中，利用涡流管产生的冷空气对物料筒内的水溶液进行冷却，当水溶液温度降低至0℃时，水溶液凝结成冰，即可将工件固定。加工完毕后，停止通入冷空气，打开解冻管上的管阀，将保温罐内的热空气通入进气管中，使冰的温度升高，当冰融化为水溶液后，即可将工件取出。

本实用新型的有益效果在于：筒体的筒壁内设有供气体流动的通道；气体经过通道后，将热量传递到筒体内，能加快水溶液的凝结和冰的融化速度。冷却管的形状为锥形螺旋型；螺旋型的冷却管与水溶液的接触面大，更利于热量的传递。所述锥形螺旋型的锥度为20-50°，位于锥形螺旋型尖端的冷却管口与所述出气管相通，位于锥形螺旋型粗端的冷却管口与进气管相通；通常情况下，与进气管连接的冷却管处的温度损失小，而与出气管连接的冷却管处温度损失会较大，锥形的冷却管设计，对两处的温差有很好的弥补作用，使筒体中心处的凝结速度趋于一致。所述涡流管的冷气管与进气管连通，涡流管的热气管连接在保温罐上，涡流管产生的冷空气通入进气管对筒体内的水溶液进行降温处理，涡流管产生的热空气则保存在保温罐中待用，保温罐上还设有与进气管连通的解冻管，所述热气管与解冻管上均设有管阀，解冻管将保温罐中的热空气通入进气管管中对筒体内的冰进行升温，将冰从新融化为水溶液。

与传统的薄壁夹具相比，本方案摒弃了机械的夹紧方式，采用水溶液凝结的方式将工件夹紧，对工件的表面产生压力均匀，不易导致工件变形；同时，工件在加工工程中，水溶液为冰冻状态，温度较低，由于工件与水溶液接触，则工件的温度也相对较低，低温抵消了工件加工处产生的热量，从而减少了工件受热变形的情况。

进一步地，进气管、出气管、热气管和解冻管均为聚丙烯超静音排水管。与普通塑料管道相，聚丙烯超静音排水管的耐应力开裂性更高，在温度和内外压力作用下，其性能衰减非常缓慢。

进一步地，物料筒的外壁设有保温层。保温层能有效的隔绝物料筒内外的温度，使水溶液的凝结速度和溶解速度更快。

进一步地，还包括预固定装置，预固定装置包括滑轨、锁紧块和锁紧螺栓，所述物料筒上还设有滑轨，锁紧块滑动设置在滑轨上，锁紧块之间通过锁紧螺栓连接。预固定装置可施加较小的力将工件预先固定，以确保水溶液凝结时工件的位置不发生偏移。

进一步地，锁紧块的表面设有胶垫。胶垫为柔性材料，具有良好的缓冲作用，固定工件的同时不易造成工件形变。

进一步地，冷却管为铝合金管，所述筒体为铝合金筒体，铝合金的导热系数高，传递热量的速度快，且不会与水溶液反应，不易生锈。

进一步地，出气管的出气端设有鹅颈管，鹅颈管可方便的调节出气口的位置，并具有优良的耐曲绕性和耐疲劳性。

附图说明

图1是本实用新型用于薄壁工件的机床夹具实施例的结构示意图；

图2是本实用新型用于薄壁工件的机床夹具实施例中物料筒的结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：物料筒1，冷却管2，进气管3，出气管4，涡流管5，保温罐6，滑轨7，锁紧块8，解冻管9。

实施例基本如附图1所示：一种用于薄壁工件的机床夹具，包括物料筒1、冷却管2、进气管3、出气管4、涡流管5和保温罐6；物料筒1为中空的筒体，物料筒1为铝合金材料制成，筒体内装有水溶液，水溶液的体积为筒体体积的十分之九左右，以防止水溶液结冰时由于体积膨胀而胀破物料筒1，物料筒1的筒壁内设有供气体流动的通道，通道的左下端与进气管3连通，通道的左上端与出气管4连通。

物料筒1的外壁包覆有聚氨酯泡沫保温层，物料筒1的上端焊接有滑轨7，锁紧块8安装在滑轨7上，并可以在滑轨7上滑动，锁紧块8的表面固定有胶垫，锁紧块8上开设有螺纹孔，锁紧螺栓穿过螺纹孔即可将锁紧块8锁紧。

冷却管2为铝合金材料制成，冷却管2安装在物料筒1内，冷却管2的形状为锥度30°的锥形螺旋型，冷却管2的上端出口与出气管3相通，下端出口与排气管3相通；涡流管5的冷气管（涡流管右端）与进气管3连通，涡流管5的热气管（涡流管左端）连接在保温罐6上，保温罐6上还设有解冻管9，解冻管9与进气管3连通，进气管3、出气管4、热气管和解冻管9均为聚丙烯超静音排水管，且本文所述管道中均设有管阀。另外，还可在出气管4的出口端连接鹅颈管，鹅颈管可方便的调节出气口的位置，必要时，可将出气口的位置对准工件的加工处，以进一步降低加工处的温度，防止工件受热变形。

具体工作时，将工件放入物料筒1中，并与水溶液大部分接触，调整好工件的位置，滑动锁紧块8，将锁紧螺栓穿入锁紧块的螺纹孔中，轻轻扭动锁紧螺母，即可将工件暂时固定。然后，检查解冻管9，确保解冻管9上的阀门关闭，打开涡流管5的冷气端的阀门，往喷嘴内通入高压空气，涡流管5将高压空气分离为冷空气和热空气，热空气保存在保温罐6中，冷空气则进入冷却管2和物料筒1中的通道中对水溶液进行冷却，当水溶液凝结成冰时，松开锁紧块上的锁紧螺栓8，移开锁紧块8，则可对工件进行加工操作，期间，需持续通入冷空气。当工件加工完成后，停止往涡流管5中通入高压空气，关闭涡流管5的冷气端的阀门，并打开解冻管9上的阀门，保温罐6内的热空气经过进气管3进入冷却管2和物料筒1中的通道中，当凝结成冰的水溶液融化为水时，即可将工件取出。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种用于薄壁工件的机床夹具，其特征在于，包括物料筒、冷却管、进气管、出气管、涡流管和保温罐；所述物料筒为中空的筒体，筒体内盛有水溶液，筒体的筒壁内设有供气体流动的通道，所述冷却管设置在物料筒内，所述冷却管的形状为锥形螺旋型，所述锥形螺旋型的锥度为20-50°，所述出气管和通道的一端相通，进气管和通道的另一端相通，和出气管相通的通道与位于锥形螺旋型尖端的冷却管口相通，和进气管相通的通道与位于锥形螺旋型粗端的冷却管口相通，所述涡流管的冷气管连接在进气管上，涡流管的热气管连接在保温罐上，保温罐上还设有与进气管连通的解冻管，所述热气管与解冻管上均设有管阀。

2.如权利要求1所述的用于薄壁工件的机床夹具，其特征在于，所述进气管、出气管、热气管和解冻管均为聚丙烯超静音排水管。

3.如权利要求1所述的用于薄壁工件的机床夹具，其特征在于，物料筒的外壁设有保温层。

4.如权利要求1所述的用于薄壁工件的机床夹具，其特征在于，还包括预固定装置，预固定装置包括滑轨、锁紧块和锁紧螺栓，所述物料筒上还设有滑轨，锁紧块滑动设置在滑轨上，锁紧块之间通过锁紧螺栓连接。

5.如权利要求4所述的用于薄壁工件的机床夹具，其特征在于，所述锁紧块的表面设有胶垫。

6.如权利要求1-5任一项所述的用于薄壁工件的机床夹具，其特征在于，所述冷却管为铝合金管，所述筒体为铝合金筒体。

7.如权利要求1所述的用于薄壁工件的机床夹具，其特征在于，出气管的出气端设有鹅颈管。