CN205020841U - 薄壁零件夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种薄壁零件夹具包括安装于卡盘上的三个卡爪，每个卡爪上设有夹持薄壁零件的软爪和/或胀紧定位薄壁零件的软爪，夹持或胀紧定位薄壁零件时夹持薄壁零件的软爪或胀紧定位薄壁零件的软爪在薄壁零件定位面上的接触面积与其在薄壁零件定位面上对应一周面积之比≥90％。本实用新型能够稳定定位薄壁零件，有效地减小了薄壁零件在装夹过程中产生的装夹形变，使得加工之后的薄壁零件加工精度较高。

Description

薄壁零件夹具

技术领域

本实用新型涉及机械零件加工领域，具体涉及一种用于装夹薄壁零件的夹具。

背景技术

在航空航天领域中有许多精密薄壁零件，这些精密薄壁零件结构复杂、加工精度高。由于精密薄壁零件的刚性差，采用普通三爪自定心卡盘对其进行径向夹紧时极易造成精密薄壁零件变形，难以保证这些精密薄壁零件的加工精度。为了提高精密薄壁零件在加工时的定位精度，市场上出现了软三爪卡盘，卡盘与卡爪分为两体的情况下，可以将卡爪直接替换为软金属制造而成的软爪；卡盘与卡爪为一体的情况下，可以在卡爪上固定一个软金属块。不论是直接将卡爪替换为软爪还是在卡爪上固定软金属块，采用上述两种软爪还是会对薄壁零件产生一定装夹变形，很难制造出高精度的薄壁零件。除上述问题之外，在实际应用中上述两种软爪无法稳定地夹持尺寸较大的薄壁零件。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种能够稳定定位薄壁零件的薄壁零件夹具。

为了解决上述现有技术的问题，本实用新型采用以下技术方案实现：

本实用新型薄壁零件夹具包括安装于卡盘上的三个卡爪，每个卡爪上设有夹持薄壁零件的软爪和/或胀紧定位薄壁零件的软爪，夹持薄壁零件时夹持薄壁零件的软爪或胀紧定位薄壁零件时胀紧定位薄壁零件的软爪在薄壁零件定位面上的接触面积与其在薄壁零件定位面上对应一周的面积之比≥90％。本实用新型提供了三种薄壁零件夹具结构，第一种为卡爪上设有胀紧定位薄壁零件的软爪，术语“胀紧定位”是指软爪由薄壁零件定位面向外胀紧支撑定位薄壁零件；第二种为卡爪上设有夹持薄壁零件的软爪，术语“夹持”是指软爪由薄壁零件定位面向内夹紧薄壁零件；第三种为同时设有胀紧定位薄壁零件的软爪和夹持薄壁零件的软爪，能够满足胀紧定位薄壁零件和夹持薄壁零件两种操作。在上述三种结构中，夹持或胀紧定位薄壁零件时夹持或胀紧定位薄壁零件的软爪在薄壁零件定位面上的接触面积与三个软爪在薄壁零件定位面上对应一周面积之比≥90％，使得软爪产生的装夹力均匀分散到薄壁零件的定位面上，最终将薄壁零件装夹过程中的装夹变形控制在＜0.03mm的范围，从而不会影响到最终薄壁零件的加工精度。除此之外，本实用新型还可以根据实际使用情况选择是否保留原有卡爪的使用功能，夹持一些不易发生装夹变形的零件。

作为上述薄壁零件夹具的进一步改进，所述胀紧定位薄壁零件的软爪设置于卡爪的外端，所述胀紧定位薄壁零件的软爪为扇形结构或扇环结构，胀紧定位薄壁零件时所述胀紧定位薄壁零件的软爪的外圆弧与薄壁零件定位面接触。所述“卡爪的外端”指的是卡爪上远离薄壁零件定位中心的一端，软爪设置于卡爪的外端，由此扩大了本实用新型的装夹尺寸，可以装夹一些尺寸较大的薄壁零件且不会在装夹过程中发生明显的装夹变形。软爪采用扇形结构或扇环结构，此时薄壁零件的定位面位于薄壁零件的内表面，利用扇形结构或扇环结构上的外圆弧胀紧定位薄壁零件，使得两者接触率更高，薄壁零件的装夹变形更小，从而达到更好的装夹定位效果。

进一步地，所述卡爪外端设置于扇形结构或扇环结构的对称轴上。将卡爪外端设置于扇形结构或扇环结构的对称轴上，由此卡爪均匀地作用于扇形结构或扇环结构上，最终所有的扇形结构或扇环结构产生的胀紧力均匀地作用于薄壁零件定位面上，由此进一步减小装夹变形，进一步改善了薄壁零件的装夹定位效果，保证了薄壁零件的加工精度。

进一步地，胀紧定位薄壁零件时所述扇形结构或扇环结构的外圆弧到卡爪定位中心的距离≥330mm。在此条件下，本实用新型能够针对尺寸在≥330mm范围的较大尺寸薄壁零件进行加工，并且不会发生明显的装夹变形，保证了较大尺寸薄壁零件的加工精度。

进一步地，胀紧定位薄壁零件时所述三个卡爪或三个夹持薄壁零件的软爪在定位中心处夹持有芯棒。可以通过原有的卡爪或者通过夹持薄壁零件的软爪在定位中心处夹持芯棒，一方面避免车削时震动，影响薄壁零件的表面粗糙度；另一方面便于精确车削时定位薄壁零件的尺寸。

进一步地，所述胀紧定位薄壁零件的软爪焊接于卡爪外端，采用焊接方式使得胀紧定位薄壁零件的软爪与卡爪牢固连为一体，使得本实用新型结构更加稳定，在拆卸或安装本实用新型时，只需要通过将卡爪安装在卡盘上或从卡盘上拆卸下来即可，操作过程十分方便。

进一步地，所述夹持薄壁零件的软爪设置于卡爪的内端，所述夹持薄壁零件的软爪为扇环结构，夹持薄壁零件时所述夹持薄壁零件的软爪的内圆弧与薄壁零件定位面接触。所述“卡爪的内端”是指卡爪上靠近薄壁零件定位中心的一端，夹持薄壁零件设置于卡爪内端，由此代替原有的卡爪工作，能够夹持一些尺寸较小的薄壁零件，在夹持过程中不会发生明显的装夹变形，此时薄壁零件的定位面位于薄壁零件外表面上，内圆弧接触薄壁零件的定位面，使得软爪与薄壁零件的接触率更高。

进一步地，所述卡爪内端设置于扇环结构的对称轴上。同样地，将卡爪内端设置于上述作为夹持薄壁零件软爪的扇形结构对称轴上，由此使得所有的扇环结构产生的夹持力均匀地作用于薄壁零件定位面上，由此进一步减小装夹变形，进一步改善了薄壁零件的装夹定位效果，保证了薄壁零件的加工精度。

进一步地，所述夹持薄壁零件的软爪焊接于卡爪内端。采用焊接方式使得夹持薄壁零件的软爪与卡爪牢固连为一体，使得本实用新型结构更加稳定，在拆卸或安装本实用新型时，只需要将卡爪安装在卡盘上或从卡盘上拆卸下来即可，操作过程十分方便。

进一步地，所述夹持薄壁零件的软爪彼此之间规格一致和/或所述胀紧定位薄壁零件的软爪彼此之间规格一致。由此使得本实用新型结构更加稳定，薄壁零件在装夹过程中所受到的夹持力或胀紧力更加均匀，装置外形更加美观。

以下通过附图说明以及具体实施方式对本实用新型作进一步地说明。

附图说明

图1为实施例1的结构示意图。

图2为图1中沿A-A线的截面图。

图3为实施例2的结构示意图。

图4为实施例3的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，本实施例中被装夹薄壁零件的孔径为330mm，孔壁厚度为5mm，由铝合金材料构成，受力极易变形。本实施例薄壁零件夹具包括安装于卡盘上的三个卡爪1，每个卡爪1的外端上焊接有胀紧定位薄壁零件的软爪2，所述胀紧定位薄壁零件的软爪2为扇环结构，所述卡爪1的外端焊接于扇环结构内圆弧210上的中点处，所述卡爪1保持原有的使用功能，可以用来夹持一些不易变形的零件，如图2所示，胀紧定位薄壁零件4时所述胀紧定位薄壁零件的软爪2的外圆弧220与薄壁零件定位面4接触，此处的薄壁零件定位面4位于薄壁零件4的内孔壁，胀紧定位薄壁零件4时胀紧定位薄壁零件的软爪2在尺寸较大薄壁零件定位面410上的接触面积与其在尺寸较大薄壁零件定位面410上对应一周面积之比为90％，胀紧定位薄壁零件4时所述扇形结构或扇环结构的外圆弧220到卡爪1定位中心的距离330mm，在胀紧定位薄壁零件4时三个卡爪1在定位中心处夹持有芯棒5。

本实用新型薄壁零件夹具制造及使用方法如下：

首先根据薄壁零件尺寸加工出三个环扇结构的软爪毛坯，软爪毛坯的外圆弧预留5mm的加工余量，将环扇结构的内圆弧焊接于从卡盘取下的卡爪外端，之后对焊接之后的薄壁零件夹具进行热处理，由此除去焊接应力，最后对环扇结构车削满足薄壁零件的定位尺寸需要。在使用时，将本实用新型中的卡爪安装于卡盘上，之后调整卡爪位置胀紧定位薄壁零件，胀紧定位时卡爪在定位中心处夹持芯棒。

本实用新型适合尺寸较大的薄壁零件装夹，最终能够将薄壁零件的装夹变形控制在0.03mm，薄壁零件加工精度满足要求。保持其它条件不变，胀紧定位薄壁零件时，胀紧定位薄壁零件的软爪在薄壁零件定位面上的接触面积与其在薄壁零件定位面上对应一周面积之比越大，所述薄壁零件的装夹变形越小，当上述两者面积之比＜90％时，加工之后的薄壁零件达不到要求的加工精度。

实施例2

如图3所示，本实施例薄壁零件夹具包括安装于卡盘上的三个卡爪1，每个卡爪1的内端上焊接有夹持薄壁零件的软爪3，所述夹持薄壁零件的软爪3为扇环结构，所述卡爪1的内端焊接于扇环结构外圆弧320上的中点处，夹持薄壁零件时所述夹持薄壁零件的软爪3的内圆弧310与其对应的薄壁零件定位面接触，此处的薄壁零件定位面位于薄壁零件的外壁上，夹持薄壁零件时夹持薄壁零件的软爪3在薄壁零件定位面上的接触面积与其在薄壁零件定位面上对应一周面积之比为90％。

本实施例适用于夹持尺寸较小的薄壁零件，加工之后的薄壁零件能够达到要求的加工精度。

实施例3

如图4所示，本实施例薄壁零件夹具包括安装于卡盘上的三个卡爪1，每个卡爪1的外端上焊接有胀紧定位薄壁零件的软爪2，所述胀紧定位薄壁零件的软爪2为扇环结构，所述卡爪1的外端焊接于扇环结构内圆弧210上的中点处，每个卡爪1的内端上焊接有夹持薄壁零件的软爪3，所述夹持薄壁零件的软爪3为扇环结构，所述卡爪1的内端焊接于扇环结构外圆弧320上的中点处。

本实用新型为多功能薄壁零件夹具，既适用于尺寸较大的薄壁零件，也适用于尺寸较小的薄壁零件。当需要对尺寸较大的薄壁零件进行加工时，所述胀紧定位薄壁零件的软爪2的外圆弧220与较大尺寸的薄壁零件的内孔壁上的定位面接触，所述胀紧定位薄壁零件时胀紧定位薄壁零件的软爪2在薄壁零件定位面上的接触面积与其在薄壁零件定位面上对应一周面积之比为90％；当需要对尺寸较小的薄壁零件进行加工时，所述夹持薄壁零件的软爪3的内圆弧310与尺寸较小的薄壁零件外壁接触，夹持薄壁零件时夹持薄壁零件的软爪3在薄壁零件定位面上的接触面积与其在薄壁零件定位面上对应一周面积之比为90％。

本实用新型可根据实际需要胀紧定位尺寸较大薄壁零件或者夹持尺寸较小薄壁零件，两者均能将薄壁零件的装夹形变控制在≤0.03mm，采用本实用新型定位的薄壁零件在车削之后能够满足要求的加工精度。

Claims (10)

1.薄壁零件夹具，包括安装于卡盘上的三个卡爪(1)，其特征在于：每个卡爪(1)上设有夹持薄壁零件的软爪(3)和/或胀紧定位薄壁零件的软爪(2)，夹持薄壁零件(4)时夹持薄壁零件的软爪(3)或胀紧定位薄壁零件(4)时胀紧定位薄壁零件的软爪(2)在薄壁零件定位面上的接触面积与其在薄壁零件定位面上对应一周的面积之比≥90％。

2.如权利要求1所述的薄壁零件夹具，其特征在于：所述胀紧定位薄壁零件的软爪(2)设置于卡爪(1)的外端，所述胀紧定位薄壁零件的软爪(2)为扇形结构或扇环结构，胀紧定位薄壁零件(4)时所述胀紧定位薄壁零件的软爪(2)的外圆弧(220)与薄壁零件定位面接触。

3.如权利要求2所述的薄壁零件夹具，其特征在于：所述卡爪(1)外端设置于扇形结构或扇环结构的对称轴上。

4.如权利要求2所述的薄壁零件夹具，其特征在于：胀紧定位薄壁零件(4)时所述扇形结构或扇环结构的外圆弧(220)到卡爪(1)定位中心的距离≥330mm。

5.如权利要求2所述的薄壁零件夹具，其特征在于：胀紧定位薄壁零件(4)时所述三个卡爪(1)或三个夹持薄壁零件的软爪(3)在定位中心处夹持有芯棒(5)。

6.如权利要求2所述的薄壁零件夹具，其特征在于：所述胀紧定位薄壁零件的软爪(2)焊接于卡爪(1)外端。

7.如权利要求1所述的薄壁零件夹具，其特征在于：所述夹持薄壁零件的软爪(3)设置于卡爪(1)的内端，所述夹持薄壁零件的软爪(3)为扇环结构，夹持薄壁零件(4)时所述夹持薄壁零件的软爪(3)的内圆弧(310)与薄壁零件定位面接触。

8.如权利要求7所述的薄壁零件夹具，其特征在于：所述卡爪(1)内端设置于扇环结构的对称轴上。

9.如权利要求7所述的薄壁零件夹具，其特征在于：所述夹持薄壁零件的软爪(3)焊接于卡爪(1)内端。

10.如权利要求1所述的薄壁零件夹具，其特征在于：所述夹持薄壁零件的软爪(3)彼此之间规格一致和/或所述胀紧定位薄壁零件的软爪(2)彼此之间规格一致。