CN209021656U - 一种闭式叶轮正反装夹的旋转c轴定位夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，所述的夹具（2）为圆环型；所述夹具（2）的中部设置有定位孔A（23）和定位孔B（24）；所述夹具（2）的端面上设置有多个与叶轮毛坯上端面（11）固定连接的叶轮毛坯固定孔（21）；所述夹具（2）的端面上设置有多个与五轴机床工作台固定连接的机床固定孔（22）；将圆心O点的坐标设为X=0，Y=0，所述定位孔A（23）的圆心和定位孔B（24）的圆心，两者的连线在X轴上，两者连线的中点为圆心O点。本实用新型中2个定位孔以及定位孔特殊的位置关系，即可实现叶轮的正反装夹对旋转C轴的精确定位。

Description

一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具

技术领域

本实用新型涉及一种基于数控五轴加工的闭式叶轮夹具，具体涉及一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具。

背景技术

闭式叶轮是具有轮盘、轮盖的离心式叶轮，在固定式离心式压缩机用得较多的一种。采用五轴联动机床加工模具可以很快的完成模具加工，交货快，更好的保证模具的加工质量，使模具加工变得更加容易，并且使模具修改变得容易。

利用五轴联动机床对闭式叶轮进行加工，在五轴联动机床的加工过程中，将闭式叶轮加工成型，通常需要将叶轮毛坯经两次（正反）装夹；而在装夹过程中，旋转C轴精确定位是一难点。叶轮加工时旋转C轴的定位误差不仅会影响闭式叶轮中叶片的表面质量，严重的会导致工件报废，所以确保旋转C轴精确定位十分重要。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型提出了一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，能有效的解决上述问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，所述的夹具为圆环型；所述夹具的中部设置有定位孔A和定位孔B；所述夹具的端面上设置有多个与叶轮毛坯上端面固定连接的叶轮毛坯固定孔；所述夹具的端面上设置有多个与五轴机床工作台固定连接的机床固定孔；将圆心O点的坐标设为X=0，Y=0，所述定位孔A的圆心和定位孔B的圆心，两者的连线在X轴上，两者连线的中点为圆心O点。

进一步的，所述叶轮毛坯固定孔或机床固定孔沿X轴对称设立。

进一步的，所述叶轮毛坯固定孔或机床固定孔沿Y轴对称设立。

进一步的，所述叶轮毛坯固定孔或机床固定孔沿X轴对称设立的同时，沿Y轴对称设立。

进一步的，所述叶轮毛坯固定孔、定位孔A和定位孔B的孔径均小于叶轮毛坯后期加工时固定孔的孔径。

进一步的，所述定位孔A和定位孔B与叶轮毛坯上端面的工艺装配孔Aʹ和工艺装配孔Bʹ相对应，所述的定位孔A和工艺装配孔Aʹ通过插销固定连接，所述的定位孔B与工艺装配孔Bʹ通过插销固定连接。

进一步的，所述叶轮毛坯固定孔与叶轮毛坯上端面的固定孔相对应并通过紧固件固定连接；所述叶轮毛坯固定孔绕圆心O点均匀分布。

进一步的，所述叶轮毛坯固定孔内壁的上半部为螺纹面，下半部为光面。

进一步的，所述叶轮毛坯上端面的固定孔，其内壁为光面；所述叶轮毛坯固定孔与叶轮毛坯上端面的固定孔通过螺栓固定连接，所述的螺栓从叶轮上端面的底面将螺栓拧入。

进一步的，所述的机床固定孔与五轴机床工作台上的固定槽相对应并通过紧固件固定连接。所述机床固定孔绕圆心O点均匀分布。

进一步的，所述五轴机床工作台上的固定槽为梯形槽，所述机床固定孔为沉头孔。

进一步的，所述沉头孔与五轴机床工作台上的梯形槽通过内六角螺栓与梯形螺母固定连接。

进一步的，所述的叶轮毛坯在翻转的同时，夹具也随着叶轮毛坯翻转。

（三）有益效果

本实用新型提出的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，与现有技术相比较，其具有以下有益效果：

（1）将夹具设置成圆环中空型，其结构简单，并且有效的减少了夹具的重量，方便机床操作人员的装卸。

（2）沿X轴或Y轴对称，或既沿X轴又沿Y轴对称设立的叶轮毛坯固定孔，使得夹具与叶轮毛坯固定时受力均匀；另外螺纹孔内壁的上半部为螺纹面，下半部为光面，这样能保证螺栓将夹具与叶轮毛坯的固定配合，又能减少叶轮毛坯的装夹时间。

（3）沿X轴或Y轴对称，或既沿X轴又沿Y轴对称设立的机床固定孔，使得夹具与机床工作台固定时受力均匀；再通过内六角螺栓与梯形螺母的固定连接，可将夹具整体固定在五轴机床的工作台上。

（4）定位孔A的圆心和定位孔B的圆心，两者的连线经过圆心的同时，并保证圆心O点为两者连线的中点，即可实现叶轮的正反装夹对旋转C轴的精确定位。

附图说明

图1是本实用新型的俯视图。

图2是本实用新型的仰视图。

图3是附图2中A-A方向的剖视图。

图4是附图2中B-B方向的剖视图。

图5是附图2中C-C方向的剖视图。

图6是本实用新型与叶轮毛坯上端面的装配示意图。

图7是本实用新型反装时的旋转角度α的求解图。

附图中的标记及零部件标注：1-叶轮毛坯、11-上端面、12-下端面、13-固定孔、2-夹具、21-叶轮毛坯固定孔、22-沉头孔、23-定位孔A、24-定位孔B。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围。

实施例1：

一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，包括叶轮毛坯1、夹具2和五轴机床工作台，所述叶轮毛坯1的上端面的中部设置有绕圆心O点分布的多个固定孔13，固定孔13的内壁为光面；所述的固定孔13绕圆心O点分布。

所述的夹具为圆环中空型；所述夹具的中部设置有8个与叶轮毛坯上端面固定连接的叶轮毛坯固定孔；所述叶轮毛坯固定孔与叶轮毛坯上端面中的8个固定孔相对应；所述叶轮毛坯固定孔内壁的上半部为螺纹面，下半部为光面；并通过螺栓从叶轮上端面的底面将螺栓拧入固定连接。

所述夹具的中部设置有6个与五轴机床工作台固定连接的机床固定孔；所述的机床固定孔与五轴机床工作台上设置的6个固定槽相对应。所述五轴机床工作台上的固定槽为梯形槽，所述机床固定孔为沉头孔；所述沉头孔与五轴机床工作台上的梯形槽通过内六角螺栓与梯形螺母固定连接。

所述夹具的中部设置有定位孔A和定位孔B，经过圆心O点；将圆心O点的坐标设为X=0，Y=0，所述定位孔A的圆心和定位孔B的圆心，两者的连线在X轴上，两者连线的中点在Y轴上；所述的8个叶轮毛坯固定孔或6个机床固定孔沿X轴对称设立的同时，沿Y轴对称设立。所述叶轮毛坯的上端面与定位孔A和定位孔B相对应的位置处，同样设置有工艺装配孔；所述的定位孔A和定位孔B与工艺装配孔通过插销固定连接。

所述叶轮毛坯固定孔、定位孔A和定位孔B的孔径均小于叶轮毛坯后期加工时固定孔的孔径。

实施例2：

所述叶轮毛坯固定孔或机床固定孔沿X轴对称设立。

其余的结构与位置关系均与实施例1相同，此处不多做阐述。

实施例3：

所述叶轮毛坯固定孔或机床固定孔沿Y轴对称设立。

其余的结构与位置关系均与实施例1相同，此处不多做阐述。

实现叶轮毛坯正面装夹旋转C轴的精确定位方式：先将叶轮毛坯的下端面通过压块固定在五轴机床的工作台上，然后将夹具放置在叶轮的上端面上，并通过平面旋转夹具，使得夹具上的螺纹固定孔与叶轮毛坯上端面的固定孔对齐，然后从叶轮上端面的下方将螺栓从下往上拧入螺纹固定孔内，使得夹具与叶轮毛坯的上端面固定连接。

然后将圆心O点的坐标设为X=0,Y=0；再将圆心O点沿X轴的正反方向平移相等距离至夹具端面；平移后在夹具端面上得到的两个点为定位孔A的圆心和定位孔B的圆心，在定位孔A的圆心和定位孔B的圆心用数控机床经过钻、扩、铰等方法加工出高精度的定位孔A和定位孔B；再将夹具端面上的定位孔A的圆心和定位孔B的圆心连线，该连线与X轴重合（或与X轴平行）且连线的中点为工件中心，即为实现反面装夹C轴的精确定位提供依据。

实现叶轮反面装夹旋转C轴的精确定位方式：在反面装夹时，先将夹具拆卸下来，绕定位孔A的圆心和定位孔B的圆心的连线翻转180°，使得夹具的原下端面朝上，原上端面朝下，然后将其放置在五轴机床的工作台上，平面旋转夹具，将6个沉头孔与五轴机床工作台上的梯形槽对齐；然后将内六角螺栓穿过沉头孔，再通过内六角螺栓与梯形螺母的固定连接将夹具固定在五轴机床的工作台上。

选取定位孔A的圆心或定位孔B的圆心中的一个，本实施例中选用定位孔A的圆心。将定位孔A的圆心的坐标设为X=0，Y=0；查看定位孔B的圆心的坐标，其Y值是否为0。

若定位孔B的圆心的坐标，其Y值为0，则判定定位孔A的圆心和定位孔B的圆心的连线与X轴重合，处于水平状态，定位孔A的圆心和定位孔B的圆心的连线的中点为C轴精确定位。

若定位孔B的圆心的坐标，其Y值为非0，则判定定位孔A的圆心和定位孔B的圆心的连线没有与X轴重合，不处于水平状态。

如图7所示，当定位孔A的圆心和定位孔B的圆心不处于水平状态时，过B点作垂直于X轴的直线BH，则BH平行于Y轴。确定A点的坐标后，五轴机床的控制系统可以直接得到B点的坐标。设B的坐标为X=-400，Y=,20；则直线BH的长度为20mm,其中AH的长度为400mm，由图7可知，所述连线AB与连线AH形成α夹角；再根据正切函数可得tanα=BH/AH=20/400=1/2，则α=arctan1/20=2.862405°，最后再将定位孔A的圆心和定位孔B的圆心的连线绕圆心O点逆时针旋转或者顺时针旋转α角的度数2.862405°，使得定位孔A的圆心和定位孔B的圆心的连线处于水平状态，进而根据AB点求得工件的中心。这样保证了工件正反装夹时为同一个工件中心，从而实现了C轴的精确定位。

然后再绕工艺孔Aʹ的圆心和工艺孔Bʹ的圆心的连线翻转叶轮毛坯，将其翻转180°，使得叶轮毛坯的原下端面朝上，原上端面朝下；再将叶轮毛坯端面上的工艺孔Aʹ与夹具上的定位孔A对应，将叶轮毛坯端面上的工艺孔Bʹ与定位孔上的定位孔B相对应；然后再利用插销插入定位孔A和定位孔B内进行固定，以此将叶轮毛坯和夹具进行定位，即可实现叶轮正反装夹C轴的准确定位。

所述的五轴机床的控制系统采用的是Heidenhain ITNC530数控系统。

Claims (10)

1.一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，所述的夹具（2）为圆环型；其特征在于：所述夹具（2）的中部设置有定位孔A（23）和定位孔B（24）；所述夹具（2）的端面上设置有多个与叶轮毛坯上端面（11）固定连接的叶轮毛坯固定孔（21）；所述夹具（2）的端面上设置有多个与五轴机床工作台固定连接的机床固定孔（22）；将圆心O点的坐标设为X=0，Y=0，所述定位孔A（23）的圆心和定位孔B（24）的圆心，两者的连线在X轴上，两者连线的中点为圆心O点。

2.根据权利要求1所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述叶轮毛坯固定孔（21）或机床固定孔（22）沿X轴对称设立。

3.根据权利要求1所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述叶轮毛坯固定孔（21）或机床固定孔（22）沿Y轴对称设立。

4.根据权利要求1所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述叶轮毛坯固定孔（21）或机床固定孔（22）沿X轴对称设立的同时，沿Y轴对称设立。

5.根据权利要求1-4其中任意一项所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述叶轮毛坯固定孔（21）、定位孔A（23）和定位孔B（24）的孔径均小于叶轮毛坯后期加工时固定孔的孔径。

6.根据权利要求5所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述定位孔A（23）和定位孔B（24）与叶轮毛坯（1）上端面（11）的工艺装配孔Aʹ和工艺装配孔Bʹ相对应，所述的定位孔A（23）和工艺装配孔Aʹ通过插销固定连接，所述的定位孔B（24）与工艺装配孔Bʹ通过插销固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述叶轮毛坯固定孔（21）与叶轮毛坯上端面（11）的固定孔相对应并通过紧固件固定连接；所述叶轮毛坯固定孔（21）绕圆心O点均匀分布。

8.根据权利要求7所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述叶轮毛坯固定孔（21）内壁的上半部为螺纹面，下半部为光面。

9.根据权利要求6所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述的机床固定孔（22）与五轴机床工作台上的固定槽相对应并通过紧固件固定连接；所述机床固定孔（22）绕圆心O点均匀分布。

10.根据权利要求9所述的一种闭式叶轮正反装夹的旋转C轴定位夹具，其特征在于：所述机床固定孔（22）为沉头孔。