CN211029121U - 一种用于非回转型筒体件的定位夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于非回转型筒体件的定位夹具，其包括基础板、连接座和安装座，所述基础板沿着垂直于机床旋转轴线的方向延伸，所述连接座与所述基础板可拆卸连接，所述连接座上设置有两个通孔，所述两个通孔的轴线垂直于机床旋转轴线；所述安装座通过销轴与所述连接座连接，所述销轴穿过所述通孔，所述安装座上悬臂设置有第一芯轴和第二芯轴，所述第一芯轴和第二芯轴间隔设置且同轴，所述第一芯轴和第二芯轴的轴线与所述机床旋转轴线位于同一平面内，所述第一芯轴、第二芯轴用于非回转型筒体件的定位安装。本实用新型的定位夹具，具有操作简单、加工稳定、产品质量容易保证的特点，解决了非回转类筒体零件在车/磨床加工困难的问题。

Description

一种用于非回转型筒体件的定位夹具

技术领域

本发明涉及一种用于非回转型筒体件的定位夹具，属于机械加工技术领域。

背景技术

在起落架系统中，主起落架外筒是最大的关键承力部件。长径比超过10的深孔为外筒上的主要结构。其加工精度直接影响飞机的起降安全性及整个起落架系统的使用寿命。

外筒的深孔加工通常需要在深孔钻床、车床及内孔磨床上进行。以往，为保证外筒能正确安装在设备上，通常都会在外筒加工至最终状态前额外增加一个与所加工深孔同轴且方向相反的夹头。如此，只要在设备上用卡盘卡爪夹持夹头，设备中心架支撑零件外圆，通过细微调整后就能保证深孔φD1轴线与设备旋转中心重合。这种方法适用于以深孔为旋转中心，外形结构对称且有空间预留足够尺寸夹头的外筒。我们一般归之为回转类外筒。这类结构以中小型起落架外筒居多。

然而，随着大型民用飞机的出现，起落架结构发生了巨大的变化。为了适应飞机整体结构，压缩起落架的在飞机内部存储空间，并尽量降低起落架重量，起落架外筒的设计都往非回转类结构发展。以零件主轴深孔为基准，零件整个外形偏向一个方向设计，零件重心离深孔轴线较远。与深孔相对应能留夹头的位置为耳片，该位置相对于整个零件来说强度较弱。若在该处位置预留夹头，车/磨床卡盘夹持夹头以转速50r/min旋转加工深孔时，根据离心力公式

零件质量280kg，其产生的离心力将达3000N。因为零件以主轴深孔为基准是偏心结构设计，在离心力影响下，装夹状态极不稳定。要加工的深孔长径比一般都超过10:1。而卡盘的卡爪最多能提供4000N的夹持力。考虑到零件水平放置，会有重力影响，卡爪产生的扭矩不足以支撑零件稳定的旋转。同时，零件材料属于超高强度钢，在用刀具切削时会产生1200N/mm²的与零件旋转方向相反的切削力，通过强度较弱的耳片驱动整个零件旋转加工时，容易发生振动，造成切削不稳定。同时，零件外形呈不规则曲面结构，无整圆设计，这导致中心架无法支撑零件旋转。综上所述，传统的定位夹具已无法满足这种非回转类外筒的深孔加工。

实用新型内容

本实用新型针对上述技术难点，提出了一种基于车/磨床卡盘的用于非回转型筒体件的定位夹具，具有操作简单、加工稳定、产品质量容易保证的特点。具体技术方案如下。

一种用于非回转型筒体件的定位夹具，其特征在于，包括基础板、连接座和安装座，所述基础板沿着垂直于机床旋转轴线的方向延伸，所述连接座与所述基础板可拆卸连接，所述连接座上设置有两个通孔，所述两个通孔的轴线垂直于所述机床旋转轴线；所述安装座通过销轴与所述连接座连接，所述销轴穿过所述通孔，所述安装座上悬臂设置有第一芯轴和第二芯轴，所述第一芯轴和第二芯轴间隔设置且同轴，所述第一芯轴和第二芯轴的轴线与所述机床旋转轴线位于同一平面内，所述第一芯轴、第二芯轴用于非回转型筒体件的定位安装。

采用上述的技术方案，将基础板的中部安装在机床的卡盘上，连接座通过螺栓等紧固件安装在基础板上，连接座上的两个通孔中心的连线与机床旋转轴线呈一定的夹角，以适应待加工零件形状，确保待加工孔的轴线与机床旋转轴线一致；安装座利用连接座上的两个通孔安装在连接座上，待加工零件的两个通孔分别与第一芯轴和第二芯轴配合安装。为了适应不同的零件，可以对连接座进行替换，以改变两个通孔中心的连线与机床旋转轴线的夹角；同时，连接座为可替换部件，当加工存在误差时，重新将其替换即可，不需要对基础板或者安装座进行重新加工，能够最大限度地降低加工误差所带来的不利影响。

进一步地，所述基础板的端部还设置有平衡配重块。非回转型筒体件在旋转加工过程中，重心与旋转轴线不重合，容易造成较大地加工误差。可通过UG分析，准确判断带加工零件中心位置，然后在重心偏离零件回转中心线的方向增加平衡配重块，将零件重心拉回至零件旋转轴线上，以平衡零件旋转时产生的离心力。

进一步地，所述基础板的中部边缘开设有U型槽。U型槽用于容纳螺栓，安装基础板时，螺栓的螺栓头置于机床卡盘上的T形槽中，螺帽拧紧即可将基础板固定于机床卡盘上，安装、拆卸极为便捷。

进一步地，所述基础板的中部还安装有定位芯轴，所述定位芯轴的外圆周用于与机床卡盘的中心孔配合，所述定位芯轴内具有安装孔，所述定位芯轴通过紧固件安装于所述基础板。

进一步地，所述连接座具有U型腔，所述安装座的一部分被定位于所述U型腔中。U型腔能够对安装座进行定位，确保第一芯轴和第二芯轴的轴线与所述机床旋转轴线位于同一平面内。

进一步地，所述第一芯轴上依次套设有垫片、转换套、盖板以及螺母。转换套的外圆周与待加工零件安装通孔的内径相配合，垫片用于调整待加工零件的待加工孔的轴线与机床旋转轴线一致，

进一步地，所述第二芯轴为锥形轴，所述第二芯轴上套设有涨套。利用涨套可到达夹具自适应功能，即可以防止过定位，也可起到固定作用。

本实用新型的定位夹具，具有操作简单、加工稳定、产品质量容易保证的特点，解决了非回转类筒体零件在车/磨床加工困难的问题。

附图说明

图1是待加工零件的剖面示意图；

图2是本实用新型的定位夹具的立体示意图；

图3是本实用新型的定位夹具的立体示意图；

图4是待加工零件安装于定位夹具上的示意图。

图中：定位芯轴1、基础板2、连接座3、安装座4、销轴5、转换套6、垫片7、涨套8、第一芯轴9、第二芯轴10、配重块11、机床12、中心架13、机床卡盘14、盖板15、第一孔16、第二孔17、机床旋转轴线18、U型槽19。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细描述。

如图1所示为待加工零件剖视图，与机床旋转轴线18平行的深孔为要加工的部位，深度超过2米。从图示分析，零件上的第一孔16(φ154)与第二孔17(φ105)同轴，机床旋转轴线18与第一孔16的轴线共面并呈91.92°。两轴线交点为点为整个零件的基准点。

因此，通过分析，该夹具设计要考虑以下因素：

1、零件以第一孔16与第二孔17为基准在夹具上定位；

2、夹具上定位零件的第一孔16与第二孔17部位的公共基准轴线应与夹具的旋转中心呈91.92°，即与零件状态一致；

3、夹具的基准点应与零件基准点3重合；

4、因零件材料为超高强度钢，在零件热处理后零件第一孔16与第二孔17需要分别加工，同时孔端面因装配要求也需加工至一定尺寸。因此，要求夹具上定位零件的部位要有较好的可更换性，保证夹具热前、热后都可用；

5、夹具上需配重，首先通过UG分析，准确判断零件中心位置，然后在重心偏离零件回转中心线的方向增加配重块，将零件重心拉回至零件回转中心线上，以平衡零件旋转时产生的离心力；

6、夹具安装在车/磨床卡盘上，且装夹稳固；

7、夹具基准点应能快速定位在设备的旋转轴线上；

8、为配合夹具的使用，需在零件外形上预留一截工艺外圆，以便于设备中心架支撑。

为了能够对上述类型的零件进行深孔加工，本实用新型定位夹具如图2-4所示。

定位夹具包括基础板2、连接座3和安装座4，基础板2沿着垂直于机床旋转轴线的方向延伸，连接座3与基础板2可拆卸连接，连接座3上设置有两个通孔，两个通孔的轴线垂直于机床旋转轴线18；安装座4通过销轴5与连接座3连接，销轴5穿过连接座的通孔，安装座3上悬臂设置有第一芯轴9和第二芯轴10，第一芯轴9和第二芯轴10间隔设置且同轴，第一芯轴9和第二芯轴10的轴线与机床旋转轴线18位于同一平面内，第一芯轴9、第二芯轴10用于非回转型筒体件的定位安装。

基础板2的中部还安装有定位芯轴1，定位芯轴1的外圆周用于与机床卡盘14的中心孔配合，将整个夹具定位在卡盘上，定位芯轴1内具有安装孔，定位芯轴1通过紧固件安装于基础板2。进一步优选地，基础板2的中部边缘开设有U型槽19，U型槽19用于容纳螺栓，安装基础板2时，螺栓的螺栓头置于机床卡盘14上的T形槽(未图示)中，螺帽拧紧即可将基础板2固定于机床卡盘14上，安装、拆卸极为便捷。

基础板2的端部还设置有配重块11。非回转型筒体件在旋转加工过程中，重心与旋转轴线不重合，容易造成较大地加工误差。可通过UG分析，准确判断带加工零件中心位置，然后在重心偏离零件回转中心线的方向增加平衡配重块，将零件重心拉回至零件旋转轴线上，以平衡零件旋转时产生的离心力。

连接座3具有U型腔，安装座4的一部分被定位于U型腔中，连接座3通过10个螺钉固定在基础板2上。连接座3包括双耳片结构，耳片上有两个精加工通孔，两个精加工通孔中心连线与定位芯轴1轴线呈91.92°夹角，保证安装座4与零件夹角一致。安装座4与连接座3上精加工通孔配合，通过销轴5将两部件连接。同时，安装座4外端面与连接座3的双耳片内侧面配合，其作用是使安装座4上第一芯轴9、第二芯轴10的轴线与定位芯轴1轴线在同一平面上，这样就保证了一个方向上的基准重合。安装座4的作用是将零件正确的定位在夹具上。

零件第一孔16与第一芯轴9通过转换套6配合安装。转换套6内孔尺寸与第一芯轴9外圆尺寸配合，其外圆尺寸与零件第一内孔16尺寸配合。这样设计的作用是：待零件第一孔16由φ154扩孔至φ160后，可通过一个新的转换套将零件安装在夹具上。由于夹具的制造本身会有一定误差，特别是这种组装型夹具，可能导致零件回转中心线与夹具的回转中心线不重合，此时可通过垫片7定位在零件第一孔16端面，并调整垫片7的厚度来消除制造夹具时所产生的误差，从而保证在机床旋转轴线18方向上零件与夹具基准重合，并利用盖板15和螺母对待加工零件进行固定。本夹具的主要功能就是将零件要加工的深孔准确的定位在车/磨设备主轴的旋转轴线上，而两个方向上的基准重合即保证夹具基点与零件基点重合，实现精确定位。

第二芯轴10为锥形轴，第二芯轴10上套设有涨套8。利用涨套可到达夹具自适应功能，即可以防止过定位，也可起到固定作用。

此外，在解决机床卡盘14一侧零件定位问题以后，还需要在零件上预留出一段工艺外圆，用于中心架13支撑。

零件装夹步骤如下：

(1)先将夹具(包括基础板2、连接座3和安装座4)安装机床12在机床卡盘14上。

夹具配重块11朝上方；

(2)将转换套6及垫片7预先安装在夹具上，胀套8暂不安装；

(3)将零件用吊车吊起，调整至大致水平；

(4)控制吊车移动零件，将零件第一孔16及第二孔17移至对应的芯轴上方；

(5)零件缓缓下降，优先保证零件第一孔16套入转换套6内，孔口端面贴紧垫片7，然后通过盖板15、螺母压紧零件。零件外圆支撑在设备的中心架13上；

(6)此时第二芯轴10在第二孔17内，往第二孔17放入涨套8，下压胀套8，通过第二芯轴10将涨套8撑开，固定零件。

通过以上实施方式，非回转外筒的深孔加工能够在车床、磨床上满足优选实施实例尺寸及各项要求。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于非回转型筒体件的定位夹具，其特征在于，包括基础板、连接座和安装座，所述基础板沿着垂直于机床旋转轴线的方向延伸，所述连接座与所述基础板可拆卸连接，所述连接座上设置有两个通孔，所述两个通孔的轴线垂直于所述机床旋转轴线；所述安装座通过销轴与所述连接座连接，所述销轴穿过所述通孔，所述安装座上悬臂设置有第一芯轴和第二芯轴，所述第一芯轴和第二芯轴间隔设置且同轴，所述第一芯轴和第二芯轴的轴线与所述机床旋转轴线位于同一平面内，所述第一芯轴、第二芯轴用于非回转型筒体件的定位安装。

2.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述基础板的端部还设置有平衡配重块。

3.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述基础板的中部边缘开设有U型槽。

4.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述基础板的中部还安装有定位芯轴，所述定位芯轴的外圆周用于与机床卡盘的中心孔配合，所述定位芯轴内具有安装孔，所述定位芯轴通过紧固件安装于所述基础板。

5.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述连接座具有U型腔，所述安装座的一部分被定位于所述U型腔中。

6.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述第一芯轴上依次套设有垫片、转换套、盖板以及螺母。

7.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于，所述第二芯轴为锥形轴，所述第二芯轴上套设有涨套。

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