CN213080725U - 一种夹具及具有该夹具的核电站用铍材套筒零件加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于夹具及具有该夹具的核电站用铍材套筒零件加工装置。该夹具包括粗加工夹具组件和精加工夹具组件；粗加工夹具组件包括夹紧机构和柔性支撑机构，夹紧机构用于沿水平方向对套筒零件进行装夹、定位；柔性支撑机构用于支撑套筒零件伸出夹紧机构的悬空部分；精加工夹具组件包括可拆卸设置在工作台上的第二基台以及可拆卸安装在该第二基台上的两组压板，第二基台顶面沿基台长度方向具有一倒梯形的工装槽，该工装槽的横截面形状与套筒零件的横截面形状匹配，所述两组压板对称布置在所述工装槽长度方向的两侧。本实用新型在保证核电站用铍材套筒零件加工质量的前提下提升了加工效率，同时降低了夹具整体设计的难度，降低了制造成本。

Description

一种夹具及具有该夹具的核电站用铍材套筒零件加工装置

技术领域

本实用新型涉及金属材料加工领域，特别是铍材零件的机械加工领域，具体涉及一种加工核电站用套筒零件的夹具，用于在加工核电站用铍材套筒零件过程，对待加工零件进行定位、装夹。

背景技术

铍材料可同重水一样作为核反应堆减速剂，因此其在核领域有非常重要的价值。随着我国核工业多年来的不断发展和进步，在铍材料需求日益增长的情况下，铍材料零件呈现多样化、复杂化、精密化。同时，铍材料制备周期长、价格昂贵，因此对加工装置的设计和制造精度要求更为严格。

例如，一种用于核电站中套筒零件，其结构如图1所示，该套筒P具有一对高精度要求极高的圆弧面。由于目前针对该套筒零件的机械加工经验少，在非常规结构零件的机械加工经验少，可借鉴加工装置有限。加上铍材料脆、硬的材料特性，因此在该套筒零件的加工过程中，常常会出现由于零件定位、装夹精度低、零件容易发生移位等原因导致的零件崩边、掉角等加工缺陷。特别是在批量加工时，在要求保证加工效率的情况下，产品合格率更加难以保证。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种用于在加工核电站用铍材套筒零件时对零件进行稳定装夹、定位的夹具及具有该夹具的核电站用铍材套筒零件加工装置，以提高该铍材套筒零件的加工精度、加工效率以及产品良率。

为实现上述目的，本实用新型提出如下技术方案：

根据本实用新型的一种实施方式，一种夹具，用于在加工核电站用铍材套筒零件时，将套筒零件稳定地装夹、定位在工作台上，该夹具包括粗加工夹具组件和精加工夹具组件；

粗加工夹具组件包括夹紧机构和柔性支撑机构，夹紧机构用于沿水平方向对套筒零件进行装夹、定位；柔性支撑机构包括对称布置在夹紧机构两侧的两组，分别用于支撑套筒零件伸出夹紧机构的悬空部分，每组包括至少一个柔性支撑机构；

精加工夹具组件包括可拆卸设置在工作台上的第二基台以及可拆卸安装在该第二基台上的两组压板，第二基台顶面沿基台长度方向具有一倒梯形的工装槽，该工装槽的横截面形状与套筒零件的横截面形状匹配，所述两组压板对称布置在所述工装槽长度方向的两侧。

根据该实施方式的其他方面，所述夹紧机构包括可拆卸设置在工作台上的第一基台、设置在第一基台上的固定夹紧件以及运动夹紧件，该运动夹紧件可在驱动机构的作用下，沿接近或远离固定夹紧件的方向运动，以夹紧或释放放置在固定夹紧件与运动夹紧件之间的套筒零件。

根据该实施方式的其他方面，每个柔性支撑机构包括一液压顶支机构以及设置在液压顶支机构作用端的橡胶垫。

根据该实施方式的其他方面，所述液压顶支机构为千斤顶。

根据该实施方式的其他方面，所述夹紧机构为虎钳。

根据该实施方式的其他方面，所述第二基台顶面于所述工装槽两侧分别设有多组定位孔，所述压板上设有安装孔，一连接件穿过所述安装孔定位在所述定位孔中，以将所述压板安装在第二基台上。

根据该实施方式的其他方面，每组定位孔包括沿第二基台宽度方向排列的至少两个，通过将所述连接件定位在不同的定位孔中，可以调整压板相对于工装槽的位置。

根据该实施方式的其他方面，压板上的所述安装孔包括第一安装孔和第二安装孔，第一安装孔为圆形孔，第二安装孔为条形孔。

根据该实施方式的其他方面，所述压板包括主体部以及形成在主体部一端的尖头部，该尖头部用于压紧在套筒零件的工艺台上。

根据本实用新型的另一种实施方式，一种核电站用铍材套筒零件加工装置，包括粗加工刀具、精加工刀具，以及前述夹具，所述粗加工刀具与所述粗加工夹具组件配合，所述精加工刀具与精加工夹具组件配合。

与现有技术相比，本实用新型通过设置套筒零件粗加工夹具组件和精加工夹具组件，从而在对零件装夹性能要求不同的粗加工和精加工工序中使用不同工装，降低了夹具整体设计的难度，降低了夹具设计、制造成本，同时在保证加工质量的前提下提升了加工效率。

附图说明

图1为核电站用铍材套筒零件结构示意图；

图2为根据本实用新型实施例的粗加工夹具结构示意图；

图3为套筒零件弧形顶面、流水槽精加工时使用根据本实用新型实施例的精加工夹具装夹的状态；

图4为套筒零件倾斜侧面精加工时使用使用根据本实用新型实施例的精加工夹具装夹的状态。

具体实施方式

下面结合附图，及实施例对本实用新型作进一步地详细描述。但以下实施例不应理解为对本实用新型的限制，只是示例性说明。

本实用新型提供了一种夹具，用于在加工核电站用铍材套筒零件P时，将套筒零件P稳定地装夹、定位在工作台上。该套筒零件P的结构参照图1。如图1所示，该套筒零件P横截面大致为一等腰梯形形状，包括弧形顶面T、底面B以及两倾斜侧面L，其中弧形顶面T沿套筒零件P长度方向形成两条流水槽G，顶面T两侧外边缘沿套筒零件P长度方向形成有工艺台S。套筒零件P长度方向的两端面分别形成有端圆C。

核电站用铍材套筒由12件上述套筒零件P装配而成，并要求配合时上下流水槽错边量≤0.2mm，6件铍块组成的半套筒间隙在0.15～0.24mm之间，因此对零件加工一致性的要求非常高。

该夹具包括粗加工夹具组件I和精加工夹具组件II。

粗加工夹具组件I用于对基准面进行精修，以及对精修后的基准面进行研磨、钳修工序对套筒零件进行装夹、定位。

参照图2，图2示出了套筒零件通过粗加工夹具组件I装夹在工作台上的状态。如图2所示，粗加工夹具组件I包括夹紧机构和柔性支撑机构。

夹紧机构用于沿水平方向对套筒零件进行装夹、定位，包括可拆卸设置在工作台上的第一基台10、设置在第一基台10上的固定夹紧件11以及运动夹紧件12，该运动夹紧件12可在驱动机构的作用下，沿接近或远离固定夹紧件11的方向运动，以夹紧或释放放置在固定夹紧件11与运动夹紧件12之间的套筒零件。根据可选的实施例，所述驱动机构为螺纹或丝杠进给机构。驱动机构可以采用手动驱动，或者采用电动驱动，例如采用步进电机驱动。

根据本实用新型的一实施例，所述夹紧机构可以采用数控加工中心的虎钳。

本实用新型根据套筒零件的坯材料特征，在保证粗加工质量同时保持粗加工效率，将粗加工夹具组件设计为上述结构，具有装夹容易、夹紧力均匀且可控性强，同时批量加工时便于零件装卸。

柔性支撑机构包括对称布置在夹紧机构两侧的两组，分别用于支撑套筒零件伸出夹紧机构的部分，每组包括至少一个柔性支撑机构。每个柔性支撑机构包括一液压顶支机构20以及设置在液压顶支机构20作用端的橡胶垫21。

由于套筒零件长径比大，采用夹紧机构，例如虎钳装夹时，套筒零件两侧悬空。加工时，垂直方向受力容易造成工件发生细微转动和位移，并且悬空部分强度低，加工时振动大，容易造成加工面质量差，更甚者导致废品。本实用新型通过在夹紧机构两侧设置柔性支撑装置，利用液压顶支机构20通过橡胶垫对套筒零件悬空部分进行支撑，一方面增强了悬空部分的刚性，同时柔性支撑起到减震吸震作用，可以大大提高加工表面质量和装夹可靠性。

根据本实用新型的一实施例，所述液压顶支机构20可以采用液压千斤顶构成。

精加工夹具组件II用于对套筒零件的底面、弧形顶面、倾斜侧面、流水槽及端圆进行精加工时对套筒零件进行装夹、定位。

参照图3及图4，图3示出了弧形顶面、流水槽精加工时套筒零件装夹在工作台上的状态，图4示出了底面、倾斜侧面、端圆精加工时套筒零件装夹在工作台上的状态。

如图3所示，精加工夹具组件II包括可拆卸设置在工作台上的第二基台30以及可拆卸安装在该第二基台30上的两组压板31。

第二基台30具有大致长方体形状，其顶面沿基台长度方向具有一倒梯形的工装槽33，该工装槽33的横截面形状与套筒零件的横截面形状匹配，套筒零件以底面向下的方式放置在该工装槽33中时二者紧密贴合。第二基台30底面具有用于将基台安装在工作台上的定位孔或定位槽，方便用户使用连接件，如螺栓将精加工夹具组件II安装到工作台上。

两组压板31对称布置在所述工装槽33长度方向的两侧。第二基台30顶面于工装槽33两侧分别设有多组定位孔32。本实用新型中的，所述定位孔32为螺纹孔。所述压板31上设有安装孔35、36，通过将一连接件，例如螺栓，穿过所述安装孔35、36定位在所述定位孔32中，可将所述压板31安装在第二基台30上。

每组定位孔32包括沿第二基台30宽度方向排列的至少两个，通过将压板上的连接件定位在不同的定位孔中，可以调整压板31相对于工装槽33的位置。

压板31上的安装孔包括第一安装孔36和第二安装孔35。其中，第一安装孔36为圆形孔，其尺寸与所述定位孔32适配。根据本实用新型的实施例，第一安装孔36为光孔，从而方便连接件穿入，提高压板组装效率，且能够避免连接应力导致的定位精度降低。第二安装孔35为条形孔，该条形孔的宽度与第一安装孔36相同，其作用是当压板压紧套筒零件时，可根据套筒零件状态调整压板前后距离，确保压紧位置可靠且压紧力合适，保证压紧时零件变形均匀可控，从而为实现高精度加工提供保障。

压板31包括长方体主体部以及形成在主体部一端的尖头部34，所述安装孔设置在主体部上，所述尖头部34用于压紧套筒零件。所述尖头部34由将主体部一端各表面切除部分材料形成倾斜面构成，当套筒零件以底面向下的方式放置在该工装槽33中时，套筒零件的工艺台S下表面放置在工装槽33两侧的第二基台30顶面上，所述尖头部34前端压紧在该工艺台S上表面上。本实用新型通过将压板31的前端设置成尖头部，可以为精加工刀具提供避让空间，能够避免圆弧面加工时由于圆弧出刀部位与压板干涉使得压板被意外加工，导致压板装夹失效发生位移，进而产生废件的情况。同时，不必多次更换装夹位置，从而一次装夹即可完成套筒零件弧形顶面、流水槽的精加工工序。

当需要加工套筒零件底面及倾斜侧面时，如图4所示，将套筒零件以顶面向下的方式放置在所述工装槽33上方，套筒零件的工艺台S上表面放置在工装槽33两侧的第二基台30顶面上。对套筒零件倾斜侧面进行精加工时，仅利用位于所述工装槽33一侧的一组压板31压紧在套筒零件的底面上，从而可以对未设置压板的一侧倾斜侧面进行精加工。对套筒零件底面进行精加工时，可以通过调整压板31在套筒零件底面的压紧位置分步骤实现全部底面的加工，或者利用布置在工装槽33两侧的两组压板分别压紧在套筒零件工艺台S的下表面上，对套筒零件进行装夹、定位，从而一次装夹即可完成套筒零件底面的精加工工序。

精加工夹具组件通过在工装槽两侧设置两组压板，对套筒零件采用多点压紧，对零件的装夹均匀可靠。同时，由于单点压紧力可减小至3-5N·M，降低了工件的压紧变形量，可使工件压紧变形控制在0.01-0.05之间，进一步保证了加工后的零件精度。

本实用新型通过设置套筒零件粗加工夹具组件和精加工夹具组件，从而在对零件装夹性能要求不同的粗加工和精加工工序中使用不同工装，降低了夹具整体设计的难度，降低了夹具设计、制造成本，同时在保证加工质量的前提下提升了加工效率。

根据本实用新型的另一种实施方式，还提供了一种核电站用铍材套筒零件加工装置，包括粗加工刀具、精加工刀具，以及前述夹具。所述粗加工刀具与所述粗加工夹具组件配合，完成粗加工工序工艺，所述精加工刀具与精加工夹具组件配合，完成精加工工序工艺。

以上所述仅为本实用新型的示意性的说明，并不构成对本实用新型的限制。事实上，凡本领域技术人员在本实用新型创意精神和原则之内，所做的任何修改、等价替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种夹具，用于在加工核电站用铍材套筒零件时，将套筒零件稳定地装夹、定位在工作台上，其特征在于，该夹具包括粗加工夹具组件和精加工夹具组件；

粗加工夹具组件包括夹紧机构和柔性支撑机构，夹紧机构用于沿水平方向对套筒零件进行装夹、定位；柔性支撑机构包括对称布置在夹紧机构两侧的两组，分别用于支撑套筒零件伸出夹紧机构的悬空部分，每组包括至少一个柔性支撑机构；

精加工夹具组件包括可拆卸设置在工作台上的第二基台(30)以及可拆卸安装在该第二基台(30)上的两组压板(31),第二基台(30)顶面沿基台长度方向具有一倒梯形的工装槽(33)，该工装槽(33)的横截面形状与套筒零件的横截面形状匹配，所述两组压板(31)对称布置在所述工装槽(33)长度方向的两侧。

2.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹紧机构包括可拆卸设置在工作台上的第一基台(10)、设置在第一基台(10)上的固定夹紧件(11)以及运动夹紧件(12)，该运动夹紧件(12)可在驱动机构的作用下，沿接近或远离固定夹紧件(11)的方向运动，以夹紧或释放放置在固定夹紧件(11)与运动夹紧件(12)之间的套筒零件。

3.根据权利要求1或2所述的夹具，其特征在于，每个柔性支撑机构包括一液压顶支机构(20)以及设置在液压顶支机构(20)作用端的橡胶垫(21)。

4.根据权利要求3所述的夹具，其特征在于，所述液压顶支机构(20)为千斤顶。

5.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹紧机构为虎钳。

6.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述第二基台(30)顶面于所述工装槽(33)两侧分别设有多组定位孔(32)，所述压板(31)上设有安装孔(35、36)，一连接件穿过所述安装孔(35、36)定位在所述定位孔(32)中，以将所述压板(31)安装在第二基台(30)上。

7.根据权利要求6所述的夹具，其特征在于，每组定位孔(32)包括沿第二基台(30)宽度方向排列的至少两个，通过将所述连接件定位在不同的定位孔(32)中，可以调整压板(31)相对于工装槽(33)的位置。

8.根据权利要求6或7所述的夹具，其特征在于，压板(31)上的所述安装孔包括第一安装孔(36)和第二安装孔(35)，第一安装孔(36)为圆形孔，第二安装孔(35)为条形孔。

9.根据权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述压板(31)包括主体部以及形成在主体部一端的尖头部(34)，该尖头部(34)用于压紧在套筒零件的工艺台上。

10.一种核电站用铍材套筒零件加工装置，其特征在于，该加工装置包括粗加工刀具、精加工刀具，以及前述权利要求1-9任一项所述的夹具，所述粗加工刀具与所述粗加工夹具组件配合，所述精加工刀具与精加工夹具组件配合。

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