CN220427561U - 一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，包括与机床对接的锥柄底座、承载叶轮的支撑座、将待加工的叶轮固定于支撑座的定位芯轴，支撑座呈顶部具有柱状沉槽的圆柱状结构，支撑座的顶部一体设置有凸起的支撑圆环，用于与叶轮的端面相互支撑，支撑座的底部端面和锥柄底座的顶面设置有定位连接结构，将二者可拆卸定位连接，定位芯轴一端与锥柄底座安装固定，中部轴向贯穿支撑座和待加工叶轮的中孔，定位芯轴的另一端通过螺纹安装件与叶轮的端面紧固，该设计中支撑座的结构仅通过顶端面支撑叶轮的端面、通过中孔提供定位芯轴的贯穿位置，其结构简单，相应的对其加工要求也更低，同一支撑座能够适应一定尺寸范围内的多种叶轮。

Description

一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具

技术领域

本实用新型涉及涡轮增压器加工技术领域，具体而言，涉及一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具。

背景技术

涡轮增压器的叶轮为其内部的主要功能部件之一，叶轮的生产加工决定了涡轮增压器的生产效率和质量，传统铸件叶轮生产一般用模具铸造出叶片形状，再用车床车出外形轮廓与中孔，最后进行动平衡去重，这种方法生产的叶轮成品铸件叶轮周期长、成本高、精度及寿命都偏低。

在此基础上也发展出了新型的叶轮加工工艺，目前的叶轮生产新工艺为先用车床将棒料或锻料加工成半成品，再用五轴加工中心铣削出叶轮。为了适配大小各类车型，涡轮增压器的叶轮形状结构多变，大小不一。研发阶段为了生产各类型号叶轮，往往需要大量不同大小规格的五轴铣削叶轮工装，耗资巨大且加工周期长。

一般的五轴铣削叶轮工装有整体式，和组合可调式。其中整体式的工装缺点是：工装的结构复杂制作周期长，成本高昂；工装通用性差，换型换线困难；组合式可调工装的缺点是：体积庞大，定位精度较差，导致加工的叶轮精度差；工装的调节时需要花费大量工时手动调整，效率低；工对加工件的支撑不足，易导致加工变形；调节结构稳定性较差，报废率高。

综上所述，现有的涡轮增压器叶轮加工工装存在精度低、使用不便以及适用性差的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的涡轮增压器叶轮加工工装存在精度低、使用不便以及适用性差的技术问题。

为解决上述问题，本实用新型提供一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，包括与机床工作台接口对接的锥柄底座、承载待加工叶轮的支撑座，以及将待加工的叶轮固定于所述支撑座的定位芯轴，所述支撑座呈顶部具有柱状沉槽的圆柱状结构，支撑座的顶部一体设置有凸起的支撑圆环，用于与叶轮的端面相互支撑，支撑座的底部端面和锥柄底座的顶面设置有定位连接结构，将二者可拆卸定位连接，所述定位芯轴一端与所述锥柄底座安装固定，中部轴向贯穿所述支撑座和待加工叶轮的中孔，定位芯轴的另一端通过螺纹安装件与叶轮的端面紧固。

本实用新型所提供的这种叶轮工装夹具设计整体上采用组合式可调工装夹具的设计，主要包括与机床对接的锥柄底座和与待加工叶轮对接的支撑座部分，二者可拆安装固定，并辅助定位芯轴的结构通过中孔将待加工叶轮固定，该设计中可针对不同尺寸的待加工叶轮选用适当尺寸的支撑座保证叶轮固定的适配性，并通过定位芯轴轴向分别贯穿锥柄底座、支撑座和待加工叶轮的中心，并两端限位固定的结构，保证叶轮在装入该工装夹具固定时能耗保持良好的中心度，该设计中支撑座的结构仅通过顶端面支撑叶轮的端面、通过中孔提供定位芯轴的贯穿位置，其结构简单，相应的对其加工要求也更低，同一支撑座能够适应一定尺寸范围内的多种叶轮的加工，当代加工叶轮尺寸超过该范围时也仅需要替换不同尺寸的支撑座，或者有时不同长度的定位芯轴即可，并不需要复杂的结构改变增补，避免了附加成本问题，有效地解决了现有的涡轮增压器叶轮加工工装存在精度低、使用不便以及适用性差的技术问题。

作为优选的方案，所述定位连接结构包括位于所述锥柄底座顶面中心位置的柱状凸台，以及所述支撑座底面对应位置的对接凹槽，所述柱状凸台和对接凹槽相互插接配合。优化了定位连接结构的设计，提升了支撑座与锥柄底座之间的径向定位效果。

作为优选的方案，所述定位连接结构还包括均匀分布于所述锥柄底座外周的三个螺纹安装孔，所述支撑座的对应位置也设置有三个贯穿其厚度方向的对接通孔，通过螺纹杆件穿过所述对接通孔装入所述螺纹安装孔将所述支撑座和锥柄底座可拆卸连接。进一步优化了定位连接结构的设计，提升了支撑座与锥柄底座之间的轴向定位效果。

作为优选的方案，在所述锥柄底座上的各个螺纹安装孔的外侧同一周向位置均设置有预留螺纹孔，用于与更大尺寸的支撑座对接配合。优化了装置的适配性，锥柄底座能够适配尺寸更大、孔距更远的支撑座。

作为优选的方案，所述定位连接结构还包括分别位于所述锥柄底座顶端面和支撑座底端面的销孔，以及插入二者销孔的定位销，通过所述定位销与销孔的配合将所述锥柄底座和支撑座周向定位。进一步优化了定位连接结构的设计，提升了支撑座与锥柄底座之间的周向定位效果。

作为优选的方案，所述锥柄底座的柱状凸台中心设置有贯穿的芯轴通孔，用于插入所述定位芯轴的端头，所述芯轴通孔的孔径沿从顶端面向下的方向递减，所述定位芯轴的端头具有与所述芯轴通孔配合的锥度，定位芯轴的该端头中心位置设置有螺纹安装孔，用于装入螺纹杆件将定位芯轴与锥柄底座安装固定。优化了定位芯轴与锥柄底座之间相互配合的设计，提升了连接位置的稳定性。

作为优选的方案，所述定位芯轴中部穿过待加工叶轮中孔的部分设置有加粗轴段，所述加粗轴段与两侧相邻的部分设置有锥面过渡结构，所述加粗轴段用于与叶轮的中孔过盈插装配合。优化了定位芯轴与待加工叶轮之间的定位稳定性，过盈配合令二者的相对位置更加固定。

作为优选的方案，所述定位芯轴与叶轮端面紧固的一端的外周面设置有外螺纹结构，通过在外螺纹结构处装入螺母和垫片与叶轮的端面压紧固定。优化了定位芯轴与叶轮之间的轴向安装固定结构设计，令叶轮的轴向位置更加固定。

作为优选的方案，所述支撑座的支撑圆环的顶部端面呈与待加工叶轮的底面凹凸配合的端面形状。优化了支撑座与待加工叶轮之间的端面配合，令叶轮在加工中位更加稳定不易移位。

作为优选的方案，所述垫片为铜制垫片，避免待加工叶轮的端面受压变形。优化了垫片对叶轮端面的保护，提供足够大的压紧力的同时避免将叶轮压变形。

附图说明

图1为本实用新型提供的一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具及所夹装叶轮的整体结构示意图；

图2为图1中组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具及所夹装叶轮的分解结构示意图；

图3为图1中组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具及所夹装叶轮的剖面结构示意图。

其中，图1-图3中：

1、支撑座；1-1、支撑圆环；1-2、对接凹槽；1-3、柱状沉槽；1-4、对接通孔；2、锥柄底座；2-1、柱状凸台；2-2、销孔；2-3、螺纹安装孔；2-4、预留螺纹孔；3、定位芯轴；3-1、螺母；3-2、垫片；3-3、外螺纹结构；3-4、加粗轴段；3-5、端头；4、叶轮；5、螺纹杆件；6、定位销。

具体实施方式

下面将对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1-图3，图1为本实用新型提供的一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具及所夹装叶轮的整体结构示意图；图2为图1中组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具及所夹装叶轮的分解结构示意图；图3为图1中组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具及所夹装叶轮的剖面结构示意图。

本实施例提供一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，包括与机床工作台接口对接的锥柄底座2、承载待加工叶轮4的支撑座1，以及将待加工的叶轮4固定于支撑座1的定位芯轴3，支撑座1呈顶部具有柱状沉槽1-3的圆柱状结构，支撑座1的顶部一体设置有凸起的支撑圆环1-1，用于与叶轮4的端面相互支撑，支撑座1的底部端面和锥柄底座2的顶面设置有定位连接结构，将二者可拆卸定位连接，定位芯轴3一端与锥柄底座2安装固定，中部轴向贯穿支撑座1和待加工叶轮4的中孔，定位芯轴3的另一端通过螺纹安装件与叶轮4的端面紧固。

本实用新型所提供的这种叶轮工装夹具设计整体上采用组合式可调工装夹具的设计，主要包括与机床对接的锥柄底座和与待加工叶轮对接的支撑座部分，二者可拆安装固定，并辅助定位芯轴的结构通过中孔将待加工叶轮固定，该设计中可针对不同尺寸的待加工叶轮选用适当尺寸的支撑座保证叶轮固定的适配性，并通过定位芯轴轴向分别贯穿锥柄底座、支撑座和待加工叶轮的中心，并两端限位固定的结构，保证叶轮在装入该工装夹具固定时能耗保持良好的中心度，该设计中支撑座的结构仅通过顶端面支撑叶轮的端面、通过中孔提供定位芯轴的贯穿位置，其结构简单，相应的对其加工要求也更低，同一支撑座能够适应一定尺寸范围内的多种叶轮的加工，当代加工叶轮尺寸超过该范围时也仅需要替换不同尺寸的支撑座，或者有时不同长度的定位芯轴即可，并不需要复杂的结构改变增补，避免了附加成本问题，有效地解决了现有的涡轮增压器叶轮加工工装存在精度低、使用不便以及适用性差的技术问题。

本实施例中提供的技术方案，定位连接结构包括位于锥柄底座2顶面中心位置的柱状凸台2-1，以及支撑座1底面对应位置的对接凹槽1-2，柱状凸台2-1和对接凹槽1-2相互插接配合。

该设计优化了定位连接结构的设计，提升了支撑座与锥柄底座之间的径向定位效果，锥柄底座和支撑座的相互配合的端面其一设置柱状凸台，另一设置对接凹槽，通过凸台与凹槽之间的插装配合将锥柄底座和支撑座径向定位，保证安装位置的稳定，且该结构能够承受较大的应力符合叶轮加工工序中的受力要求。

本实施例中提供的技术方案，定位连接结构还包括均匀分布于锥柄底座2外周的三个螺纹安装孔2-3，支撑座1的对应位置也设置有三个贯穿其厚度方向的对接通孔1-4，通过螺纹杆件5穿过对接通孔1-4装入螺纹安装孔2-3将支撑座1和锥柄底座2可拆卸连接。其中需要说明的是，对接通孔1-4在支撑座上的径向位置可以位于柱状沉槽1-3内，也可位于支撑圆环1-1外周。

该实施例设计在上述实施例的基础上进一步的通过转入三个螺纹杆件便于拆装的安装固定，进一步优化了定位连接结构的设计，提升了支撑座与锥柄底座之间的轴向、径向及周向定位效果，可先通过上述实施例中的柱状凸台和对接凹槽的配合引导对接，再装入螺纹杆件达到良好的固定。

本实施例中提供的技术方案，在锥柄底座2上的各个螺纹安装孔2-3的外侧同一周向位置均设置有预留螺纹孔2-4，用于与更大尺寸的支撑座1对接配合。该设计主要是优化了装置的适配性，锥柄底座通过设置孔距更大的预留螺纹孔，能够适配尺寸更大、孔距更远的支撑座，以便在加工径向尺寸更大的叶轮时更换尺寸更大的支撑座也能够达到良好固定，满足叶轮加工的要求。

本实施例中提供的技术方案，定位连接结构还包括分别位于锥柄底座2顶端面和支撑座1底端面的销孔2-2，以及插入二者销孔2-2的定位销6，通过定位销6与销孔2-2的配合将锥柄底座2和支撑座1周向定位。其中锥柄底座和支撑座相互配合端面上的同一径向、周向位置设置销孔，销孔不需要贯通零件，进一步优化了定位连接结构的设计，提升了支撑座与锥柄底座之间的周向定位效果。

本实施例中提供的技术方案，锥柄底座2的柱状凸台2-1中心设置有贯穿的芯轴通孔，用于插入定位芯轴3的端头3-5，芯轴通孔的孔径沿从顶端面向下的方向递减，定位芯轴3的端头3-5具有与芯轴通孔配合的锥度，定位芯轴3的该端头3-5中心位置设置有螺纹安装孔2-3，用于装入螺纹杆件5将定位芯轴3与锥柄底座2安装固定。

通过该定位芯轴的端头的锥面、以及配合的锥柄底座的端面中心的锥面孔的结构设计优化了二者插装配合的结构稳定性，圆锥面的配合一是能够提供轴向的单向限位辅助装入的螺纹杆件完成对定位芯轴的良好固定，二是相对柱面的配合也能够提供更大的抗应力性能，提升了定位芯轴与锥柄底座之间连接位置的稳定性，更加符合叶轮的加工工艺要求。

本实施例中提供的技术方案，定位芯轴3中部穿过待加工叶轮中孔的部分设置有加粗轴段3-4，加粗轴段3-4与两侧相邻的部分设置有锥面过渡结构，加粗轴段3-4用于与叶轮的中孔过盈插装配合。

该设计优化了定位芯轴与待加工叶轮之间的定位稳定性，过盈配合令叶轮和定位芯轴之间的相对位置更加固定，提供一定的轴向及周向的定位。

本实施例中提供的技术方案，定位芯轴3与叶轮端面紧固的一端的外周面设置有外螺纹结构3-3，通过在外螺纹结构3-3处装入螺母3-1和垫片3-2与叶轮的端面压紧固定。该设计直接将定位芯轴的端部外缘设置外螺纹，简化了螺纹配合结构优化了定位芯轴与叶轮之间的轴向安装固定结构设计，令叶轮的轴向位置更加固定。

本实施例中提供的技术方案，支撑座1的支撑圆环1-1的顶部端面呈与待加工叶轮的底面凹凸配合的端面形状。其中需要说明的是，支撑座顶部端面的支撑圆环本也提升了对不同尺寸结构的叶轮端面的适配性，减小支撑座与叶轮之间配合端面的面积，以此提升适配性，适应不同类型的叶轮，支撑圆环的直径大小及其在支撑座端面上的覆盖面积可根据适配的叶轮的尺寸改变，支撑圆环可位于支撑座的外缘也可位于柱状沉槽的外周相邻位置，位于支撑座的中部区域；支撑圆环的端面可提前预备多种端面结构如平面、锥面或弧面球面，总体来说优化了支撑座与待加工叶轮之间的端面配合，令叶轮在加工中位更加稳定不易移位。

本实施例中提供的技术方案，垫片3-2为铜制垫片，避免待加工叶轮的端面受压变形。优化了垫片对叶轮端面的保护，提供足够大的压紧力的同时避免将叶轮压变形。

虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，包括与机床工作台接口对接的锥柄底座(2)、承载待加工叶轮(4)的支撑座(1)，以及将待加工的叶轮(4)固定于所述支撑座(1)的定位芯轴(3)，所述支撑座(1)呈顶部具有柱状沉槽(1-3)的圆柱状结构，支撑座(1)的顶部一体设置有凸起的支撑圆环(1-1)，用于与叶轮(4)的端面相互支撑，支撑座(1)的底部端面和锥柄底座(2)的顶面设置有定位连接结构，将二者可拆卸定位连接，所述定位芯轴(3)一端与所述锥柄底座(2)安装固定，中部轴向贯穿所述支撑座(1)和待加工叶轮(4)的中孔，定位芯轴(3)的另一端通过螺纹安装件与叶轮(4)的端面紧固。

2.根据权利要求1所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，所述定位连接结构包括位于所述锥柄底座(2)顶面中心位置的柱状凸台(2-1)，以及所述支撑座(1)底面对应位置的对接凹槽(1-2)，所述柱状凸台(2-1)和对接凹槽(1-2)相互插接配合。

3.根据权利要求2所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，所述定位连接结构还包括均匀分布于所述锥柄底座(2)外周的三个螺纹安装孔(2-3)，所述支撑座(1)的对应位置也设置有三个贯穿其厚度方向的对接通孔(1-4)，通过螺纹杆件(5)穿过所述对接通孔(1-4)装入所述螺纹安装孔(2-3)将所述支撑座(1)和锥柄底座(2)可拆卸连接。

4.根据权利要求3所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，在所述锥柄底座(2)上的各个螺纹安装孔(2-3)的外侧同一周向位置均设置有预留螺纹孔(2-4)，用于与更大尺寸的支撑座(1)对接配合。

5.根据权利要求3所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，所述定位连接结构还包括分别位于所述锥柄底座(2)顶端面和支撑座(1)底端面的销孔(2-2)，以及插入二者销孔(2-2)的定位销(6)，通过所述定位销(6)与销孔(2-2)的配合将所述锥柄底座(2)和支撑座(1)周向定位。

6.根据权利要求1-5任一项所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，所述锥柄底座(2)的柱状凸台(2-1)中心设置有贯穿的芯轴通孔，用于插入所述定位芯轴(3)的端头(3-5)，所述芯轴通孔的孔径沿从顶端面向下的方向递减，所述定位芯轴(3)的端头(3-5)具有与所述芯轴通孔配合的锥度，定位芯轴(3)的该端头(3-5)中心位置设置有螺纹安装孔(2-3)，用于装入螺纹杆件(5)将定位芯轴(3)与锥柄底座(2)安装固定。

7.根据权利要求6所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，所述定位芯轴(3)中部穿过待加工叶轮(4)中孔的部分设置有加粗轴段(3-4)，所述加粗轴段(3-4)与两侧相邻的部分设置有锥面过渡结构，所述加粗轴段(3-4)用于与叶轮(4)的中孔过盈插装配合。

8.根据权利要求6所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，所述定位芯轴(3)与叶轮(4)端面紧固的一端的外周面设置有外螺纹结构(3-3)，通过在外螺纹结构(3-3)处装入螺母(3-1)和垫片(3-2)与叶轮(4)的端面压紧固定。

9.根据权利要求6所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，所述支撑座(1)的支撑圆环(1-1)的顶部端面呈与待加工叶轮(4)的底面凹凸配合的端面形状。

10.根据权利要求8所述的组合式通用五轴铣削叶轮工装夹具，其特征在于，所述垫片(3-2)为铜制垫片(3-2)，避免待加工叶轮(4)的端面受压变形。