CN221110727U - 一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，本发明的目的是为了解决加工精度不高、安装零件不便、工装卡具制造复杂、不适合批量生产的问题，本方案胎盘上设有多个阶梯状通孔，所述阶梯状通孔沿其内径由大至小的方向依次为螺纹段、光孔一和光孔二：球头支撑插入设置在阶梯状通孔内，球头支撑的球头端穿过光孔二，球头支撑的定位端与光孔一滑动连接，调节螺栓与螺纹段螺纹连接，支撑弹簧设置在调节螺栓与球头支撑之间，压板设置在球头支撑的球头端正对的一侧，压板通过螺栓与胎盘连接，本实用新型具有加工精度高、安装零件方便、制造简单、加工效率高适合批量生产等特点。
Description
技术领域
本实用新型属于机械加工领域，涉及一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，具体涉及一种用于立式加工中心对渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件进行加工时所使用的工艺装备，尤其针对联轴器中金属挠性元件车削制造过程所使用的加工工装。
背景技术
挠性元件在生产、生活各个领域应用较广，应用于各种不对中场合及提高运动机构动态性能的作用。他可以在传递扭矩的同时，依靠特定形状挠性元件的变形来补偿机组的不对中。
本实用新型所应用的挠性元件本体特点为：结构为盘类回转零件；盘面一侧为函数曲线旋转所形成的特种型面；最薄处壁厚和它的径向尺寸比相差悬殊，达上百倍；沿径向方向的壁厚根据半径尺寸变化而变化，非等壁厚结构；零件盘面函数曲线加工正确性、壁厚尺寸、壁厚均匀性均提出了极高的精度要求；所加工的原材料为弹性模量小、硬度大、极低的导热性、具有延展性及高化学反应性的难加工材料，具体被归类为ISO S组材料中S11、S12及S13。
本实用新型所应用的挠性元件加工特点为：在零件加工过程中金属被层层切除，零件逐渐显现为挠性，零件本身就有着变形，除此之外零件切削热集结现象严重，工件产生热变形和热膨胀，从而有向外延展的趋势，加之零件受切削力影响，零件自身刚度不足以克服切削力，更加重了零件变形现象，使得零件特种型面及壁厚尺寸更难保证。综合因素引起的变形难以控制，不当的装卡方式极易产生翘曲变形，使得精度难以保证。
该类挠性元件若采用轴向压板、螺钉压紧的方式或使用压板径向逼近的方法挤外圆或内孔装卡时，要求定位、压紧受力处刚性较好，对适用零件的结构有一定局限性。该方法在加工过程产生热变形和热膨胀后由于压紧力影响使工件不能自由的实现各方向的延展，因此导致工件加工尺寸及形位公差要求不能达到要求。
该类挠性元件若采用胶、蜡或低温合金粘住工件进行装卡。虽然能获得不错的精度，但必须使用较小的切削力和切削用量，在将零件从工装拆卸过程必须小心防止用力过大引起变形，装卡十分不便，批量生产时降低了加工效率，且该方法使用的粘接介质增加了制造成本。
该类挠性元件若采用真空吸附夹持方案时，由于零件壁厚不等的特点，无法准确保证吸附力与壁厚强度的关系，在不使用复杂的分段可调吸附力卡具的情况下无法避免加工变形及吸附变形。
现有渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工时存在精度不高、安装零件不便、工装卡具制造复杂、不适合批量生产的问题。
因此加工该类薄壁件时，急需一种加工零件精度高、安装零件方便、制造简单、加工效率高适合批量生产的工艺装备。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工时精度不高、安装零件不便、工装卡具制造复杂、不适合批量生产的问题，进而提供一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，特别适用于加工壁厚和它的径向尺寸相差悬殊的不等壁厚弱刚性零件。
一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，它包括包含胎盘、支撑弹簧、球头支撑、螺栓、压板及调节螺栓；
所述胎盘上设有多个阶梯状通孔，所述阶梯状通孔沿其内径由大至小的方向依次为螺纹段、光孔一和光孔二：球头支撑插入设置在阶梯状通孔内，球头支撑的球头端穿过光孔二，球头支撑的定位端与光孔一滑动连接，调节螺栓与螺纹段螺纹连接，支撑弹簧设置在调节螺栓与球头支撑之间，压板设置在球头支撑的球头端正对的一侧，压板通过螺栓与胎盘连接。
进一步地，所述压板呈环状，压板沿其中心环绕设置有多个螺栓孔，每个螺栓孔内穿过一个螺栓。
再进一步地，所述压板为圆板状，压板中部通过螺栓与胎盘中部连接。
进一步地，若干个阶梯状通孔沿胎盘中心环绕成一圈，胎盘上的阶梯状通孔由中部至外圈至少分布有两圈。
再进一步地，当胎盘为圆形盘时，胎盘上的每圈分布的阶梯状通孔至少有三个，当胎盘为方形盘时，胎盘上的每圈分布的阶梯状通孔至少有四个，
进一步地，当胎盘为圆形盘时，相邻布置的两圈阶梯状通孔错位布置。
再进一步地，当压板呈环状时，胎盘的中部设有一个阶梯状通孔。
有益效果：
本发明所述的工艺装备使用弹性件作为抵消切削力这一主要引起变形的因素，在零件切削过程时受切削力作用，零件型面薄弱部位开始有压缩趋势，弹性件所组成的弹性支撑可以抵消大部分的切削力，辅助加强零件自身刚性，保持加工过程切削去量均匀一致，进而保证尺寸、形位精度及表面粗糙度要求。在安装零件后无切削情况下，支撑点与特种型面接触但不产生支撑力，保证零件不受工装影响产生变形。
所以，本实用新型具有加工精度高、安装零件方便、制造简单、加工效率高适合批量生产等特点。并且可通过简单改造，适应多种不同形式渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件的加工工作。
附图说明
图1是本发明的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装的示意图；
图2是图1的A-A向视图；
图3是图2的Z处放大图；
图4是本发明的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装与待加工件的装配示意图；
图5是本发明的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装更换压装位置的示意图；
图6是图5的A-A向视图；
图7是本发明的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装通过改变支撑点的高度及位置适配矩形零件的方案示意图；
图8是图7的A-A向视图。
具体实施方式
结合图1-5说明以下具体实施方式：
具体实施方式一：一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，它包括包含胎盘1、支撑弹簧2、球头支撑3、螺栓6、压板7及调节螺栓8；
所述胎盘1上设有多个阶梯状通孔，所述阶梯状通孔沿其内径由大至小的方向依次为螺纹段、光孔一和光孔二：球头支撑3插入设置在阶梯状通孔内，球头支撑3的球头端穿过光孔二，球头支撑3的定位端与光孔一滑动连接，调节螺栓8与螺纹段螺纹连接，支撑弹簧2设置在调节螺栓8与球头支撑3之间，压板7设置在球头支撑3的球头端正对的一侧，压板7通过螺栓6与胎盘1连接。
本实施方式中：待加工件于轴向安装在胎盘上，通过压板、螺栓压实；调节螺栓与阶梯状通孔的螺纹段连接，调节螺栓顶紧支撑弹簧进而支撑球头支撑，球头支撑与光孔一滑动连接可以调整球头支撑的球头端经过光孔二后露出的长度，球头支撑在受弹簧弹力及受切削力作用时可以沿安装孔轴线方向自由的滑动；可以根据需要拧紧或松开调整螺栓对支撑弹簧进行轴向压缩或放松。
球头支撑一端外部为半圆球型球头段，另一端为外部设置有台阶的定位段，台阶的一侧端面用于在装配后对球头支撑进行限位。
可以根据需要拧紧或松开调整螺栓对支撑弹簧进行轴向压缩或放松，能够调整不同切削参数条件下支撑弹簧的弹力，但无论怎么拧紧调整螺栓球头支撑探出胎盘1中与待加工件安装定位端面的高度距离始终不变。
在不改变理论支撑力的情况下，通过改变支撑点的高度及位置适配各种拥有异型结构渐变壁厚的薄壁零件。
具体实施方式二：一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，所述压板7呈环状，压板7沿其中心环绕设置有多个螺栓孔，每个螺栓孔内穿过一个螺栓6。
本实施方式中：压板上的螺栓孔沿压板的轮廓均布，可以保证压板多个位置有螺栓压持。
其他实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，所述压板7为圆板状，压板7中部通过螺栓6与胎盘1中部连接。
本实施方式中：压板中部通过螺栓定位。
其他实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，若干个阶梯状通孔沿胎盘1中心环绕成一圈，胎盘1上的阶梯状通孔由中部至外圈至少分布有两圈。
本实施方式中：设置多圈阶梯状通孔进行支撑，可以保证支撑时的支撑力均匀。通过每圈差异化设置球头支撑的伸出长度适应多种不同形式渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件的加工工作。
其他实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式五：一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，当胎盘1为圆形盘时，胎盘1上的每圈分布的阶梯状通孔至少有三个，当胎盘1为方形盘时，胎盘1上的每圈分布的阶梯状通孔至少有四个，
本实施方式中：上述阶梯状通孔的排布方式可以保证对待加工件的支撑力均匀设置。
其他实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六：一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，当胎盘1为圆形盘时，相邻布置的两圈阶梯状通孔错位布置。
本实施方式中：交错布置阶梯状通孔，保证压板压住的待加工件多个位置可以受到支撑，尽可能保证受力均匀。
本实施方式中：胎盘端面设置有多圈圆周等分分布的阶梯状通孔，且每圈阶梯状通孔起始角向位置不一致，相邻两圈的阶梯状通孔互相错位布置；
其他实施方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式七：一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，当压板7呈环状时，胎盘1的中部设有一个阶梯状通孔。
本实施方式中：当压板为环状时，胎盘的阶梯状通孔，待加工件中部可以得到支撑。
其他实施方式与具体实施方式一相同。
工作方式：在制造工装前，使用三维仿真软件计算受切削力时零件特种型面变形最大部位，根据仿真计算结果得出需支撑部位的直径及所需支撑力。进而布置支撑点并计算支撑点处所在的每一圈支撑弹簧的弹力，在设置内嵌支撑弹簧的球头支撑位置时，支撑零件的那一接触点与支撑位置的特种型面恰好接触，从而得出每圈球头支撑探出胎盘与待加工件配合端面的高度数值，n圈球头支撑探出胎盘与待加工件配合端面的高度数值依次为X1、X2……Xn。
本发明提供了一种工艺装备，包含胎盘、支撑弹簧、球头支撑、螺栓、压板及调节螺栓。胎盘上设有与待加工件配合的止口及平面，将待加工件轴向安装在胎盘上，通过压板、螺栓压实；胎盘端面设置有圈圆周等分分布的孔，且两排孔起始角向位置不一致，互相错位布置；所述两圈孔中任意一处孔一侧为阶梯状通孔，其中光孔二与球头支撑球头端所配合使用，光孔一与光孔二的公共端面为限位端面，所有阶梯状通孔的该端面距离待加工件安装定位端面尺寸Y1应一致，所螺纹段为与调整螺栓外螺纹相配的内螺纹；球头支撑一端外部为半圆球型的球头端，另一端外部设置有台阶状的定位端，定位端用于在装配后对球头支撑进行限位；球头支撑在台阶侧内部设置与支撑弹簧外圆及端面相配的止口及端面；在同一分度圆孔中安装同型球头支撑，撑弹簧安装在球头支撑内孔中，上述弹簧、球头支撑及调整螺栓安装在胎盘中后，球头支撑探出胎盘与待加工件安装定位端面的距离X1、X2不一致，且球头支撑在受弹簧弹力及受切削力作用时可以沿光孔一轴线方向自由的滑动；可以根据需要拧紧或松开调整螺栓对支撑弹簧进行轴向压缩或放松，调整不同切削参数条件下支撑弹簧的弹力，但无论怎么拧紧调整螺栓球头支撑探出胎盘与待加工件安装定位端面的距离X1、X2始终不变。
进一步的，如图4可以根据零件实际情况改变压装方式，也可根据工序内容不同加工位置不同，从零件外缘进行轴向压装。
进一步的，如图5工装可以在原始设计过程中通过计算支撑力，在不改变理论支撑力的情况下，通过改变支撑点位置适配各种拥有异型结构渐变壁厚的薄壁零件。图5是本发明的通过改变支撑点的位置适配矩形零件的方案示意图。
工作原理：
本发明所述的工艺装备使用弹簧弹力作为抵消切削力这一主要引起变形的因素，在零件切削过程时受切削力作用，零件型面薄弱部位开始有压缩趋势，弹性支撑可以抵消大部分的切削力，辅助加强零件自身刚性，保持加工背吃刀量均匀一致，进而保证尺寸、形位精度及表面粗糙度要求。零件在内孔设置工艺台阶，工装使用与待加工件内孔相配合的止口及端面进行定位，利用压板及螺栓压紧工艺台阶将零件安装在工装上。使用工艺台阶轴向压紧并使用弹性支撑的组合装卡方式，能在加工过程工件产生热变形和热膨胀后使工件能自由的实现延展，通过几次走刀消除材料本身变形带来的不利影响，最终满足零件高精度要求。工装通过拧紧螺栓控制螺栓轴向位置调节弹簧预紧力，继而可以根据实际零件变形情况调整相应支撑力。也可以在原始设计过程中通过计算支撑力，在不改变理论支撑力的情况下，通过改变支撑点的高度及位置适配各种拥有异型结构渐变壁厚的薄壁零件。其中还拥有可以在安装零件后无切削情况下，支撑点与特种型面接触但支撑弹簧不产生弹力的特点，对零件无施加外力作用，保证零件不受工装影响产生变形。即使特种型面加工不准确使支撑弹簧有压缩趋势或未接触现象，也是微小的误差可以忽略不计。
Claims (7)
1.一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，其特征在于：它包括包含胎盘(1)、支撑弹簧(2)、球头支撑(3)、螺栓(6)、压板(7)及调节螺栓(8)；
所述胎盘(1)上设有多个阶梯状通孔，所述阶梯状通孔沿其内径由大至小的方向依次为螺纹段、光孔一和光孔二：球头支撑(3)插入设置在阶梯状通孔内，球头支撑(3)的球头端穿过光孔二，球头支撑(3)的定位端与光孔一滑动连接，调节螺栓(8)与螺纹段螺纹连接，支撑弹簧(2)设置在调节螺栓(8)与球头支撑(3)之间，压板(7)设置在球头支撑(3)的球头端正对的一侧，压板(7)通过螺栓(6)与胎盘(1)连接。
2.根据权利要求1所述的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，其特征在于：所述压板(7)呈环状，压板(7)沿其中心环绕设置有多个螺栓孔，每个螺栓孔内穿过一个螺栓(6)。
3.根据权利要求1所述的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，其特征在于：所述压板(7)为圆板状，压板(7)中部通过螺栓(6)与胎盘(1)中部连接。
4.根据权利要求1所述的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，其特征在于：若干个阶梯状通孔沿胎盘(1)中心环绕成一圈，胎盘(1)上的阶梯状通孔由中部至外圈至少分布有两圈。
5.根据权利要求1所述的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，其特征在于：当胎盘(1)为圆形盘时，胎盘(1)上的每圈分布的阶梯状通孔至少有三个，当胎盘(1)为方形盘时，胎盘(1)上的每圈分布的阶梯状通孔至少有四个。
6.根据权利要求1所述的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，其特征在于：当胎盘(1)为圆形盘时，相邻布置的两圈阶梯状通孔错位布置。
7.根据权利要求1所述的一种渐变壁厚特种型面薄壁挠性元件加工工装，其特征在于：当压板(7)呈环状时，胎盘(1)的中部设有一个阶梯状通孔。
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