TWI805227B - 應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提出一種應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其用於設置在工具機的加工平台上以固定住置放在其上方的曲形板件，其包含一底座，及固定在底座上的多數下拉固定模組、邊緣夾持模組、中間夾持模組與支撐模組等；該下拉固定模組用於定位於曲形板件的螺孔，該邊緣夾持模組用於夾持在曲形板件的邊緣結構部，中間夾持模組用於夾持在曲形板件的凸條結構部，而該支撐模組於支撐在曲形板件下方的外弧曲面；各該模組均通過可控的升降單元設定其定位、夾持與支撐的作用力，以適應切削加工的變異參數，達成預防加工變形、快速安裝校正與更精密加工等目的。

Description

應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置

本發明係關於一種切削加工治具的技術領域，尤指一種能夠預防曲形工件在加工過程中發生加工變形之固定裝置，適用精密切削加工航太用的零構件。

現今的金屬類精密切削加工技術領域中常用多軸綜合加工機(例如五軸加工機)執行加工程序，而為了符合產品高精密度的要求，其加工過程必須嚴格控制各項加工參數，其中包含工具機精密度、工具機熱變形、刀具精密度、進給速度與振動等參數。其中，被加工的產品本身也有多種因素導致加工變形，例如材質及產品形狀、夾持裝置的壓力等。特別是，應用在航太用的渦扇發動機的大型外殼板件(曲形板件)，其採用鈦合金材質精密加工而成，在進行加工時非常容易發生上述的加工變形。

習知用於預防加工變形的技術，係使用夾具固定住要被切削加工的曲形板件，夾具上有多數固定形狀與高度的支撐塊，用以支撐在曲形板件外弧面，但採用固定支撐塊的技術，不能隨著加工參數控制其支撐力量。其後改用螺絲調整支撐塊的支撐技術，但這種調整方式造成曲形板件加工前的夾持、定位、支撐及校正等前置作業過於繁雜，同樣不利於根據各項加工參數去進行調整。為此，如何提出一種能夠預防大型曲形板件發生加工變形，並且能快速、精準進行夾持、定位與支撐的固定裝置，為本發明所要積極克服的課題。

本發明之目的在提供一種應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其通過可安裝在工具機加工平台上的固定裝置，以及固定裝置中的各種定位、夾持及支撐模組設計，用於固定住一曲形板件以進行後續的切削加工，進而達到預防加工變形、快速安裝校正與更精密加工等目的。

為了達到上述目的，本發明之應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其用於設置在工具機的加工平台上，並用於固定住置放在其上方的一曲形板件，其較佳技術方案包含：一底座，其用於固定在該加工平台上。多數下拉固定模組，其固定的設置在該底座上，其具有一下拉式夾具及一螺栓固定柱，該螺栓固定柱下端用於穿入該下拉式夾具的內部，該螺栓固定柱上端用於垂直螺設於該曲形板件的螺孔，通過該下拉式夾具帶動該螺栓固定柱下降以固定住該曲形板件。多數邊緣夾持模組，其固定的設置在對應該曲形板件邊緣的位置的該底座上，各該邊緣夾持模組具有一第二升降單元及一第一夾具，該第一夾具結合在該第二升降單元的作動桿，該第一夾具用於夾持在該曲形板件的邊緣結構部。以及多數支撐模組，其間隔排列固定在該底座上，各該支撐模組具有一支撐座，該支撐座上設有至少一第四升降單元，各該第四升降單元的作動桿上端結合一支撐元件，該第四升降單元帶動該支撐元件頂持於該曲形板件的外弧曲面。

上述應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置中，該下拉固定模組包含一第一固定座，該第一固定座結合在該底座上，該下拉式夾具結合在該第一固定座上。

上述應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置中，該第一夾具包含一夾筒、一萬向聯軸器，一穿設螺絲及二夾持螺絲；該夾筒上端垂直凹設有對應該邊緣結構部的一槽溝，該夾筒下端通過該萬向聯軸器結合在該第二升降單元的作動桿；該邊緣結構部置入該槽溝時，該穿設螺絲用於橫向穿過該槽溝，並用於穿過該邊緣結構部的橫向穿孔；該夾持螺絲鎖入該夾筒的一側，該夾持螺絲的端部伸入該槽溝，用於抵壓在該邊緣結構部的一面。

上述應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置中，該邊緣夾持模組包含一第二固定座，該第二固定座結合在該底座上，該第二升降單元結合在該第二固定座上。

上述應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置中，多數中間夾持模組，其固定的設置在對應該曲形板件外弧曲面的凸條結構部位置的該底座上，各該中間夾持模組具有一第三升降單元及一第二夾具，該第二夾具結合在該第三升降單元的作動桿，該第二夾具用於夾持在該曲形板件的外弧曲面上的凸條結構部。

上述應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置中，該第二夾具包含一固定顎、一活動顎、一萬向聯軸器及至少一螺栓；該固定顎下端通過該萬向聯軸器結合在該第三升降單元的作動桿，該固定顎上端凹設一夾口及一凹軌；該活動顎設置在該凹軌上，用於與該固定顎的夾口共同夾住該凸條結構部；該螺栓穿過該固定顎再螺合於該活動顎，使該螺栓帶動該活動顎。

上述應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置中，該中間夾持模組包含一第三固定座，該第三固定座結合在該底座上，該第三升降單元結合在該第三固定座上。

上述應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置中，該第四升降單元的作動桿及該支撐元件的軸心相垂直於該曲形板件的外弧曲面。

本發明主要應用在航太用渦扇發動機外殼構件的切削加工領域，其外殼構件通常為一曲形板件。使用時，將曲形板件置放在本發明的固定裝置上，再通過上述的下拉固定模組、邊緣夾持模組、中間夾持模組及支撐模組，對該曲形板件形成定位、夾持固定及反向支撐等作用力。特別是，通過各該模組的升降單元，能夠適應不同的切削加工程序，調整其對於該曲形板件的拉力與支撐力，進而克服加工過程中可能造成的加工變形因素。另外，通過各夾持模組中的萬向聯軸器設計，能使夾具更易於調整到夾持的部位，對該曲形板件進行夾持固定。因此，本發明能夠達到預防加工變形、快速安裝校正與更精密加工的功效。

茲依附圖實施例將本發明之結構特徵及其他之作用、目的詳細說明如下：

參閱圖1、圖2及圖3所示，本發明應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其係用於設置在工具機的加工平台上，固定住一曲形板件100的外弧曲面101以進行切削加工，其較佳的具體實施例包含一底座10、多數下拉固定模組20、多數邊緣夾持模組30、多數支撐模組40及多數中間夾持模組50，其中：

該底座10為一矩形板塊或其他構形，其用於固定在工具機的加工平台上，使該底座10作為多數下拉固定模組20、多數邊緣夾持模組30、多數支撐模組40及中間夾持模組50等構件的安裝平台，並且便於本發明整個固定裝置在加工平台上進行安裝與更換。

圖3、圖4及圖6、圖7所示，該多數下拉固定模組20係用於定位及下拉固定要被加工的曲形板件100，其具體的實施成四個，並分別固定的設置在該底座10上。各該下拉固定模組20具有一下拉式夾具21及一螺栓固定柱22，該下拉式夾具21較佳的為現有的一種圓錐式下拉式夾具；該螺栓固定柱22係從屬於該下拉式夾具21的現有專用配件，其下端垂直穿入該下拉式夾具21的內部，並能通過該下拉式夾具21的夾緊動作產生被下拉的作用力，而其上端用於垂直螺設於該曲形板件100的螺孔103中。其中，各該下拉固定模組20底部實施有一第一固定座23，將該第一固定座23通過螺絲結合在該底座10上，再將該下拉式夾具21結合在該第一固定座23上。本發明之下拉固定模組20通過該螺栓固定柱22上端先螺合在曲形板件100底部的螺孔103，該螺孔103為曲形板件100原設計上所有的孔，再使該螺栓固定柱22下端穿入該下拉式夾具21內部，然後透過該下拉式夾具21的夾力帶動該螺栓固定柱22下降，進而將曲形板件100固定在該下拉式夾具21上端。

參閱圖2至4所示，該多數邊緣夾持模組30係用於固定住該曲形板件100兩端的邊緣結構部104，其具體的實施為四個，並固定的設置在對應該曲形板件100邊緣結構部104位置的該底座10上。再閱圖8及圖9所示，各該邊緣夾持模組30具有一第二升降單元31及一第一夾具32，第二升降單元31為現有技術的油壓缸、氣壓缸或電動缸；該第一夾具32結合在該第二升降單元31的作動桿上，使該第一夾具32用於夾持在該曲形板件100的邊緣結構部104。其中，該邊緣夾持模組30實施上更包含一第二固定座33，該第二固定座33通過螺絲固定結合在該底座10上，而該第二升降單元31則結合在該第二固定座33上。

再閱圖8及圖9所示，上述該第一夾具32具體的實施有一夾筒321、一萬向聯軸器322，一穿設螺絲323及二夾持螺絲324；該夾筒321上端垂直凹設有對應該邊緣結構部104的一槽溝3211，該夾筒321下端通過該萬向聯軸器322結合在該第二升降單元31的作動桿；當該曲形板件100的邊緣結構部104置入該槽溝3211時，該穿設螺絲323用於橫向穿過該槽溝3211，並用於穿過該邊緣結構部104的橫向穿孔105；而該夾持螺絲324係鎖入該夾筒321的一側，使該夾持螺絲324的端部伸入該槽溝3211，進而抵壓在該邊緣結構部104的一面，產生夾持固定邊緣結構部104的作用。

參閱圖2至4所示，該多數支撐模組40係用於工具機的刀具對該曲形板件100進行切削加工時，能夠以設定的力量支撐在該曲形板件100的外弧曲面101。其較佳的實施例視該外弧曲面101的曲度及形狀，將該多數支撐模組40間隔排列固定在該底座10上。再閱圖12及圖13所示，各該支撐模組40實施有一支撐座41，該支撐座41上具有一斜面411，在斜面411設有至少一第四升降單元42。各該第四升降單元42同樣為油壓缸、氣壓缸或電動缸，其作動桿上端結合一支撐元件43，使該第四升降單元42能夠帶動該支撐元件43上升，進而頂持於該曲形板件100下方的外弧曲面101。藉由下方頂持的作用力，能在工具機切削加工該曲形板件100上方的內弧曲面102時，預防下壓力所造成的加工變形。本發明並通過該支撐座41與斜面411的設計，使第四升降單元42的安裝角度驅近於支撐元件43的軸心垂直於外弧曲面101，以形成正確的支撐作用。

參閱圖2至4所示，本發明較佳實施例更包含多數中間夾持模組50，其固定的設置在對應該曲形板件100外弧曲面101的凸條結構部106位置的該底座10上，使中間夾持模組50用於夾持於該外弧曲面101上的凸條結構部106，對該曲形板件100具有更穩定的夾持作用。再參閱圖10及圖11所示，各該中間夾持模組50具有一第三升降單元51及一第二夾具52，第三升降單元51為現有技術中的油壓缸、氣壓缸或電動缸，第二夾具52結合在該第三升降單元51的作動桿上，通過該第二夾具52用於夾持在該凸條結構部106。其中，該第二夾具52具體的實施一固定顎521、一活動顎522、一萬向聯軸器523及至少一螺栓524；該固定顎521下端通過該萬向聯軸器523結合在該第三升降單元51的作動桿，該固定顎521上端凹設一夾口5211及一凹軌5212；該活動顎522設置在該凹軌5212上，用於與該固定顎521的夾口5211共同夾住該凸條結構部106；該螺栓524穿過該固定顎521再螺合於該活動顎522，使該螺栓524能夠帶動該活動顎522產生夾緊及鬆開的移動功能。又，該中間夾持模組50可再實施第三固定座53，該第三固定座53結合在該底座10上，而該第三升降單元51則結合在該第三固定座53上。

本發明使用時，通過該底座10固定在多軸綜合加工機等工具機的加工平台上，再將航太用的渦扇發動機外殼的一曲形板件100置放在本發明的固定裝置上(如圖1、圖4及圖5所示)。透過上述該多數下拉固定模組20的下拉式夾具21，帶動螺栓固定柱22下降以固定該曲形板件100(如圖4及圖7所示)。再將各該邊緣夾持模組30的第一夾具32以上述結構固定住曲形板件100的邊緣結構部104(如圖9所示)，並通過其第二升降單元31調整其固定邊緣結構部104的力量。該多數支撐模組40則通過其第四升降單元42推動支撐元件43頂持於曲形板件100的外弧曲面101(如圖13所示)，使曲形板件100產生相反於加工壓力的反作用力。而該中間夾持模組50分別透過其第二夾具52夾持在凸條結構部106(如圖4所示)，同樣透過其第三升降單元51調整其固定凸條結構部106的力量。本發明通過上述的定位及夾持固定技術，除了快速精準定位、夾持及支撐的功能之外，特別是各模組都具有油壓缸的構造，設定其對該曲形板件100的頂推及拉持等作用力，能夠適應各種切削加工條件作出相應的力量調整，並能夠避免切削加工時造成該曲形板件100加工變形。

綜上所述，本發明應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，已確具實用性與創作性，其技術手段之運用亦出於新穎無疑，且功效與設計目的誠然符合，已稱合理進步至明。為此，依法提出發明專利申請，惟懇請   鈞局惠予詳審，並賜准專利為禱，至感德便。

100:曲形板件

101:外弧曲面

102:內弧曲面

103:螺孔

104:邊緣結構部

105:橫向穿孔

106:凸條結構部

10:底座

20:下拉固定模組

21:下拉式夾具

22:螺栓固定柱

23:第一固定座

30:邊緣夾持模組

31:第二升降單元

32:第一夾具

321:夾筒

3211:槽溝

322:萬向聯軸器

323:穿設螺絲

324:夾持螺絲

33:第二固定座

40:支撐模組

41:支撐座

411:斜面

42:第四升降單元

43:支撐元件

50:中間夾持模組

51:第三升降單元

52:第二夾具

521:固定顎

5211:夾口

5212:凹軌

522:活動顎

523:萬向聯軸器

524:螺栓

53:第三固定座

[圖1]為本發明固定裝置用於夾持固定曲形板件之組合示意圖。 [圖2]為本發明固定裝置用於夾持固定曲形板件之分解示意圖。 [圖3]為本發明固定裝置較佳實施例之俯視示意圖。 [圖4]為本發明固定裝置用於夾持固定曲形板件之前視示意圖。 [圖5]為本發明固定裝置用於夾持固定曲形板件之側視示意圖。 [圖6]為本發明下拉固定模組與曲形板件螺孔之立體示意圖。 [圖7]為本發明下拉固定模組穿入曲形板件螺孔之斷面示意圖。 [圖8]為本發明邊緣夾持模組較佳實施例之立體示意圖。 [圖9]為本發明邊緣夾持模組夾持邊緣結構部之斷面示意圖。 [圖10]為本發明中間夾持模組與曲形板件之凸條結構部之立體示意圖。 [圖11]為本發明中間夾持模組較佳實施例之分解示意圖。 [圖12]為本發明支撐模組較佳實施例之立體示意圖。 [圖13]為本發明支撐模組之支撐狀態示意圖。

100:曲形板件

102:內弧曲面

104:邊緣結構部

10:底座

20:下拉固定模組

30:邊緣夾持模組

31:第二升降單元

32:第一夾具

33:第二固定座

40:支撐模組

50:中間夾持模組

Claims (7)

1. 一種應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其用於設置在工具機的加工平台上，並用於固定住置放在其上方的一曲形板件，其包含：一底座，其用於固定在該加工平台上；多數下拉固定模組，其固定的設置在該底座上，其具有一下拉式夾具及一螺栓固定柱，該螺栓固定柱下端用於穿入該下拉式夾具的內部，該螺栓固定柱上端用於垂直螺設於該曲形板件的螺孔，通過該下拉式夾具帶動該螺栓固定柱下降以固定住該曲形板件；多數邊緣夾持模組，其固定的設置在對應該曲形板件邊緣的位置的該底座上，各該邊緣夾持模組具有一第二升降單元及一第一夾具，該第一夾具結合在該第二升降單元的作動桿，該第一夾具用於夾持在該曲形板件的邊緣結構部；多數支撐模組，其間隔排列固定在該底座上，各該支撐模組具有一支撐座，該支撐座上設有至少一第四升降單元，各該第四升降單元的作動桿上端結合一支撐元件，該第四升降單元帶動該支撐元件頂持於該曲形板件的外弧曲面；以及多數中間夾持模組，其固定的設置在對應該曲形板件外弧曲面的凸條結構部位置的該底座上，各該中間夾持模組具有一第三升降單元及一第二夾具，該第二夾具結合在該第三升降單元的作動桿，該第二夾具用於夾持在該曲形板件的外弧曲面上的凸條結構部。
2. 如請求項1所述的應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其中該下拉固定模組包含一第一固定座，該第一固定座結合在該底座上，該下拉式夾具結合在該第一固定座上。
3. 如請求項1所述的應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其中該第一夾具包含一夾筒、一萬向聯軸器，一穿設螺絲及二夾持螺絲；該夾筒上端垂直凹設有對應該邊緣結構部的一槽溝，該夾筒下端通過該萬向聯軸器結合在該第二升降單元的作動桿；該邊緣結構部置入該槽溝時，該穿設螺絲用於橫向穿過該槽溝，並用於穿過該邊緣結構部的橫向穿孔；該夾持螺絲鎖入該夾筒的一側，該夾持螺絲的端部伸入該槽溝，用於抵壓在該邊緣結構部的一面。
4. 如請求項3所述的應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其中該邊緣夾持模組包含一第二固定座，該第二固定座結合在該底座上，該第二升降單元結合在該第二固定座上。
5. 如請求項1所述的應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其中該第二夾具包含一固定顎、一活動顎、一萬向聯軸器及至少一螺栓；該固定顎下端通過該萬向聯軸器結合在該第三升降單元的作動桿，該固定顎上端凹設一夾口及一凹軌；該活動顎設置在該凹軌上，用於與該固定顎的夾口共同夾住該凸條結構部；該螺栓穿過該固定顎再螺合於該活動顎，使該螺栓帶動該活動顎。
6. 如請求項1所述的應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其中該中間夾持模組包含一第三固定座，該第三固定座結合在該底座上，該第三升降單元結合在該第三固定座上。
7. 如請求項1所述的應用於預防曲形工件加工變形之固定裝置，其中該第四升降單元的作動桿及該支撐元件的軸心相垂直於該曲形板件的外弧曲面。

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