薄壁變形零件的車削夾具及車削固定方法與流程

2023-05-08 04:31:11 2

本發明涉及航空發動機零件加工技術領域，特別地，涉及一種薄壁變形零件的車削夾具。此外，本發明還涉及一種包括上述薄壁變形零件的車削夾具的薄壁變形零件的車削固定方法。

背景技術：

航空發動機製造過程中經常需要加工一些精度要求很高的薄壁零件，但是零件自身的結構和厚度決定了零件的剛性較差，在加工過程中容易產生應力變形，給實際加工增加了較高的製造難度。同時零件在穩定處理等過程中，零件的尺寸、平面在熱處理退應力的作用下會發生變化，而且這個變化值具有隨機性，這造成了按傳統的車削夾具設計出的夾具定位元件其定位圓與零件定位部分之間存在大的間隙。加工過程中為防止零件鬆動，操作者一般會用力擰緊壓緊機構螺母，壓緊零件迫使零件端面與夾具支靠平面貼緊；用力壓緊零件面後支靠端面產生了彈性變形，從而使零件加工尺寸與圓度在工具機上測量合格而零件卸下後尺寸、圓度、平面度不一致甚至超差的問題。

技術實現要素：

本發明提供了一種薄壁變形零件的車削夾具及車削固定方法，以解決現有薄壁變形零件使用拼裝夾具，採用壓緊方式固定容易導致零件端面產生彈性變形，會造成加工的零件尺寸、圓度在工具機上測量合格，零件卸下後尺寸、圓度、平面度不一致甚至超差的技術問題。

根據本發明的一個方面，提供一種薄壁變形零件的車削夾具，包括用於承載待加工零件並裝配在工具機主軸上隨工具機主軸轉動的底座以及用於將待加工零件壓緊於底座上的壓緊機構，底座上設有多組偏心裝配於底座上用於通過旋轉以沿待加工零件徑向與產生應力變形後的待加工零件的定位面緊密接觸並通過鎖緊以對待加工零件形成徑向限定的偏心定位機構；多組偏心定位機構從至少三個方向對待加工零件進行轉動調節接觸和鎖緊固定。

進一步地，偏心定位機構包括用於旋轉調節並與待加工零件內圓定位面緊密接觸的調節接觸部以及用於將調節接觸部偏心裝配於底座上並進行轉動鎖止的轉動鎖緊件；調節接觸部上與待加工零件的接觸面為圓弧面。

進一步地，調節接觸部採用偏心裝配於底座上的偏心塊、偏心條、偏心板、偏心環中的一種。

進一步地，調節接觸部上與轉動鎖緊件連接的部位沉入底座中形成凸出旋轉部，以使得調節接觸部的受力直接傳導至底座，從而確保待加工零件的加工位置精度。

進一步地，調節接觸部與底座之間的轉角接觸部位均設置成為用於消除轉動過程中的應力集中的倒角構造和/或凹槽構造。

進一步地，底座的待加工零件的裝配面上開設有用於方便待加工零件裝配並限制待加工零件徑向活動範圍的限位圓槽。

進一步地，底座上開設有多個用於方便調節偏心定位機構並減輕底座自重的開窗，多個開窗沿底座的周向均勻布設。

進一步地，開窗與偏心定位機構一一對應布設，偏心定位機構處於開窗的可視範圍內。

進一步地，壓緊機構採用通過緊固件緊固於底座上的壓板。

根據本發明的另一方面，還提供了一種薄壁變形零件的車削固定方法，其包括上述薄壁變形零件的車削夾具，包括以下步驟：先將車削夾具安裝在工具機上，打表使得車削夾具中心與工具機中心重合，隨後固定車削夾具；然後在車削夾具上裝配待加工零件，待加工零件在車削夾具的限位圓槽的約束下活動，通過打表並調整待加工零件位置以保證待加工零件的中心與工具機的中心在同一條直線上，帶緊壓板從而固定待加工零件；然後分別旋轉調節處於不同方向的調節接觸部，使得調節接觸部的圓弧面與待加工零件的內圓定位面緊密接觸，消除調節接觸部的圓弧面與待加工零件的內圓定位面之間的定位間隙後擰緊調節接觸部上的轉動鎖緊件，再次緊固壓板，將待加工零件最終固定；最後打表待加工零件的外圓，確認是否達到工藝規程上所要求的跳動，不滿足要求則重複上述步驟繼續調整待加工零件位置，滿足要求即可開始校刀加工待加工零件。

本發明具有以下有益效果：

本發明薄壁變形零件的車削夾具，在原有底座上設置壓緊待加工零件的壓緊機構的基礎上，增設對待加工零件進行可調節的相互接觸，並且對待加工零件進行徑向限位、定位的偏心定位機構；通過偏心定位機構的旋轉調節而沿待加工零件的徑向與待加工零件的定位面進行緊密接觸，並通過鎖緊偏心定位機構的旋轉部分，以構成對待加工零件的徑向鎖緊定位；通過偏心定位機構從待加工零件的多個方位對待加工零件進行徑向限位，從而精確鎖定待加工零件的位置，有效防止待加工零件在加工過程中的位移，由於偏心定位機構並非垂直作用於薄壁零件的薄壁上，而改為作用於薄壁零件的徑向寬厚定位面上，從而能夠避免待加工零件卸下車削夾具後的彈性變形。採用壓緊機構軸向定位與偏心定位機構徑向定位相結合的立體固定定位方式，以降低對待加工零件軸向壓緊力的同時對待加工零件進行牢靠的固定定位，從而消減待加工零件在從車削夾具上拆卸後的彈性變形，保證待加工零件加工後的尺寸、圓度、平面度等精度，避免超差問題。

除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明優選實施例的薄壁變形零件的車削夾具的結構示意圖；

圖2是圖1的g-g剖視圖；

圖3是本發明優選實施例的偏心定位機構得受力示意圖。

圖例說明：

1、底座；101、限位圓槽；102、開窗；2、壓緊機構；201、緊固件；202、壓板；3、偏心定位機構；301、調節接觸部；3011、圓弧面；302、轉動鎖緊件；303、凸出旋轉部；4、待加工零件；5、倒角構造；6、凹槽構造。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實施。

圖1是本發明優選實施例的薄壁變形零件的車削夾具的結構示意圖；圖2是圖1的g-g剖視圖；圖3是本發明優選實施例的偏心定位機構得受力示意圖。

如圖1所示，本實施例的薄壁變形零件的車削夾具，包括用於承載待加工零件4並裝配在工具機主軸上隨工具機主軸轉動的底座1以及用於將待加工零件4壓緊於底座1上的壓緊機構2，底座1上設有多組偏心裝配於底座1上用於通過旋轉以沿待加工零件4徑向與產生應力變形後的待加工零件4的定位面緊密接觸並通過鎖緊以對待加工零件4形成徑向限定的偏心定位機構3；多組偏心定位機構3從至少三個方向對待加工零件4進行轉動調節接觸和鎖緊固定。本發明薄壁變形零件的車削夾具，在原有底座1上設置壓緊待加工零件4的壓緊機構2的基礎上，增設對待加工零件4進行可調節的相互接觸，並且對待加工零件4進行徑向限位、定位的偏心定位機構3；通過偏心定位機構3的旋轉調節而沿待加工零件4的徑向與待加工零件4的定位面進行緊密接觸，並通過鎖緊偏心定位機構3的旋轉部分，以構成對待加工零件4的徑向鎖緊定位；通過偏心定位機構3從待加工零件4的多個方位對待加工零件4進行徑向限位，從而精確鎖定待加工零件4的位置，有效防止待加工零件4在加工過程中的位移，由於偏心定位機構3並非垂直作用於薄壁零件的薄壁上，而改為作用於薄壁零件的徑向寬厚定位面上，從而能夠避免待加工零件4卸下車削夾具後的彈性變形。採用壓緊機構2軸向定位與偏心定位機構3徑向定位相結合的立體固定定位方式，以降低對待加工零件4軸向壓緊力的同時對待加工零件4進行牢靠的固定定位，從而消減待加工零件4在從車削夾具上拆卸後的彈性變形，保證待加工零件4加工後的尺寸、圓度、平面度等精度，避免超差問題。多組偏心定位機構3從至少三個方向對待加工零件4進行轉動調節接觸和鎖緊固定，其中「至少三個方向」是指在對待加工零件4的至少三個徑向方向上，即指偏心定位機構3在至少在三個不同線的點部位置對待加工零件4進行轉動調節接觸和鎖緊固定。可選地，多組偏心定位機構3均處於待加工零件4的外周面位置。可選地，多組偏心定位機構3均處於待加工零件4的內周面位置。可選地，多組偏心定位機構3中，部分偏心定位機構3處於待加工零件4的外周面位置，部分偏心定位機構3處於待加工零件4的內周面位置。

如圖1和圖2所示，本實施例中，偏心定位機構3包括用於旋轉調節並與待加工零件4內圓定位面緊密接觸的調節接觸部301以及用於將調節接觸部301偏心裝配於底座1上並進行轉動鎖止的轉動鎖緊件302。調節接觸部301上與待加工零件4的接觸面為圓弧面3011。

如圖1和圖2所示，本實施例中，調節接觸部301採用偏心裝配於底座1上的偏心塊、偏心條、偏心板、偏心環中的一種。可以根據待加工零件與車削夾具之間的空間，選擇不同的調節接觸部301，以對待加工零件進行固定定位的同時不對待加工零件的裝夾構成阻礙。

如圖1和圖2所示，本實施例中，調節接觸部301上與轉動鎖緊件302連接的部位沉入底座1中形成凸出旋轉部303，以使得調節接觸部301的受力直接傳導至底座1，從而確保待加工零件4的加工位置精度。

如圖2所示，本實施例中，調節接觸部301與底座1之間的轉角接觸部位均設置成為用於消除轉動過程中的應力集中的倒角構造5和/或凹槽構造6。

如圖1所示，本實施例中，底座1的待加工零件4的裝配面上開設有用於方便待加工零件4裝配並限制待加工零件4徑向活動範圍的限位圓槽101。

如圖1所示，本實施例中，底座1上開設有多個用於方便調節偏心定位機構3並減輕底座1自重的開窗102。多個開窗102沿底座1的周向均勻布設。方便對偏心定位機構3的轉動調節以及轉動鎖止操作。

如圖1所示，本實施例中，開窗102與偏心定位機構3一一對應布設。偏心定位機構3處於開窗102的可視範圍內。方便對偏心定位機構3的轉動調節以及轉動鎖止操作。方便對每一個偏心定位機構3的檢修維護。

如圖1所示，本實施例中，壓緊機構2採用通過緊固件201緊固於底座1上的壓板202。

本實施例的薄壁變形零件的車削固定方法，採用上述薄壁變形零件的車削夾具，包括以下步驟：先將車削夾具安裝在工具機上，打表使得車削夾具中心與工具機中心重合，隨後固定車削夾具；然後在車削夾具上裝配待加工零件4，待加工零件4在車削夾具的限位圓槽101的約束下活動，通過打表並調整待加工零件4位置以保證待加工零件4的中心與工具機的中心在同一條直線上，帶緊壓板202從而固定待加工零件4；然後分別旋轉調節處於不同方向的調節接觸部301，使得調節接觸部301的圓弧面3011與待加工零件4的內圓定位面緊密接觸，消除調節接觸部301的圓弧面3011與待加工零件4的內圓定位面之間的定位間隙後擰緊調節接觸部301上的轉動鎖緊件302，再次緊固壓板202，將待加工零件4最終固定；最後打表待加工零件4的外圓，確認是否達到工藝規程上所要求的跳動，不滿足要求則重複上述步驟繼續調整待加工零件4位置，滿足要求即可開始校刀加工待加工零件4。

實施時，提供一種薄壁變形零件的車削夾具，採用偏心定位機構3使待加工零件在徑向有承受切削力的作用，這樣可以減少軸向壓緊力，防止待加工零件4端面產生彈性變形，使待加工零件4加工尺寸、圓度、平面度在工具機上測量合格與零件卸下後尺寸、圓度、平面度相一致，確保薄壁零件的加工質量。

在底座1的定位圓的支靠面上添加至少三個可以手動偏轉的長條圓弧面(偏心定位機構3的調節接觸部301)，長條端面(偏心定位機構3的調節接觸部301)沉入定位底座(底座1)中，使得長條端面(偏心定位機構3的調節接觸部301)的圓弧面的受力能直接傳導到定位底座(底座1)上。

偏心定位機構3的工作原理，如下：

如圖3所示，待加工零件4隨車床主軸順時針轉動，刀具與待加工零件4接觸時會給待加工零件4(圖中雙點畫線)一個切削力(f1)，切削力(f1)可分解為兩個分力(f2、f3)。f3與待加工零件4外圓相切，形成一個去表面材料的切削力f3。分力f2會迫使待加工零件4產生移動，這不利於待加工零件4的加工。增加偏心定位機構3後，長條圓弧塊(調節接觸部301)與待加工零件4內圓接觸，並將分力f2直接傳導至底座1(旋轉)。底座1通過與偏心塊(調節接觸部301)圓弧接觸產生一個抵抗力f4，f4可以分解為兩個分力(如圖f2反，f3反)來抵抗車削力。與此同時，主壓板組(壓緊機構2)也會與待加工零件4接觸，由壓緊摩擦力來抵抗車削力。相對於傳統夾具靠壓板與零件之間壓緊產生的摩擦力來抵抗分力f2，本發明採用全新的偏心定位機構3具有抵抗車削力的優勢。從而可以減輕主壓板組(壓緊機構2)的壓緊力，減小待加工零件4的彈性變形，提高待加工零件4的加工質量。

本發明車削夾具的操作步驟，具體如下：

先將車削夾具安裝在工具機上，打表使得車削夾具中心與工具機中心重合，隨後固定好車削夾具。然後往車削夾具上裝上待加工零件4，待加工零件4在車削夾具定位圓的約束下可活動範圍不大，通過打表反覆敲擊調整即可保證待加工零件4的中心與工具機的中心在同一條直線上，稍微帶緊壓板從而固定好待加工零件4。然後旋轉長方形轉條(調節接觸部301，可配扭力扳手來控制好力度)，將長條圓弧面(圓弧面3011)與待加工零件4定位面緊密接觸(三點接觸完全定位)，消除定位間隙後擰緊其附帶的螺栓，再次擰緊壓板202，將待加工零件4最終固定好。最後打表待加工零件4的外圓，確認是否達到工藝規程上所要求的跳動。滿足要求即可開始校刀加工。

本發明車削夾具，能補償零件熱處理產生的端面變形，尺寸變化大的問題。為以後的夾具修理提供可行性參考即通過加偏心機構解決夾具定位部分(磨損大到無法直接修理原夾具定位元件問題)，達到廢物利用，節約生產成本。

本發明薄壁變形零件的車削夾具的有益效果：

1、採用不同的夾具加工薄壁零件的平面度前後對比：

表1平面度前後加工的對比

2、採用不同的夾具加工薄壁零件的圓度前後對比：

表2圓度前後加工的對比

通過上述統計數據得出採用偏心機構後，零件加工出來的平面度、圓度明顯改善，滿足加工技術要求。通過創新設計後的夾具使用解決了之前薄壁零件加工時尺寸與圓度在工具機上測量合格而零件卸下後尺寸、圓度、平面度不一致甚至超差的問題。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。