用於環形零件機加工的夾具的製作方法

2023-09-21 22:11:00

本實用新型涉及零件機加工技術領域，特別是涉及一種用於環形零件機加工的夾具。

背景技術：

環形零件即為外形呈筒狀的零件，為滿足裝配需要，這些零件的端面往往需要進一步的機加工，如為完成環形零件與端蓋的螺栓連接，往往需要在環形零件的端面上進行內螺紋孔鑽孔加工、為使得環形零件與端蓋之間具有良好的密封性能，往往需要對環形零件的端面進行表面打磨處理。

在對環形零件的端面進行加工之間，需要採用夾持裝置完成環形零件的固定，現有技術中車床上採用的夾持裝置可為三爪卡盤等，鑽床、磨床上採用的夾持裝置可為壓塊等。但針對為薄殼零件的環形零件，如多級泵的泵殼，在對起端面進行加工時，現有技術中的夾持裝置在對環形零件進行固定時，可能會因為環形零件的局部應力過大導致環形零件變形。

技術實現要素：

本實用新型提供了一種用於環形零件機加工的夾具，本夾具在不破壞環形零件原有尺寸或形狀的前提下，能夠有效解決機加工過程中對環形零件有效固定的問題。

本實用新型提供的用於環形零件機加工的夾具通過以下技術要點來解決問題：用於環形零件機加工的夾具，包括底座、壓緊件、固定於底座上的立柱、套設於立柱上的彈性環；

所述彈性環的外形呈一端直徑大於另一端直徑的同心異徑管狀，且彈性環的側面上還設置有缺口，所述缺口由彈性環的一端延伸至彈性環的另一端；

所述壓緊件用於向彈性環的端面施加沿著彈性環軸線方向的壓應力。

具體的，本夾具在使用時，為環形零件的工件套設在彈性環的外側，以上彈性環通過其上的中心孔穿設於立柱上，以上壓緊件用於向彈性環的端面施加沿著彈性環軸線方向的壓應力。這樣，在以上壓應力下，由於彈性環的側面具有缺口，彈性環在發生彈性變形的過程中其大端向外擴張與工件的內壁面接觸，這樣，彈性環大端的側面與工件的內壁面面接觸或線接觸，面接觸或線接觸處的正壓力實現工件在本夾具上的固定。

以上固定方案中，由於彈性環擴張的過程中除大端側面處缺口處外，均會對工件內壁周向方向上的各點產生壓應力，故可有效避免因為薄殼環形零件局部受力過大而影響薄殼環形零件的形狀及各向尺寸，不僅利於加工精度，同時本夾具還具有裝夾效率高的優勢。

以上彈性環可採用在碟形彈簧的側面切一條缺口製得，即以上缺口貫穿碟形彈簧的兩端，缺口的寬度視碟形彈簧的尺寸而定，如設置為由碟形彈簧的小端至大端，缺口的寬度逐漸增加，小端處的缺口寬度為碟形彈簧小端周長的十分之一，大端處的缺口寬度為碟形彈簧大端周長的十分之一。以上壓緊件可採用螺紋連接於立柱上的壓緊螺帽。以上設置有缺口的碟形彈簧相較於完整的碟形彈簧，在相應的壓應力下，大端外側可擴展的位移更大，即同一彈性環能夠適用的工件內徑數值範圍更為寬泛。

更進一步的技術方案為：

為便於根據不同長度的工件或對工件約束位置、約束方式的改變，更換不同長度的立柱，所述立柱的下端與底座螺紋連接，還包括與立柱下端螺紋連接的螺帽，所述彈性環設置於螺帽的外側。以上螺帽用於立柱在底座上的鎖緊，同時本案還具有加工製造、裝配方便的特點。進一步的，亦可在螺帽與彈性環之間設置墊片，以將彈性環抬升至適應的高度。

作為一種在工件內壁周向上，工件內壁受力更為均勻、彈性環與工件內壁接觸面積更大的實現方案，所述彈性環不止一個，且彈性環在立柱上依次疊加，各彈性環的缺口相互之間的位置關係呈環狀均布。

作為一種在彈性環的端面周向上，壓緊件對彈性環端面各點壓應力更為均勻的技術方案，還包括套設於立柱上的墊片，所述彈性環位於墊片與底座之間，所述壓緊件設置於墊片的上側，壓緊件用於向墊片的上表面施加壓應力，墊片的下表面與彈性環的端面接觸。本方案中，彈性環端面周向上各點受壓緊件壓應力更為均勻時，可使得彈性環產生更均勻的彈性變形。

為使得本夾具能夠在工件受彈性環壓應力之前，對工件的位置提供預約束，以避免彈性環在變形初始狀態下局部與工件接觸，造成工件的中心位置偏移，還包括設置於底座上的第一固定部，所述第一固定部用於工件在底座上位置的預約束。

作為第一固定部的一種具體實現方式，所述第一固定部包括多個預約束分部，多個預約束分部環形均布於立柱的四周，各預約束分部均包括第一螺栓及第二螺栓，所述第一螺栓與底座螺紋連接，各第一螺栓上均設置有內螺紋孔，對應的第二螺栓通過所述內螺紋孔與第一螺栓螺紋連接，且第一螺栓的端部均朝向工件。本實現方式結構簡單，能夠適用於不同直徑的工件初始位置固定。作為本領域技術人員，以上第一固定部也可設置為位於底座上端面上的環形槽，即環形槽的外形與工件的端面外形相適應，初始狀態下工件的端面嵌入所述環形槽中。

為便於將工件抬升至適應加工的位置，還包括置放於底座上表面上的墊塊，所述墊塊呈環狀，立柱位於墊塊的中央。以上墊塊的實現形式便於根據加工需要，更換具有不同內外、徑和/或高度的墊塊。

本實用新型具有以下有益效果：

本夾具在使用時，為環形零件的工件套設在彈性環的外側，以上彈性環通過其上的中心孔穿設於立柱上，以上壓緊件用於向彈性環的端面施加沿著彈性環軸線方向的壓應力。這樣，在以上壓應力下，由於彈性環的側面具有缺口，彈性環在發生彈性變形的過程中其大端向外擴張與工件的內壁面接觸，這樣，彈性環大端的側面與工件的內壁面面接觸或線接觸，面接觸或線接觸處的正壓力實現工件在本夾具上的固定。

以上固定方案中，由於彈性環擴張的過程中除大端側面處缺口處外，均會對工件內壁周向方向上的各點產生壓應力，故可有效避免因為薄殼環形零件局部受力過大而影響薄殼環形零件的形狀及各向尺寸，不僅利於加工精度，同時本夾具還具有裝夾效率高的優勢。

附圖說明

圖1是本實用新型所述的用於環形零件機加工的夾具一個具體實施例的結構剖視圖；

圖2是本實用新型所述的用於環形零件機加工的夾具一個具體實施例中，彈性環的結構示意圖。

圖中的附圖標記依次為：1-底座，2-第一固定部，3-工件，4-立柱，5-壓緊件，6-墊塊，7-墊片，8-螺帽，9-彈性環，91-缺口。

具體實施方式

下面結合實施例對本實用新型作進一步的詳細說明，但是本實用新型的結構不僅限於以下實施例。

實施例1：

如圖1和圖2所示，用於環形零件機加工的夾具，包括底座1、壓緊件5、固定於底座1上的立柱4、套設於立柱4上的彈性環9；

所述彈性環9的外形呈一端直徑大於另一端直徑的同心異徑管狀，且彈性環9的側面上還設置有缺口91，所述缺口91由彈性環9的一端延伸至彈性環9的另一端；

所述壓緊件5用於向彈性環9的端面施加沿著彈性環9軸線方向的壓應力。

具體的，本夾具在使用時，為環形零件的工件3套設在彈性環9的外側，以上彈性環9通過其上的中心孔穿設於立柱4上，以上壓緊件5用於向彈性環9的端面施加沿著彈性環9軸線方向的壓應力。這樣，在以上壓應力下，由於彈性環9的側面具有缺口91，彈性環9在發生彈性變形的過程中其大端向外擴張與工件3的內壁面接觸，這樣，彈性環9大端的側面與工件3的內壁面面接觸或線接觸，面接觸或線接觸處的正壓力實現工件3在本夾具上的固定。

以上固定方案中，由於彈性環9擴張的過程中除大端側面處缺口91處外，均會對工件3內壁周向方向上的各點產生壓應力，故可有效避免因為薄殼環形零件局部受力過大而影響薄殼環形零件的形狀及各向尺寸，不僅利於加工精度，同時本夾具還具有裝夾效率高的優勢。

以上彈性環9可採用在碟形彈簧的側面切一條缺口91製得，即以上缺口91貫穿碟形彈簧的兩端，缺口91的寬度視碟形彈簧的尺寸而定，如設置為由碟形彈簧的小端至大端，缺口91的寬度逐漸增加，小端處的缺口91寬度為碟形彈簧小端周長的十分之一，大端處的缺口91寬度為碟形彈簧大端周長的十分之一。以上壓緊件5可採用螺紋連接於立柱4上的壓緊螺帽。以上設置有缺口91的碟形彈簧相較於完整的碟形彈簧，在相應的壓應力下，大端外側可擴展的位移更大，即同一彈性環9能夠適用的工件3內徑數值範圍更為寬泛。

實施例2：

如圖1和圖2所示，本實施例在實施例1的基礎上作進一步限定：為便於根據不同長度的工件3或對工件3約束位置、約束方式的改變，更換不同長度的立柱4，所述立柱4的下端與底座1螺紋連接，還包括與立柱4下端螺紋連接的螺帽8，所述彈性環9設置於螺帽8的外側。以上螺帽8用於立柱4在底座1上的鎖緊，同時本案還具有加工製造、裝配方便的特點。進一步的，亦可在螺帽8與彈性環9之間設置墊片7，以將彈性環9抬升至適應的高度。

作為一種在工件3內壁周向上，工件3內壁受力更為均勻、彈性環9與工件3內壁接觸面積更大的實現方案，所述彈性環9不止一個，且彈性環9在立柱4上依次疊加，各彈性環9的缺口91相互之間的位置關係呈環狀均布。

作為一種在彈性環9的端面周向上，壓緊件5對彈性環9端面各點壓應力更為均勻的技術方案，還包括套設於立柱4上的墊片7，所述彈性環9位於墊片7與底座1之間，所述壓緊件5設置於墊片7的上側，壓緊件5用於向墊片7的上表面施加壓應力，墊片7的下表面與彈性環9的端面接觸。本方案中，彈性環9端面周向上各點受壓緊件5壓應力更為均勻時，可使得彈性環9產生更均勻的彈性變形。

實施例3：

如圖1和圖2所示，本實施例在以上任意一個實施例提供的任意一個技術方案的基礎上對本案作進一步限定，為使得本夾具能夠在工件3受彈性環9壓應力之前，對工件3的位置提供預約束，以避免彈性環9在變形初始狀態下局部與工件3接觸，造成工件3的中心位置偏移，還包括設置於底座1上的第一固定部2，所述第一固定部2用於工件3在底座1上位置的預約束。

作為第一固定部2的一種具體實現方式，所述第一固定部2包括多個預約束分部，多個預約束分部環形均布於立柱4的四周，各預約束分部均包括第一螺栓及第二螺栓，所述第一螺栓與底座1螺紋連接，各第一螺栓上均設置有內螺紋孔，對應的第二螺栓通過所述內螺紋孔與第一螺栓螺紋連接，且第一螺栓的端部均朝向工件3。本實現方式結構簡單，能夠適用於不同直徑的工件3初始位置固定。作為本領域技術人員，以上第一固定部2也可設置為位於底座1上端面上的環形槽，即環形槽的外形與工件3的端面外形相適應，初始狀態下工件3的端面嵌入所述環形槽中。

為便於將工件3抬升至適應加工的位置，還包括置放於底座1上表面上的墊塊6，所述墊塊6呈環狀，立柱4位於墊塊6的中央。以上墊塊6的實現形式便於根據加工需要，更換具有不同內外、徑和/或高度的墊塊6。

以上內容是結合具體的優選實施方式對本實用新型作的進一步詳細說明，不能認定本實用新型的具體實施方式只局限於這些說明。對於本實用新型所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型的技術方案下得出的其他實施方式，均應包含在本實用新型的保護範圍內。