CN109848740B - 一种夹件外圆型线高精度加工夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种夹件外圆型线高精度加工夹具，包括：卡盘，该卡盘中心处开通设有通口；及心轴；及拉棒，该拉棒由开口贯穿心轴设置，所述拉棒包括：棒体，和棒体固定件；及夹具固定件；以及固定螺钉，该固定螺钉贯穿固定孔与棒体固定件螺接；所述棒体固定件贯穿夹具固定件的通槽，通过固定螺钉将夹具固定件固定于棒体两端。本发明可以有效控制活塞在精车外圆过程中由于装夹力导致的变形，确保活塞受装夹力后长、短轴变形在一定范围内，保证加工精度，且夹具结构简单安全易操作；同时的，本发明使船用柴油机大直径活塞精加工时，能保证外圆型线精度，且夹具结构简单安全易操作。本方法科学实用、安全可靠、成本低廉便于推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及零件加工设备技术领域，尤其涉及一种夹件外圆型线高精度加工夹具。
背景技术
活塞是柴油机的关重零部件之一，与缸盖、缸套组成柴油机燃烧室，并通过活塞销与连杆相连接，将燃气爆发压力后活塞获得的直线运动转变为曲轴的旋转运动。为了能够在上述恶劣工况中正常工作，活塞外圆设计成非圆（近似椭圆）外形，可以将活塞工作时由热膨胀等因素产生的变形沿活塞销轴方向（短轴）扩展，使得其横截面变成标准圆柱状，更好地与汽缸壁贴合，一是保证导向功能，二是保证与汽缸壁的油隙起到润滑作用。因此，活塞外圆型线有严格的形位公差和尺寸要求，是其工作性能和使用寿命的必须条件。
活塞外圆截面为近似椭圆形，分长轴与短轴。由于短轴方向需支撑活塞销，该部位质量分布较多，导致活塞在裙部质量分布不均，但工作时，在热力状态下的变形后呈标准圆柱状。
活塞外圆型线是非常重要的参数，长轴与短轴公差极严，半径方向0.015mm，必须符合要求。否则，影响柴油机运行时会造成缸套异常磨损，将会引起柴油机使用时发生拉缸等的重大事故。
然而，在现有技术的加工夹具中，没有合适的夹具，要么在加工时装夹力施加于销孔底端，活塞裙部有变形，外圆尺寸超差；要么结构复杂，未能在现场执行。
因此，有必要提供一种夹件外圆型线高精度加工夹具，以解决上述问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种夹件外圆型线高精度加工夹具，科学实用、安全可靠、成本低廉便于推广使用。
本发明提供一种夹件外圆型线高精度加工夹具，包括：
卡盘，该卡盘中心处开通设有通口；及
心轴 1 ，该心轴 1 由通口贯穿所述卡盘，在所述心轴 1 侧面上开设有开口，所述心轴 1 一端上设置有凸止口，在使用时，夹具一端上设置有凹止口，所述凹止口与凸止口配合，将夹具固定于心轴 1 一端上；及
拉棒 2 ，该拉棒 2 由开口贯穿心轴 1 设置，所述拉棒 2 包括：
棒体 201 ，和
棒体固定件 202 ，所述棒体固定件 202 用于将夹具固定件 3 固定于其两端，在使用时不会转动，该棒体固定件 202 对称的设置于棒体 201 两端，在所述棒体固定件202 上还开通有固定孔 203 ，所述固定孔 203 贯穿设置有 固定螺钉 5 用于将；及夹具固定件 3 固定于棒体固定件 202 上，在这里需要说明的是，所述棒体 201 的外径大于夹具固定件 3 的通槽 301 内径，从而夹具固定件 3 被固定螺钉 5 、棒体 201 夹紧于棒体固定件 202上。
夹具固定件 3 ，该夹具固定件 3 上开通有贯穿其顶端、底端的通槽 301 ，所述通槽 301 内径贴合棒体固定件 202 外径设置，所述夹具固定件 3 至少有一侧面为平面；以及
固定螺钉 5 ，该固定螺钉 5 贯穿固定孔 203 与棒体固定件 202 螺接；
所述棒体固定件 202 贯穿夹具固定件 3 的通槽 301 ，通过固定螺钉 5 将夹具固定件 3 固定于棒体 201 两端。
可选的，所述夹具固定件 3 靠近心轴 1 的一面为平面。
可选的，所述棒体 201 为变径结构，自棒体 201 中心向两端延伸的方向上，棒体201 直径逐渐变大；
在所述棒体 201 中心处还设置有键槽 2011 ；
在所述心轴 1 的开口内还凸设有凸键，所述键槽 2011 与凸键配合，所述键槽2011 与凸键配合，从而使得夹具固定件 3 不在棒体 201 上转动。
进一步优选的，拉棒 2 上还同轴凸设有台阶 210 。
进一步优选的，所述棒体固定件 202 为矩形固定片，通槽 301 为矩形通槽，所述矩形通槽内径贴合矩形固定片外径设置。
与相关技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明可以有效控制活塞在精车外圆过程中由于装夹力导致的变形，确保活塞受装夹力后长、短轴变形在一定范围内，保证加工精度，且夹具结构简单安全易操作；同时的，本发明使船用柴油机大直径活塞精加工时，能保证外圆型线精度，且夹具结构简单安全易操作。本方法科学实用、安全可靠、成本低廉便于推广使用。
附图说明
图1为本发明的剖面图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的拉棒 2 正视结构示意图；
图4为本发明的拉棒 2 侧视结构示意图；
图5为本发明的夹具固定件 3 的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。
请参照图1、2，本发明的一种夹件外圆型线高精度加工夹具，包括：
卡盘，该卡盘中心处开通设有通口；及
心轴 1 ，该心轴 1 由通口贯穿所述卡盘，在所述心轴 1 侧面上开设有开口，所述心轴 1 一端上设置有凸止口，在使用时，夹具一端上设置有凹止口，所述凹止口与凸止口配合，将夹具固定于心轴 1 一端上；及
拉棒 2 ，该拉棒 2 由开口贯穿心轴 1 设置，所述拉棒 2 包括：
棒体 201 ，和
棒体固定件 202 ，所述棒体固定件 202 用于将夹具固定件 3 固定于其两端，在使用时不会转动，该棒体固定件 202 对称的设置于棒体 201 两端，在所述棒体固定件202 上还开通有固定孔 203 ，所述固定孔 203 贯穿设置有 固定螺钉 5 用于将；及夹具固定件 3 固定于棒体固定件 202 上，在这里需要说明的是，所述棒体 201 的外径大于夹具固定件 3 的通槽 301 内径，从而夹具固定件 3 被固定螺钉 5 、棒体 201 夹紧于棒体固定件 202上。
夹具固定件 3 ，该夹具固定件 3 上开通有贯穿其顶端、底端的通槽 301 ，所述通槽 301 内径贴合棒体固定件 202 外径设置，所述夹具固定件 3 至少有一侧面为平面；以及
固定螺钉 5 ，该固定螺钉 5 贯穿固定孔 203 与棒体固定件 202 螺接；
所述棒体固定件 202 贯穿夹具固定件 3 的通槽 301 ，通过固定螺钉 5 将夹具固定件 3 固定于棒体 201 两端。
实施例1
请参照图5，在本实施例中，所述夹具固定件 3 靠近心轴 1 的一面为平面。在使用时，两个夹具固定件 3 分别以面接触的方式准确施加压力在活塞销孔底端的两侧。
实施例2
在本实施例中，请参照图3、4，所述棒体 201 为变径结构，自棒体 201 中心向两端延伸的方向上，棒体 201 直径逐渐变大；
在所述棒体 201 中心处还设置有键槽 2011 ；
在所述心轴 1 的开口内还凸设有凸键，所述键槽 2011 与凸键配合，所述键槽2011 与凸键配合，从而使得夹具固定件 3 不在棒体 201 上转动。
拉棒 2 上还同轴凸设有台阶 210 ，设置有台阶210 可以防止拉棒 2 在安装时穿过心轴 1 造成不便。
所述棒体固定件 202 为矩形固定片，通槽 301 为矩形通槽，所述矩形通槽内径贴合矩形固定片外径设置。
下面将以船用柴油机大直径活塞外圆型线为例，对本发明作进一步的阐述。
本发明为了控制精车活塞外圆型线的装夹力，改变活塞销孔底端线接触集中受装夹力的方式，使装夹力以面接触的方式施加在销孔底部的两侧，改变了活塞受力状态，通过应力分析与验证，重新设计夹具，要求结构简单、安全、易操作，实现了活塞外圆型线精车时精度控制。
在安装夹具时：
首先，心轴1与车铣复合中心主轴端连接，装入活塞，活塞底部凹止口定位，然后用车铣复合中心尾座端的顶尖顶住活塞顶部中心孔，拉棒2从开口穿过心轴1与其连接，拉棒2的台阶210保证了它们的相对位置，键槽 2011 的作用是防止拉棒2在心轴1孔内转动。
其次，将一个夹具固定件3从拉棒2的下端向上套入，它们之间通槽301、棒体固定件202联接，防止转动。固定螺钉5锁紧于棒体固定件202下端的孔中。
再次，将另一个夹具固定件3从拉棒2的上端向下套入，同样结构，防止转动。固定螺钉5锁紧于棒体固定件202下端的孔中。
最后，开启机床拉紧心轴1，再通过拉棒2拉紧夹具固定件3，两个夹具固定件3分别以面接触的方式施加压力在活塞销孔底端的两侧，使活塞与夹具联接稳定，新的夹具设计保证了夹具固定件3以正确的位置压紧活塞。松开机床尾座顶尖，退至安全位置，开始加工。固定螺钉5锁紧于棒体固定件202两端的孔中，防止夹具固定件3在车削过程中甩出拉棒2，固定螺钉5方向与车削时离心力方向垂直，拉棒2材料强度远大于车削时离心力，安全可靠。
本发明通过夹具使用和加工验证，保证了精车活塞外圆型线的精度，达到防止变形目的，工艺稳定性好。实现了大型活塞精车外圆的可控精度加工，是一种新型的基于应力应变分析的精加工技术方法应用，解决了精车活塞外圆型线超差的问题，突破了柴油机大型活塞外圆型线的非圆精加工瓶颈。在行业内处于领先地位，该方法具有较广泛的应用领域和较好的推广价值。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (5)
1.一种夹件外圆型线高精度加工夹具，其特征在于，包括：
卡盘，该卡盘中心处开通设有通口；及
心轴（1），该心轴（1）由通口贯穿所述卡盘，在所述心轴（1）侧面上开设有开口，所述心轴（1）一端上设置有凸止口；及
拉棒（2），该拉棒（2）由开口贯穿心轴（1）设置，所述拉棒（2）包括：
棒体（201），和
棒体固定件（202），该棒体固定件（202）对称的设置于棒体（201）两端，在所述棒体固定件（202）上还开通有固定孔（203）；及
夹具固定件（3），该夹具固定件（3）上开通有贯穿其顶端、底端的通槽（301），所述通槽（301）内径贴合棒体固定件（202）外径设置，所述夹具固定件（3）至少有一侧面为平面；以及
固定螺钉（5），该固定螺钉（5）贯穿固定孔（203）与棒体固定件（202）螺接；
所述棒体固定件（202）贯穿夹具固定件（3）的通槽（301），通过固定螺钉（5）将夹具固定件（3）固定于棒体（201）两端。
2.如权利要求1所述的一种夹件外圆型线高精度加工夹具，其特征在于，所述夹具固定件（3）靠近心轴（1）的一面为平面。
3.如权利要求1所述的一种夹件外圆型线高精度加工夹具，其特征在于，所述棒体（201）为变径结构，自棒体（201）中心向两端延伸的方向上，棒体（201）直径逐渐变大；
在所述棒体（201）中心处还设置有键槽（2011）；
在所述心轴（1）的开口内还凸设有凸键，所述键槽（2011）与凸键配合。
4.如权利要求1-3任一所述的一种夹件外圆型线高精度加工夹具，其特征在于，拉棒（2）上还同轴凸设有台阶（210）。
5.如权利要求1-3任一所述的一种夹件外圆型线高精度加工夹具，其特征在于，所述棒体固定件（202）为矩形固定片，通槽（301）为矩形通槽，所述矩形通槽内径贴合矩形固定片外径设置。
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