CN113579816B - 作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置 - Google Patents

作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置 Download PDF

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Abstract

作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，包括：定位组件、大端夹紧机构组件、小端夹紧机构组件和压套。定位组件上用于放置作动筒，作动筒的轴线与定位组件的轴线重合；大端夹紧机构组件固定安装在定位组件上，用于压装作动筒大端的翻边；多个大端夹紧机构组件周向均布；压套套装在作动筒的小端上，小端夹紧机构组件固定安装在定位组件上，用于压装压套的端面使作动筒相对定位组件之间的保持固定不动。本装置很好地解决了加工颤振问题，提高了装夹刚性，零件合格率显著提升，彻底解决了作动筒密封环槽与主孔圆跳动超差和粗糙度精度较低的生产难题。

Description

作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置
技术领域
本发明涉及作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，特别是一种芯轴压套组合装夹装置。
背景技术
作动筒是伺服机构核心零件之一，广泛运用于长征系列运载火箭中。作动筒(图1)主要特征是空心薄壁，长度较长，且其中一端包含较多的环槽和内孔。作动筒密封环槽在实际加工中会发生颤振，出现部分零件的密封环槽与基准A(主孔)圆跳动超差和粗糙度精度较低的情况，造成零件返修或报废。同时颤振发生会缩短刀具和机床使用寿命。目前环槽加工由车削工艺进行，以主孔为基准，穿芯轴压作动筒大端，车削小端环槽、内孔和外圆。作动筒材料为0Cr17Ni4Cu4Nb，密度大，质量大，只靠穿芯轴和压板压作动筒大端，造成小端刚性较差，主轴旋转时小端颤振，切削后环槽存在颤纹且对主孔圆跳动误差较大，大部分零件不满足图纸要求，产品报废率很高。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出了作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，本装置很好地解决了加工颤振问题，提高了装夹刚性，零件合格率显著提升，彻底解决了作动筒密封环槽与主孔圆跳动超差和粗糙度精度较低的生产难题。与原来加工方式相比，一次加工零件即合格，减少返修频率，有效地缩短了零件加工周期，提高了生产效率。同时加工颤振减小变相提高刀具及机床的使用寿命。
本发明的技术方案是：
作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，包括：定位组件、大端夹紧机构组件、小端夹紧机构组件和压套；
定位组件上用于放置作动筒，作动筒的轴线与定位组件的轴线重合；
大端夹紧机构组件固定安装在定位组件上，用于压装作动筒大端的翻边；多个大端夹紧机构组件周向均布；
压套套装在作动筒的小端上，小端夹紧机构组件固定安装在定位组件上，用于压装压套的端面使作动筒相对定位组件之间的保持固定不动。
可选地，定位组件，包括：芯轴和花盘；
芯轴固定安装在安装在花盘上；
芯轴用于使作动筒的轴线与花盘的轴线重合。
可选地，芯轴为阶梯轴结构，芯轴的小端***花盘的中心孔，芯轴的小端与花盘的中心孔过盈配合。
可选地，芯轴的大端与作动筒大端的通孔间隙配合。
可选地，大端夹紧机构组件，包括：压板、第一螺杆、第一支撑杆；
第一螺杆的一端和花盘螺纹连接，
压板上加工有螺纹孔和腰形孔；
第一螺杆的另一端穿过压板的腰形孔后连接螺母；
第一支撑杆的一端加工有螺纹，第一支撑杆的另一端加工有方台，第一支撑杆的方台顶靠在花盘上，第一支撑杆的一端穿过压板的螺纹孔后与螺母连接；
压板的下端面压靠在作动筒大端的翻边上，通过调节第一支撑杆、第一螺杆使压板压紧作动筒大端的翻边。
可选地，压套为筒状结构；压套的上端面加工有周向均布的凹槽。
可选地，压套端面的通孔与作动筒小端配合。
可选地，压套的内壁与作动筒小端间隙配合。
可选地，小端夹紧机构组件，包括：垫铁、压板、第三螺杆、直角压板、螺母和第二支撑杆；
垫铁固定安装在花盘上；
压板上加工有腰形孔和螺纹孔；
第二支撑杆的一端连接直角压板，第二支撑杆的另一端连接压板上的螺纹孔；
第三螺杆的一端穿过压板上的腰形孔后和垫铁螺纹连接；
直角压板上加工有腰形孔，第三螺杆的另一端穿过直角压板上的腰形孔后与螺母连接；
直角压板的自由端结构与压套的凹槽配合，通过压套压靠作动筒的小端。
可选地，小端夹紧机构组件，还包括：第二螺杆和螺母；
垫铁通过第二螺杆和螺母固定安装在花盘上。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
1)本装置使得作动筒两端均能夹紧，提高装夹刚性，避免加工颤振，大幅提高产品合格率和加工效率。
2)本发明通过设计压套，使得小端便于装夹，且夹紧力较均匀分布在压套上，压套端面与作动筒小端外圆端面相平，保证车削小端外圆时可以车到端部，达到图纸要求。
3)本发明直角压板与螺杆、支撑杆配合使用，便于调节装夹高度，可以满足不同规格作动筒加工。
4)本装置装夹及拆卸较为简便，且最大程度选用已存在通用夹具零件，节约工装成本。
5)本装置通过花盘与芯轴组合定位装夹，避免“一件一找正”节约大量的“找正时间”，提高生产效率。
6)本发明通过夹具装夹，减小加工颤振，变相提高刀具及机床使用寿命。
附图说明
图1为本发明作动筒结构简图；
图2为本发明装置组成示意图；
图3为本发明定位部分结构简图；
图4为本发明大端夹紧机构结构简图；
图5为本发明大端夹紧机构结构简图；
图6为本发明压套结构简图；
图7为本发明芯轴结构简图；
图8为本发明花盘结构简图。
具体实施方式
本发明作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，包括：定位组件100、大端夹紧机构组件200、小端夹紧机构组件300和压套400。定位组件100上用于放置作动筒，作动筒的轴线与定位组件100的轴线重合；作动筒如图1所示。大端夹紧机构组件200固定安装在定位组件100上，用于压装作动筒大端的翻边；多个大端夹紧机构组件200周向均布；压套400套装在作动筒的小端上，小端夹紧机构组件300固定安装在定位组件100上，用于压装压套400的端面使作动筒相对定位组件100之间的保持固定不动。
定位组件100，包括：芯轴101和花盘102；如图7、8所示。芯轴101固定安装在安装在花盘102上；芯轴101用于使作动筒的轴线与花盘102的轴线重合。芯轴101为阶梯轴结构，芯轴101的小端***花盘102的中心孔，芯轴101的小端与花盘102的中心孔过盈配合。芯轴101的大端与作动筒大端的通孔间隙配合。
大端夹紧机构组件200，包括：压板201、第一螺杆202、第一支撑杆204。第一螺杆202的一端和花盘102螺纹连接，压板201上加工有螺纹孔和腰形孔；第一螺杆202的另一端穿过压板201的腰形孔后连接螺母；第一支撑杆204的一端加工有螺纹，第一支撑杆204的另一端加工有方台，第一支撑杆204的方台顶靠在花盘102上，第一支撑杆204的一端穿过压板201的螺纹孔后与螺母连接。压板201的下端面压靠在作动筒大端的翻边上，通过调节第一支撑杆204、第一螺杆202使压板201压紧作动筒大端的翻边。
压套400为筒状结构；压套400的上端面加工有周向均布的凹槽。压套400端面的通孔与作动筒小端配合。压套400的内壁与作动筒小端间隙配合。
小端夹紧机构组件300，包括：垫铁301、压板304、第三螺杆305、直角压板306、螺母307和第二支撑杆308。垫铁301固定安装在花盘102上；压板304上加工有腰形孔和螺纹孔；第二支撑杆308的一端连接直角压板306，第二支撑杆308的另一端连接压板304上的螺纹孔；第三螺杆305的一端穿过压板304上的腰形孔后和垫铁301螺纹连接；直角压板306上加工有腰形孔，第三螺杆305的另一端穿过直角压板306上的腰形孔后与螺母连接；直角压板306的自由端结构与压套400的凹槽配合，通过压套400压靠作动筒的小端。
小端夹紧机构组件300，还包括：第二螺杆302和螺母303；垫铁301通过第二螺杆302和螺母303固定安装在花盘102上。
实施例
装夹装置由定位组件100、大端夹紧机构组件200、小端夹紧机构组件300、压套400组成，装置组成示意图见图2。
(1)装置的装配连接关系
定位组件由芯轴101和花盘102组成。花盘102是承载夹具和零件的主体。芯轴101安装在花盘上，芯轴小端与花盘内孔过盈配合，芯轴小端压入花盘内孔。作动筒主孔与芯轴大端间隙配合，起定心作用。
大端夹紧机构组件200由压板201、第一螺杆202、螺母203、第一支撑杆204、螺母205组成。第一螺杆202穿过压板中部通槽拧到花盘螺纹孔内，第一支撑杆204螺纹端拧入压板尾端螺纹孔内，方台端抵到花盘端面，起支撑压板作用，调节第一支撑杆和第一螺杆至合适位置(根据作动筒大端外环厚度)，压板压住作动筒外环边，拧紧螺母203和螺母205大端便被压紧。
小端夹紧机构组件300由垫铁301、第二螺杆302、螺母303、压板304、第三螺杆305、直角压板306、螺母307、第二支撑杆308组成。垫铁301内部空心，底部开有通孔，第二螺杆302穿过通孔拧入花盘螺纹孔内，再用螺母拧紧，压紧垫铁。垫铁301上方装有压板304，其中间开有通槽，第三螺杆305穿过通槽拧入垫铁301上螺纹孔内。待方台第二支撑杆308螺纹端拧入压板304尾端螺纹孔内后，调节第二支撑杆308和第三螺杆305至合适位置(根据作动筒长度)，直角压板306压住压套400，拧紧螺母307小端便被夹紧。第三螺杆上拧有螺母309，当第三螺杆调节到合适的伸出长度，拧紧螺母，起到压紧压板304作用。
压套400大孔与作动筒外形配合，压套小孔与作动筒小端配合，在压套外圆柱面每隔120°开有与直角压板相配合的U形槽，调节第二支撑杆和第三螺杆到合适位置，直角压板压住U形槽，拧紧螺母，这样工件便被夹具夹紧。
(2)装置的组成及要点要求
1)定位部分
定位部分为定位组件见图3。
①芯轴小端与花盘内孔过盈配合，花盘底部端面对称分布着4个螺纹孔，用于与夹持部分相连接(夹持部分本机构不包括，属于机床与花盘固有连接)，机床卡盘装夹夹持部分，保证芯轴轴线与机床主轴轴线同轴度不大于
Figure BDA0003129745800000061
②芯轴大端与作动筒内孔小间隙配合，起定心作用，芯轴长度需达到作动筒主孔深度70％，限制作动筒X和Y旋转自由度。
2)夹紧部分
夹紧部分分为大端夹紧机构(图4)、小端夹紧机构(图5)、压套(图6)。
①设计的压套外形为圆柱形，在压套外圆柱面每隔120°开有一个U形槽，开口沿径向向外设置，周向均布如图5所示，压套底部端面加工有内孔，内孔与作动筒外形配合，3个直角压板306压住U形槽，这样可以保证夹紧力较均匀地作用于压套及作动筒，避免装夹过程中压套翘起。
②压板、垫铁、支撑杆、螺母、直角压板均选用通用夹具零件，通过组合搭建满足使用要求，节省夹具制造成本。
③夹紧采用的是作动筒大端与小端均夹紧方式，大端夹紧采用大端夹紧机构(如图4)压紧作动筒大端外形，小端夹紧采用小端夹紧机构(如图5)与压套(如图6)进行夹紧。
本发明使用方法，具体如下：
将芯轴101安装在花盘上，芯轴小端与花盘内孔过盈配合，芯轴小端压入花盘内孔。作动筒主孔与芯轴大端间隙配合。
第一螺杆202穿过压板中部通槽拧到花盘螺纹孔内，第一支撑杆螺纹端拧入压板201尾端螺纹孔内，方台端抵到花盘端面，调节第一支撑杆和第一螺杆至合适位置根据作动筒大端外环厚度，压板压住作动筒外环边，拧紧螺母203和螺母205大端便被压紧。
第二螺杆302穿过垫铁301上通孔拧入花盘螺纹孔内，拧紧螺母303，压紧垫铁。垫铁上方装有压板304，其中间开有通槽，第三螺杆305穿过通槽拧入垫铁上螺纹孔内，带方台第二支撑杆308螺纹端拧入压板304尾端螺纹孔内，方台抵到直角压板下端面，调节第二支撑杆和第三螺杆至合适位置(根据作动筒长度)，拧紧螺母309，压板304便被锁紧，直角压板压住U形槽，拧紧螺母307，这样工件便被夹具夹紧。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，其特征在于，包括：定位组件(100)、大端夹紧机构组件(200)、小端夹紧机构组件(300)和压套(400)；
定位组件(100)上用于放置作动筒，作动筒的轴线与定位组件(100)的轴线重合；
大端夹紧机构组件(200)固定安装在定位组件(100)上，用于压装作动筒大端的翻边；多个大端夹紧机构组件(200)周向均布；
压套(400)套装在作动筒的小端上，小端夹紧机构组件(300)固定安装在定位组件(100)上，用于压装压套(400)的端面使作动筒相对定位组件(100)之间的保持固定不动；
定位组件(100)，包括：芯轴(101)和花盘(102)；
芯轴(101)固定安装在花盘(102)上；
芯轴(101)用于使作动筒的轴线与花盘(102)的轴线重合；
芯轴(101)为阶梯轴结构，芯轴(101)的小端***花盘(102)的中心孔，芯轴(101)的小端与花盘(102)的中心孔过盈配合；
压套(400)为筒状结构；压套(400)的上端面加工有周向均布的凹槽；
压套(400)端面的通孔与作动筒小端配合；
压套(400)的内壁与作动筒小端间隙配合。
2.根据权利要求1所述的作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，其特征在于，芯轴(101)的大端与作动筒大端的通孔间隙配合。
3.根据权利要求1或2所述的作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，其特征在于，大端夹紧机构组件(200)，包括：压板(201)、第一螺杆(202)、第一支撑杆(204)；
第一螺杆(202)的一端和花盘(102)螺纹连接，
压板(201)上加工有螺纹孔和腰形孔；
第一螺杆(202)的另一端穿过压板(201)的腰形孔后连接螺母；
第一支撑杆(204)的一端加工有螺纹，第一支撑杆(204)的另一端加工有方台，第一支撑杆(204)的方台顶靠在花盘(102)上，第一支撑杆(204)的一端穿过压板(201)的螺纹孔后与螺母连接；
压板(201)的下端面压靠在作动筒大端的翻边上，通过调节第一支撑杆(204)、第一螺杆(202)使压板(201)压紧作动筒大端的翻边。
4.根据权利要求1所述的作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，其特征在于，小端夹紧机构组件(300)，包括：垫铁(301)、压板(304)、第三螺杆(305)、直角压板(306)、螺母(307)和第二支撑杆(308)；
垫铁(301)固定安装在花盘(102)上；
压板(304)上加工有腰形孔和螺纹孔；
第二支撑杆(308)的一端连接直角压板(306)，第二支撑杆(308)的另一端连接压板(304)上的螺纹孔；
第三螺杆(305)的一端穿过压板(304)上的腰形孔后和垫铁(301)螺纹连接；
直角压板(306)上加工有腰形孔，第三螺杆(305)的另一端穿过直角压板(306)上的腰形孔后与螺母连接；
直角压板(306)的自由端结构与压套(400)的凹槽配合，通过压套(400)压靠作动筒的小端。
5.根据权利要求4所述的作动筒类零件高精度密封环槽加工装夹装置，其特征在于，小端夹紧机构组件(300)，还包括：第二螺杆(302)和螺母(303)；
垫铁(301)通过第二螺杆(302)和螺母(303)固定安装在花盘(102)上。
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