一种大型环形薄壁零件自动定心夹具的制作方法

本发明涉及薄壁环形零件切削加工技术领域，具体涉及一种大型环形薄壁零件自动定心夹具。

背景技术：

环形零件是机械零件中非常常见的零件之一，通常采用三爪卡盘固定在机床工作台上，然后对零件进行切削加工。然而，航空航天领域的机匣等大型环形零件尺寸通常较大，而三爪卡盘尺寸较小，无法用于大型环形零件的装夹定位。目前，对于该类零件的切削加工，普遍采用刚性夹具装夹，整个加工过程将零件固定在夹具上，不考虑零件的残余应力及其变形。然而，该类零件较薄的壁厚设计导致零件加工后由于残余应力的释放非常容易发生变形，变形后的零件很难满足该领域较高的精度要求，因此该类零件的成品率普遍较低。

近年来的研究发现，在零件加工工序间松开零件的夹具，释放零件的残余应力后重新夹紧零件可以有效的控制零件的加工变形，提高零件的加工精度。这种加工方式需要在加工工序间多次松开零件的夹具并重新定位夹紧，而传统的刚性夹具无法满足残余应力释放需求，因此目前通常采用人工调整后压紧到平台上。由于变形后的零件定位基准也会发生变化，需要重新找正定位需要花费较大的时间和人工成本，导致该类零件的加工效率急剧下降。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出了一种大型环形薄壁零件自动定心夹具，可以对大型环形零件实现快速准确的定位，有效缩短零件工装的调整时间，提高了加工效率。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种大型环形薄壁零件自动定心夹具，包括底板1，底板1中心凸台通过轴承14连接有星型转盘7，星型转盘7上连接有内齿轮8，星型转盘7的螺旋槽21中固定滑块5上的圆柱凸台25，滑块5通过调节螺栓4与支撑板2连接，支撑板2和滑块5安装在底板1的滑槽18中，并通过压板3固定在底板1上，环形零件6放置在底板1上由支撑板2顶紧；

内齿轮8和齿轮9啮合，齿轮9连接在转轴10上，转轴10通过铜套13安装在底板1的铜套固定孔19中，转轴10端部连接有手柄横板11，手柄横板11另一端连接有手柄12；

齿轮9与锁紧齿轮15啮合，锁紧齿轮15通过锁紧齿轮铜套16安装在锁紧轴17上，锁紧轴17安装在底板1上。

所述的底板1上沿圆周方向均布3个以上的滑槽18，每个滑槽18中均安装一个支撑板2和一个滑块5。

所述的支撑板2前端为圆弧面，且支撑板2的圆弧半径小于环形零件6的半径。

所述的内齿轮8、齿轮9以及锁紧齿轮15的模数相同。

本发明的有益效果为：

1、可以对大型环形零件进行快速定位，减少零件装夹和调整时间；

2、多个支撑板2对环形零件6内部进行支撑，可以有效提高环形零件6的支承刚度，提高环形零件6加工过程的稳定性；

3、可以根据环形零件6尺寸设计支撑板2的长度，使得同一个夹具能够同时适用于多个环形零件6的装夹。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1俯视图。

图3为图1中a处的放大图。

图4为图1中底板1的剖视图。

图5为图1中底板1的俯视图。

图6为图1中星型转盘7的剖视图。

图7为图1中星型转盘7的俯视图。

图8为图1中内齿轮8的剖视图。

图9为图1中内齿轮8的俯视图。

图10为图1中支撑板2的放大剖视图。

图11为图1中支撑板2的俯视图。

图12为图1中滑块5的剖视图。

图13为图1中滑块5的俯视图。

图14为调节螺栓4的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作详细描述。

参照图1-图14，一种大型环形薄壁零件自动定心夹具，包括底板1，底板1用于安装夹具的所有零件，底板1的中心凸台和轴承14内孔固定连接，轴承14外圈和星型转盘7内圈固定连接，轴承14用于提高星型转盘7的定位精度和转动精度，星型转盘7上设有齿轮固定孔22，内齿轮8设有固定孔23和螺旋槽21，星型转盘7通过齿轮固定孔22、固定孔23连接有内齿轮8，内齿轮8用于驱动星型转盘7转动；

星型转盘7的螺旋槽21中固定滑块5上的圆柱凸台25，星型转盘7转动过程可以通过螺旋槽21对滑块5产生拉力和推力，使得所有滑块5同时沿滑槽18滑动；调节螺栓4穿过滑块5上的螺栓孔与支撑板2上的t型槽24连接，调节螺栓4用于连接支撑板2和滑块5，并调节支撑板2和滑块5之间的距离；支撑板2和滑块5安装在底板1的滑槽18中，并通过压板3固定在底板1上，环形零件6放置在底板1上由支撑板2顶紧；底板1上的滑槽18与压板3用于为支撑板2和滑块5提供滑动轨道，提高支撑板2和滑块5的滑动精度；

内齿轮8和齿轮9啮合，齿轮9连接在转轴10上，齿轮9用于驱动内齿轮8转动；转轴10固定在铜套13中，铜套13固定在底板1的铜套固定孔19中，铜套13用于提高转轴10的安装精度，同时保护转轴10不被磨损；转轴10端部固定有手柄横板11，手柄横板11另一端连接哟手柄12，手柄横板11用于放大扭矩，手柄12用于操作人员转动齿轮9；

齿轮9与锁紧齿轮15啮合，锁紧齿轮15安装在锁紧齿轮铜套16上，锁紧齿轮铜套16安装在锁紧轴17上，锁紧轴17安装在底板1上的锁紧孔20中，锁紧轴17用于安装锁紧齿轮15，锁紧齿轮铜套16用于减小锁紧齿轮15的摩檫力，提高锁紧齿轮15的转动精度，同时保护锁紧齿轮15内孔不被磨损，锁紧齿轮15用于定位后锁紧齿轮9和内齿轮8，避免星型转盘7转动，进而避免支撑板2和滑块5滑动。

所述的底板1上沿圆周方向均布8个滑槽18，每个滑槽18中均安装一个支撑板2和一个滑块5，当环形零件6发生变形时，其中任意三个支撑板2能够对环形零件6进行定位，通过转动调节螺栓4，使其余支撑板2对环形零件6起到支撑作用。

所述的支撑板2前端为圆弧面，且支撑板2的圆弧半径小于环形零件6的半径，保证支撑板2与环形零件6的接触为线接触。

所述的内齿轮8，齿轮9以及锁紧齿轮15的模数相同，模数相同的齿轮能够很好的啮合，具有较小的啮合间隙，能够避免卡死现象发生。

本发明的工作原理为：

先将夹具装配调试，转动调节螺栓4使得所有的支撑板2与滑块5贴紧；松开锁紧齿轮15上端锁紧轴17上的螺母，并顺时针转动手柄12确保支撑板2均在所要装夹的环形零件6内部；然后将环形零件6放置到底板1上，并逆时针转动手柄2使得支撑板2和滑块5同时向外滑动；首先接触到环形零件6的支撑板2推动环形零件6移动，当手柄12转不动时，根据三点定心原理，最终至少有三个支撑板2与环形零件6接触，即可确定环形零件6的中心；转动调节螺栓4，使得所有支撑板2均与环形零件6内壁贴紧，然后压紧环形零件6进行加工；工序间需要松开环形零件6释放残余应力时，首先转动调节螺栓4，使得所有支撑板2与滑块5贴紧，然后松开锁紧齿轮15上端锁紧轴17上的螺母，顺时针转动手柄12使滑块5和支撑板2向中心移动；重新夹紧环形零件6。