一种回转体零件车削加工用高精度装夹定位装置的制作方法

本实用新型属于机械制造的零部件加工的精密加工领域。涉及输电装置关键零件在数控车床上进行高精度加工时应用的装夹定位装置，具体涉及一种回转体零件车削加工用高精度装夹定位装置。

背景技术：

输电装置中的很多关键零件都属于回转体，这些零件的特点是质量轻、结构复杂，容易变形，尺寸精度和型位精度要求高，加工难度大。

零件的精车工序中多采用高精度数控加工中心，配合弹簧夹头的装夹加工方式。将工件装入弹簧夹头，用杠杆表将工件找正完成后，采用拉杆将弹簧夹头锁紧，完成工件的装夹。这种装夹方式不可避免使得弹簧夹头和工件发生轴向位移，根据测算弹簧夹头的轴向运动距离为0.05-0.15mm之间，尤其是产生的振动会严重影响工件的装夹定位精度。对高精度加工产生诸多不利影响，特别是加工直径尺寸超过φ50mm的高精度外圆和内孔时，必须采用相应的补偿技术。如此会成倍的提高加工难度，增加辅助时间，降低加工效率。

查阅相关文献并总结本单位关于精加工的工作经验，设计出高精度装夹定位装置，从原理上消除了工件的轴向移动，解决了这类零件装夹定位难题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种定位精度高、操作简便、易于调整和通用性强的回转体零件车削加工用高精度装夹定位装置。

本实用新型为解决上述技术问题采取的技术方案为：

一种回转体零件车削加工用高精度装夹定位装置，其特征在于：包括底座、锁紧端盖、定位键、定位螺钉、导向锥套和弹簧夹头；

所述底座采用制有内螺纹孔的法兰座结构，由座套和法兰盘两部分构成，在座套的外圆面上远离法兰盘的一端制有内键槽，在座套的外圆面上位于内键槽的内侧制有外螺纹；在法兰盘上制有螺钉孔，通过螺钉与机床主轴相连；

所述锁紧端盖为盘形端盖，中心制有内螺纹孔；

所述弹簧夹头由圆柱体部分和圆锥头部分构成，在圆柱体部分靠近端部的外圆面上制有外螺纹；

所述导向锥套的中心孔由依次连接的第一圆孔段、第二圆孔段和圆锥孔段构成；第一圆孔段的直径与底座的座套的外径一致，在第一圆孔段上制有外键槽，第二圆孔段的外径大于等于弹簧夹头的圆柱体部分的外径；在导向锥套上对应于外键槽的位置设置有径向螺纹通孔；

所述锁紧端盖通过螺纹连接的方式安装于底座的座套外，所述导向锥套通过第一圆孔段与底座的座套形成套装配合，且导向锥头的内端与锁紧端盖的外端接触；所述内键槽和外键槽沿径向对正，所述定位键插装于内外键槽中；所述定位螺钉旋装于导向锥套上的径向螺纹通孔内，定位螺钉的内端压紧定位键，使导向锥套同心固定于底座上；所述弹簧夹头插装于底座的内孔和导向锥套的内孔中，并与底座的内孔通过螺纹固定连接，导向锥套的圆锥孔与弹簧夹头的圆锥头部分形成锥面接触配合，使弹簧夹头内收缩夹紧工件。

进一步的：座套外圆面上的外螺纹及锁紧端盖上的内螺纹均采用精制细牙螺纹，精度达到5h级。

进一步的：所述锁紧端盖的端面和内螺纹孔的垂直度为0.005。

进一步的：所述底座、锁紧端盖和导向锥套的材质均选用3cr13。

进一步的：所述导向锥套的内孔和端面的垂直端的垂直度不超过0.002。

进一步的：所述锁紧端盖和导向锥套的接触面的粗糙度达到0.4级。

本实用新型具有的优点和积极效果：

1、采用本装夹定位装置，将工件装入弹簧夹头内，找正后利用锁紧端盖旋转，推动导向锥套沿轴向运动，使弹簧夹头发生弹性变形，实现工件的锁紧。采用该装夹定位方式，消除了采用传统弹簧加工拉紧方式产生的0.05-0.15mm的位移量，从而实现了工件高精度装夹，为后续加工奠定良好的基础，降低了加工难度，同时提高了加工效率。

2、本装夹定位装置结构简单，零件少，连接简单，制造成本低。

3、本装夹定位装置仅通过锁紧端盖即可实现工件的夹紧，具有易于调整的优点，另外，根据工件的尺寸大小，选用匹配尺寸的弹簧夹头，即可实现多种尺寸的工件的装夹定位，具有实用性强的优点。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是图1中底座的结构示意图；

图3是图1中锁紧端盖的结构示意图；

图4是图1中导向锥套的结构示意图。

具体实施方式

下面结合图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本实用新型的保护范围。

一种回转体零件车削加工用高精度装夹定位装置，请参见图1，包括底座1、锁紧端盖2、定位键4、定位螺钉3、导向锥套5和弹簧夹头6。底座通过螺钉与机床主轴相连，利用基准面与机床主轴端面定位安装。锁紧端盖和底座采用螺纹连接，导向锥套利用端面和内孔与底座装配在一起，圆周方向采用定位键进行定位，定位螺钉在轴向起到限位作用。

弹簧夹头采用螺纹与底座连接，将工件100装入弹簧夹头内，找正后利用锁紧端盖旋转，推动导向锥套沿轴向运动，使弹簧夹头发生弹性变形，实现锁紧工件，最后拧紧定位螺钉，完成工件的定位装夹。

上述各部分的具体结构如下：

1、底座

所述底座采用中心制有内螺纹孔1.4的法兰座结构，由座套和法兰盘两部分构成，在座套的外圆面上远离法兰盘的一端制有内键槽1.2，在座套的外圆面上位于内键槽的内侧制有外螺纹1.1；在法兰盘上制有螺钉孔1.3，采用沉头孔。

底座采用下底面与机床主轴端面定位，通过螺钉与主轴相连，装配时用杠杆表找正最大外圆跳动控制在0.001mm以内。底座采用的材料是3cr13，加工过程中采用人工时效和高低温循环两次热处理，消除工件的内应力和残余应力，减少后续变形量。先加工外形中非重要尺寸成活，重要尺寸留余量由精车工序完成。精车时先加工出内螺纹与基准面相对应的端面成活，然后采用工艺螺纹芯轴以内螺纹及端面定位，加工外圆及基准面、外螺纹和外圆定位面同时加工成活。保证外圆、外螺纹和内螺纹的同轴度不超过0.002，外圆与端面的垂直度不超过0.002。

2、锁紧端盖

锁紧端盖为盘形端盖，中心制有内螺纹孔2.1。

锁紧端盖和底座采用螺纹连接，内外螺纹均采用精制细牙螺纹，精度达到5h级，旋动时运转零活。锁紧端盖底座采用的材料是3cr13，加工过程中采用人工时效和高低温循环一次热处理，以减少变形量。先加工出外形尺寸，重要尺寸留有加工余量由精车工序完成。精车时采用一次装夹完成端面和内螺纹的加工，保证垂直度为0.005。

3、弹簧夹头

弹簧夹头由圆柱体部分和圆锥头部分构成，在圆柱体部分靠近端部的外圆面上制有外螺纹；

4、导向锥套

导向锥套的中心孔由依次连接的第一圆孔段5.5、第二圆孔段5.4和圆锥孔段5.3构成；第一圆孔段的直径与底座的座套的外径一致，在第一圆孔段上制有外键槽5.2，第二圆孔段的外径大于等于弹簧夹头的圆柱体部分的外径；在导向锥套上对应于外键槽的位置设置有径向螺纹通孔5.1。

导向锥套是本套定位装置中的关键零件，利用端面和内孔与底座装配在一起，圆周方向采用定位键进行定位，在轴向通过定位螺钉起到限位作用。导向锥套选用的材料是3cr13，通过粗车和精车工序加工出零件外形尺寸，重要尺寸留一定的加工余量，采用磨削加工到成活尺寸。通过一次装夹完成第一圆孔段和端面的加工，保证垂直度不超过0.002和内孔的尺寸精度。采用工艺芯轴以第一圆孔段和端面定位加工出第二圆孔段和20°的圆锥孔段成活，保证同轴度满足要求。整个加工过程采用两次人工时效和一次高低温循环的理工艺来释放应力，减少后期变形量。

导向锥套和底座的接触面要涂抹润滑油，以确保运动流畅。锁紧端盖和导向锥套的接触面的粗糙度达到0.4级，装配时要保证是面接触，避免点接触。

尽管为说明目的公开了本实用新型的实施例和图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本实用新型及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本实用新型的范围不局限于实施例和图所公开的内容。