一种涨心式定位芯棒的制作方法

本发明属于机械加工技术，涉及一种涨心式定位芯棒。

背景技术：

导管是航空发动机零件之一，为空心薄壁细长轴，其壁厚在1.5～2.5mm之间，内孔直径在Φ90～Φ130mm之间，长度在800～1100mm之间，用车床、磨床加工外型。某型发动机导管如图1所示，为空心薄壁细长轴，壁厚为1.5mm，内孔直径为φ109mm，长度为827mm，分2道工序用车削、磨削加工外型面，需要设计一套定位芯棒满足两道工序加工，加工后外型面之间的同心度为Φ0.1(自由状态)，由于薄壁件加工工艺性差，易变形，同心度Φ0.1(自由状态)对于空心薄壁细长轴来说，加工精度很高，其内孔公差较大，轴长，目前采用固定式整体芯棒，零件加工精度很难保证，装夹也比较困难，容易产生定位间隙，而且空心薄壁细长轴车削、磨削外型面不易加工，质量难以得到保证。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种涨心式定位芯棒，所述涨心式定位芯棒用于空心薄壁细长轴加工外型面，消除空心薄壁细长轴加工外型面时的定位间隙，解决空心薄壁细长轴车削、磨削外型面不易加工保证的难题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种涨心式定位芯棒，所述涨心式定位芯棒为多节涨心式定位芯棒，包括轴1，通过轴1从右往左依次连接有前端螺母2、压环3、前端弹性件4、中间弹性件5、压套6、锥形块7、后端弹性件8、压盖9和后端螺母10；所述轴1为回转体，由多段圆柱段组成，轴1两端均设有中心孔，用于与机床连接。

进一步地，所述轴1由6段圆柱段组成，从右往左依次为轴1a段、轴1b段、轴1c段、轴1d段、轴1f段、轴1g段。

进一步地，所述轴1a段和轴1g段表面设置有螺纹；轴1b段和轴1f段为圆柱面；轴1d段为外圆锥面，与中间弹性件5配合使用。

进一步地，所述前端螺母2形状与国标带肩六角螺母相同，前端螺母2的肩部与压环3右端间隙配合，与轴1a段通过螺纹连接；所述后端螺母10形状与国标六角螺母相同，与轴1g段通过螺纹连接。

进一步地，所述压环3与轴1b段间隙配合，压环3一端为圆锥体，另一端为圆台，圆台右端半个圆柱处设有台阶圆弧槽，前端螺母2的肩部与压环3台阶圆弧槽间隙配合；压环3外圆锥面锥度为20°。

进一步地，所述前端弹性件4内孔为内锥面，锥度为20°，与压环3配合；前端弹性件4外表面为圆柱面与空心薄壁细长轴内壁间隙配合；前端弹性件4的两端沿径向还分别设置5组均布的槽；所述中间弹性件5、后端弹性件8与前端弹性件4结构相同，与空心薄壁细长轴内壁间隙配合，所述中间弹性件5和后端弹性件8在内圆锥面的小端处还开设有孔。

进一步地，所述前端弹性件4、中间弹性件5和后端弹性件8材料均为弹簧钢65Mn。

进一步地，所述压套6为台阶轴，中间内孔与轴1间隙配合，大轴端面顶在中间弹性夹头5的左端面，小轴端面与锥形块7贴合；所述锥形块7为外圆锥体，空套在轴1上，大端与轴1f段间隙配合,小端与轴1g段通过螺纹连接，小端面沿圆周均布有4处凸台；锥形块7外锥面锥度为20°，与后端弹性件8配合使用；所述压盖9为圆环状，空套在轴1g段，一端与后端弹性件8相接，一端与后端螺母10相接，所述压盖9的外径小于空心薄壁细长轴内孔直径。

进一步地，还包括用于操作锥形块7运动的套筒扳手11，所述套筒扳手11由活动手柄和扳手头组成，扳手头为空心轴，它的外径小于后端弹性件8的内圆锥面的小端孔的直径，右端面设有4处与锥形块7小端面凸台位置相对应的槽，与锥形块7间隙配合。

进一步地，所述涨心式定位芯棒为3节涨心式定位芯棒，主要用于空心薄壁细长轴加工外型面，所述涨心式定位芯棒嵌套在空心薄壁细长轴内。

有益效果：

与现有技术相比，本发明提供的一种涨心式定位芯棒，嵌套在空心薄壁细长轴内，通过多段圆柱段轴1与前端螺母2、压环3、前端弹性件4、中间弹性件5、压套6、锥形块7、后端弹性件8、压盖9和后端螺母10相互配合，利用锥体涨心及弹性变形原理利用实现了定位芯棒分节安装对空心薄壁细长轴精确定位。

进一步的，首先顺时针旋转前端螺母2，带动压环3向左运动，使前端弹性件4发生弹性变形，涨紧空心薄壁细长轴内孔；其次逆时针旋转套筒扳手11的活动手柄，使锥形块7向右运动，推动压套6使中间弹性夹头5发生弹性变形，涨紧空心薄壁细长轴内孔；最后逆时针旋转后端螺母10，使后端螺母10向右运动，推动压盖9使后端弹性夹头8发生弹性变形，涨紧空心薄壁细长轴内孔，完成3节涨心。消除空心薄壁细长轴加工外型面时的定位间隙，解决了空心薄壁细长轴车削、磨削外型面不易加工保证的难题，所述涨心式定位芯棒加工出的导管同心度为0.05-0.1mm

综上所述，本发明一种涨心式定位芯棒操作方便，定位可靠，结构新颖，保证了薄壁细长轴的加工要求。

附图说明

图1是导管结构示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是本发明筒扳手与锥形块的装配结构剖视图；

图4是本发明中轴结构示意图；

图5是本发明中前端螺母结构示意图；

图6是本发明压环结构示意图；

图7是本发明前端弹性夹头结构示意图，其中，(a)为左视图，(b)为侧视图；

图8是本发明中间和后端弹性夹头示意图，其中，(a)为左视图，(b)为侧视图；

图9是本发明压套结构示意图；

图10是本发明锥形块的结构示意图，其中，(a)为侧视图，(b)为左视图；

图11是本发明套筒扳手结构示意图，其中，(a)为套筒扳手的套筒剖视图，(b)为侧视图。

图中：1-轴，2-前端螺母，3-压环，4-前端弹性夹头，5-中间弹性夹头，6-压套，7-锥形块，8-后端弹性夹头，9-压盖，10-后端螺母，11-套筒扳手。

具体实施方式

本发明是利用锥体涨心及弹性变形原理设计了一种涨心式定位芯棒，利用所述涨心式定位芯棒能消除空心薄壁细长轴加工外型面时的定位间隙，解决了空心薄壁细长轴车削、磨削外型面不易加工保证的难题，所述涨心式定位芯棒操作方便，定位可靠，结构新颖，保证了薄壁细长轴的加工要求。

下面结合附图和实施例对本发明做进一步阐述。

实施例

一种涨心式定位芯棒，所述涨心式定位芯棒为3节涨心式定位芯棒，主要用于空心薄壁细长轴加工外型面，参考图2，所述涨心式定位芯棒嵌套在空心薄壁细长轴内，在本实施例当中空心薄壁细长轴以导管为例。

参考图2，一种涨心式定位芯棒包括轴1，通过轴1从右往左依次连接有前端螺母2、压环3、前端弹性件4、中间弹性件5、压套6、锥形块7、后端弹性件8、压盖9和后端螺母10；所述轴1为回转体，由多段圆柱段组成，轴1两端均设有中心孔，用于与机床连接。

参考图4，所述轴1由6段圆柱段组成，从右往左依次为轴1a段、轴1b段、轴1c段、轴1d段、轴1f段、轴1g段。参考图2和4，所述轴1a段和轴1g段表面设置有螺纹，轴1b段和轴1f段为圆柱面(与轴1两端的中心孔跳动度要求具体为0.01mm)，轴1b段直径比导管内孔直径小8mm,用于支撑前端弹性夹头4，轴1d段为外圆锥面(与轴1两端的中心孔跳动度要求具体为0.01mm)，与中间弹性件5配合使用。

参考图5，所述前端螺母2形状与国标带肩六角螺母相同，肩部外径和厚度比标准螺母略大，其肩部外圆直径为D1，高度为H1，前端螺母2的肩部与压环3右端间隙配合，与轴1a段通过螺纹连接；所述后端螺母10形状与国标六角螺母相同，与轴1g段通过螺纹连接。

参考图2和6，所述压环3与轴1b段间隙配合，压环3一端为圆锥体，其最大直径为D4±0.1，另一端为圆台，圆台右端半个圆柱处设有台阶圆弧槽，直径分别为D2、D3，D2比前端螺母2肩部外径D1大5mm，D3与前端螺母2的六角螺母的最大部位单边间隙约为1mm，槽D2的高度为H2，比前端螺母2的肩部高度H1大2mm，前端螺母2的肩部与压环3台阶圆弧槽间隙配合；压环3外圆锥面锥度为20°。

参考图2、7和8，所述前端弹性件4内孔为内锥面，锥度为20°，与压环3配合，内圆锥面的最大直径为D5±0.1，比压环3的圆锥体的最大直径D4小2mm；前端弹性件4外表面为圆柱面与导管内壁间隙配合；前端弹性件4的两端沿径向还分别设置5组均布的槽；所述中间弹性件5、后端弹性件8与前端弹性件4结构相同，与导管内壁间隙配合，所述中间弹性件5和后端弹性件8在内圆锥面的小端处还开设有孔。

所述前端弹性件4、中间弹性件5和后端弹性件8的材料均为弹簧钢65Mn。

参考图2和9，所述压套6为台阶轴，中间内孔与轴1间隙配合，大轴端面顶在中间弹性夹头5的左端面，小轴端面与锥形块7贴合；参考图2和10，所述锥形块7为外圆锥体，空套在轴1上，大端与轴1f段间隙配合,小端与轴1g段通过螺纹连接，小端面沿圆周均布有4处凸台；锥形块7外锥面锥度为20°，与后端弹性件8配合使用；参考图2，所述压盖9为圆环状，它的外径小于导管内孔直径8mm，空套在轴1g段，一端与后端弹性件8相接，一端与后端螺母10相接，所述压盖9的外径小于导管内孔直径。

参考图3和11，还包括用于操作锥形块7运动的套筒扳手11，所述套筒扳手11由活动手柄和扳手头组成，扳手头为空心轴，它的外径小于后端弹性件8的内圆锥面的小端孔的直径，右端面设有4处与锥形块7小端面凸台位置相对应的槽，与锥形块7间隙配合。本发明的使用方法：

参考图2，使用前，将零件从定位芯棒的左端装入，直到零件右端面与压环3贴合，顺时针旋转前端螺母2，带动压环3向左运动，使前端弹性夹头4发生弹性变形，涨紧零件内孔，参考图3和11，将套筒扳手11前端的槽插入锥形块7小端的凸台中，逆时针旋转套筒扳手11的活动手柄，使锥形块7向右运动，推动压套6使中间弹性夹头5发生弹性变形，涨紧零件内孔，将扳手取出，安装压盖9，后端螺母10，逆时针旋转后端螺母10，使后端螺母10向右运动，推动压盖9，使后端弹性夹头8发生弹性变形，涨紧零件内孔，完成3节涨心，再将装有零件的芯棒通过两端中心孔安装在机床上加工零件。加工后，将机床上装有零件的芯棒卸下，将后端螺母10，压盖9从芯棒上卸下，将套筒扳手11前端的槽插入锥形块7小端的凸台中，顺时针旋转套筒扳手11的活动手柄，使锥形块7向左运动，逆时针旋转前端螺母2，带动压环3向右运动，脱离前端弹性夹头4，将装有零件的芯棒竖立，左端朝下，抓住零件，将芯棒在地上磕几下，直到零件与涨块脱离，取出零件。