一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装及工装安装方法与流程

[0001]
本发明涉及一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装及工装安装方法，属于机械加工领域。


背景技术：

[0002]
装备上的零部件大多在重量上有一定的限重要求，是不允许超重的，所以，这些零部件在设计上一般都采用减重结构，比如常见的薄壁筒形件，但是，这样的结构给后续零件加工会带来一定难度。
[0003]
比如某装备上的一种薄壁筒件(如图2所示)，这类薄壁筒件对内、外圆的尺寸精度、形位公差及表面粗糙度要求均较高。该零件总长180mm，内圆直径公差范围为0～0.06，最终壁厚为0.9mm，内、外圆表面粗糙度ra3.2，内圆与外圆的同轴度为0.05mm，且圆筒内壁中间位置有一道厚度1.5mm,宽度为3mm的环筋(附图2中标记9处)，用于固定筒内部设备和增加筒壁的刚性。这类薄壁筒件除了采用逐步拉伸成形和强力旋压成形外，一般还可采用车削加工方式加工。
[0004]
前述逐步拉伸成形和强力旋压成形两种加工方法工序复杂，成本较高，成品精度比较低外，只能成形结构简单的薄壁筒件，这两种方法对于上述的薄壁筒件无法实现成形，只能采用车削工艺方法加工成形，此外，上述薄壁筒件壁厚很薄，不足1mm，虽然中间设有环筋，但是径向刚性也很低，在车削加工过程中受切削力、切削热及夹紧力等因素的影响，极易产生加工变形。
[0005]
现有的车削加工方法是在内、外圆均有留量，保证径向刚性的条件下，装夹零件外圆，先加工筒内圆至尺寸，保证零件内壁尺寸精度和圆度。然后采用普通单个胀紧套和配对芯轴对零件环筋一侧内圆胀紧，车床上加工该胀紧侧的筒外圆至要求尺寸。然后，将胀紧套与芯轴拆下取出，安装在环筋的另一侧胀紧内圆，继续加工这一侧的外圆至要求尺寸，此加工方案由于是两次掉头装卡筒体，两次加工筒体外圆，中间有接刀产生，筒件的同轴度和外圆尺寸精度不易保证，而且生产效率低，不适合组织批量生产。
[0006]
因此，亟需提出一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装及工装安装方法，以解决上述技术问题。


技术实现要素：

[0007]
本发明研发目的是为了解决制作一种能够避让待加工薄壁筒内环筋的胀紧工装，一次装夹加工成形，保证待加工薄壁筒的内、外圆尺寸精度和内、外圆同轴度，以解决车削此类薄壁筒装夹易变形的难题，在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
[0008]
本发明的技术方案：
[0009]
一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，包括第一锥套、第二锥套、芯轴和垫圈，
芯轴上分别套装有第一锥套和第二锥套，垫圈通过锁紧螺母安装在芯轴两端，待加工薄壁筒。
[0010]
优选的：所述第二锥套的外壁上加工有油槽。
[0011]
优选的：所述芯轴包括芯轴本体和螺纹杆，芯轴本体左右两端安装有螺纹杆。
[0012]
优选的：所述芯轴本体为橄榄状双倒锥。
[0013]
优选的：所述芯轴两端加工有中心孔。所述第一锥套和第二锥套上加工有胀紧开口。一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，包括第一锥套、第二锥套、芯轴和拆卸螺套，芯轴上分别套装有第一锥套和第二锥套，拆卸螺套外柱面加工有螺纹，第一锥套和第二锥套相对距离较远的一端安装有拆卸螺套，拆卸螺套的内孔套装在芯轴螺纹杆上。
[0014]
优选的：所述第二锥套的外壁上加工有油槽。
[0015]
优选的：所述芯轴包括芯轴本体和螺纹杆，芯轴本体左右两端安装有螺纹杆。
[0016]
优选的：所述芯轴本体为橄榄状双倒锥。
[0017]
优选的：所述芯轴两端加工有中心孔。所述第一锥套和第二锥套上加工有胀紧开口。
[0018]
本发明为了解决一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装安装和拆卸的问题，提出本发明的技术方案为：
[0019]
一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装安装方法：
[0020]
安装步骤：
[0021]
步骤a，使用前，用厚壁筒形毛坯料在车床上先加工待加工薄壁筒的外圆并留量，保证加工待加工薄壁筒内圆时，三爪卡盘夹紧待加工薄壁筒外圆，待加工薄壁筒筒壁不变形；
[0022]
步骤b，将待加工薄壁筒内圆和中间环筋加工到要求的尺寸；
[0023]
步骤c，使用时，先将第一锥套与芯轴中部的橄榄状倒锥(一侧)预装在一起；
[0024]
步骤d，将步骤c预装后的第一锥套与芯轴装入步骤b加工后待加工薄壁筒的筒体内，控制第一锥套右端面与筒内环筋左端面的距离为l1，l1为8～12mm，预留出胀紧第一锥套时，第一锥套向芯轴内轴向位移量；
[0025]
步骤e，用垫圈和锁紧螺母锁紧第一锥套，保证胀紧后第一锥套右端面与筒内环筋左端面的距离为l3，l3为2～4mm；
[0026]
步骤f，之后在待加工薄壁筒筒体及芯轴的另一端橄榄状倒锥之间装入第二锥套，同样使第二锥套左端面与筒内环筋的右端面距离约为l2，l2为8～12mm，预留出胀紧第二锥套时，第二锥套向芯轴内轴向位移量；
[0027]
步骤g，用垫圈和锁紧螺母锁紧第二锥套，保证胀紧后第二锥套左端面与筒内环筋的右端面距离约为l4，l4为2～4mm；
[0028]
步骤h，待加工薄壁筒双向胀紧后装卡在车床上，主轴三爪卡住芯轴一端，另一端用顶尖顶在芯轴的中心孔上，找正芯轴，加工待加工薄壁筒外圆到要求的尺寸；
[0029]
拆卸步骤：
[0030]
步骤i，待加工薄壁筒加工完成后，将其从车床上卸下，拆下两端的锁紧螺母和垫圈，将拆卸螺套从第二锥套一侧套入芯轴一端，拆卸螺套的外螺纹首先与同侧第二锥套的内螺纹旋合，旋合拆卸螺套，直至拆卸螺套前端顶压面与芯轴轴端接触，继续扳动拆卸螺
套，此时拆卸螺套轴向不再前移，而第二锥套由拆卸螺套的外螺纹向外带动退出一定位移，第二锥套收缩与待加工薄壁筒内圆形成间隙，将锥套3和拆卸螺套5一起从芯轴4上退出。从待加工薄壁筒另一端施轴向力给芯轴，使第一锥套与芯轴脱离，第一锥套收缩与待加工薄壁筒内圆形成间隙，继续施轴向力退出芯轴，拆下第一锥套；
[0031]
步骤j，检验加工后的待加工薄壁筒保证要求合格。
[0032]
本发明具有以下有益效果：
[0033]
1.本发明的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装及工装安装方法，有效地避让了筒体内部环筋，解决了此类件需两次胀紧装夹的难题；
[0034]
2.本发明的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装及工装安装方法，实现了一次装夹在车床上加工薄壁筒件外圆的目地，保证了薄壁筒的内外圆尺寸精度和同轴度要求；
[0035]
3.本发明的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装及工装安装方法，工装锥套拆卸方便，生产效率高，并可形成批量生产的工艺路线，实现批量生产，节约生产成本，提高效益；
[0036]
4.本发明的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装及工装安装方法，拆卸方法简单，螺纹顶出结构易实现；
[0037]
5.本发明的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，结构简单、设计巧妙、合理实用、拆装方便、组装牢固、成本低廉，结构原理的可复制推广性强，适于推广使用。
附图说明
[0038]
图1是一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装结构示意图；
[0039]
图2是待加工薄壁筒的立体图；
[0040]
图3是具体实施方式二的结构示意图；
[0041]
图4是第一锥套、第二锥套和芯轴的安装示意图；
[0042]
图5是图4的爆炸图；
[0043]
图6是拆卸螺套的结构示意图；
[0044]
图7是拆卸螺套的立体图；
[0045]
图8是图1的-处放大图；
[0046]
图中1-待加工薄壁筒，2-第一锥套，3-第二锥套，4-芯轴，5-拆卸螺套，6-垫圈，7-锁紧螺母，8-油槽，9-环筋，10-胀紧开口，31-锥套内螺纹，41-芯轴本体，42-螺纹杆，43-中心孔，51-内孔，52-环形油槽。
具体实施方式
[0047]
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
[0048]
本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接即为不可拆卸连接包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限
定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
[0049]
具体实施方式一：结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，包括第一锥套2、第二锥套3、芯轴4和垫圈6，如图1所示，芯轴4上分别套装有第一锥套2和第二锥套3，垫圈6通过锁紧螺母7安装在芯轴4两端，垫圈6直径大于第一锥套2和第二锥套3锥孔外端内径，所述第一锥套2和第二锥套3上加工有胀紧开口10，第一锥套2和第二锥套3的胀紧结构避让了待加工薄壁筒1中间环筋9的限制，胀紧装夹可靠。车削加工过程中薄壁筒内、外圆同轴度容易保证，筒壁厚度均匀，本实施方式的工装在车削薄壁筒外圆到要求的最终尺寸时使用；
[0050]
安装时，先将第一锥套2套装在芯轴4一侧，通过垫圈6和锁紧螺母7固定安装，第一锥套2与芯轴4之间胀紧度较低，将待加工薄壁筒1安装在第一锥套2外侧，调节锁紧螺母7，使待加工薄壁筒1内壁与第一锥套2外壁胀紧安装，然后再安装第二锥套3，第二锥套3通过垫圈6和锁紧螺母7固定安装，调节两侧的锁紧螺母7，使第一锥套2和第二锥套3的外壁完全胀紧贴合待加工薄壁筒1内壁，最后将安装完成的工件工装组合体安装在车床上进行加工。
[0051]
具体实施方式二：结合图1-图7说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，包括第一锥套2、第二锥套3、芯轴4和拆卸螺套5，如图3所示，芯轴4上分别套装有第一锥套2和第二锥套3，拆卸螺套5外柱面加工有螺纹，第一锥套2和第二锥套3相对距离较远的一端安装有拆卸螺套5，拆卸螺套5的内孔51套装在芯轴4的螺纹柱上，拆卸螺套5上与芯轴4轴端接触的顶压面开设环形油槽52，所述第一锥套2和第二锥套3上加工有胀紧开口10，第一锥套2和第二锥套3的胀紧结构避让了待加工薄壁筒1中间环筋9的限制，由于本实施方式的工装是双向倒锥套，待加工薄壁筒1加工完成后不易从一端退出芯轴4使第一锥套2和第二锥套3直径收缩，进而拆下第一锥套2和第二锥套3，为此，本实施方式的工装增加了拆卸第二锥套3用的拆卸螺套5，用拆卸螺套5的外螺纹旋合安装在带内螺纹的第二锥套3上，拆卸时顶出一端的锥套3，完成拆卸工装的任务，采用双锥套、橄榄形倒锥形状的芯轴4正反向胀紧薄壁筒的工装结构，避让了待加工薄壁筒1中间环筋的干涉限制，解决了不易采用单个锥套与芯轴4配合胀紧待加工薄壁筒1筒体的难题，加工过程中保证了此类薄壁筒外圆与内圆的同轴度及内外圆尺寸精度。
[0052]
具体实施方式三：结合图1-图7说明本实施方式，基于具体实施方式一，本实施方式的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，所述第二锥套3的外壁上沿外圆母线方向加工有油槽8，油槽8的作用是在拆卸第二锥套3时减小第二锥套3与待加工薄壁筒1内壁的摩擦；拆卸螺套5的顶压面上加工有环形油槽52，其作用是减小拆卸螺套5顶压面与芯轴4端面的摩擦，利于第二锥套3的取出和拆卸螺套5的顶卸施压。
[0053]
具体实施方式四：结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，芯轴4包括芯轴本体41和螺纹杆42，芯轴本体41左右两端安装有螺纹杆42，螺纹杆42方便锁紧螺母7螺纹配合安装，使相对固定结构更加稳定。
[0054]
具体实施方式五：结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，所述芯轴本体41为倒锥橄榄状，所述橄榄状倒锥为两个镜像对称设置的锥台，两端细中间粗，第一锥套2和第二锥套3套装在芯轴本体41两侧，通过拆卸螺套5
或锁紧螺母7调解第一锥套2和第二锥套3距离芯轴本体41中心直径最大处的距离，实现胀紧开口10的张开，增大锥外壁直径，进而完成对待加工薄壁筒1的内壁胀紧安装，这样设置使第一锥套2和第二锥套3径向横截面的尺寸调解更加灵活，胀紧度更高，并且避免了与环筋9的磕碰。
[0055]
具体实施方式六：结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装，所述芯轴4两端加工有中心孔41，方便与车床的固定安装及找正。
[0056]
具体实施方式七：结合图1-图7说明本实施方式，本实施方式的一种双锥套正反胀紧加工薄壁筒的工装安装方法，安装步骤：
[0057]
步骤a，使用前，用厚壁筒形毛坯料在车床上先加工待加工薄壁筒1的外圆并留量，保证加工待加工薄壁筒1内圆时，三爪卡盘夹紧待加工薄壁筒1外圆，待加工薄壁筒1筒壁不变形；
[0058]
步骤b，将待加工薄壁筒1内圆和中间环筋加工到要求的尺寸；
[0059]
步骤c，使用时，先将第一锥套2与芯轴4中部的橄榄状倒锥预装在一起；
[0060]
步骤d，将步骤c预装后的第一锥套2与芯轴4装入步骤b加工后待加工薄壁筒1的筒体内，控制第一锥套2右端面环筋9左端面的距离为l1，l1为8～12mm，预留出胀紧第一锥套2时，第一锥套2向芯轴4内轴向位移量；
[0061]
步骤e，用垫圈6和锁紧螺母7锁紧第一锥套2，保证胀紧后第一锥套2右端面与环筋9左端面的距离为l3，l3为2～4mm；
[0062]
步骤f，之后在待加工薄壁筒1筒体及芯轴4的另一端装入第二锥套3，同样使第二锥套3左端面与环筋9的右端面距离约为l2，l2为8～12mm，预留出胀紧第二锥套3时，第二锥套3向芯轴4内轴向位移量；
[0063]
步骤g，用垫圈6和锁紧螺母7锁紧锁紧第二锥套3，保证胀紧后第二锥套3左端面与环筋9的右端面距离约为l4，l4为2～4mm；
[0064]
步骤h，待加工薄壁筒1双向胀紧后装卡在车床上，主轴三爪卡住芯轴4一端，另一端用顶尖顶在芯轴4的中心孔41上，找正芯轴4，加工待加工薄壁筒1外圆到要求的尺寸；
[0065]
拆卸步骤：
[0066]
步骤i，待加工薄壁筒1加工完成后，将其从车床上卸下，拆下两端的锁紧螺母7和垫圈6，将拆卸螺套5套入芯轴4一端，拆卸螺套5的外螺纹首先与同侧第二锥套3的内螺纹旋合，旋合拆卸螺套5，直至拆卸螺套5前端顶压面与芯轴4轴端接触，继续扳动拆卸螺套5，此时拆卸螺套5轴向不再前移，而第二锥套3由拆卸螺套5的外螺纹向外带动退出一定位移，第二锥套3收缩与待加工薄壁筒1内圆形成间隙，将锥套3和螺套5一起从芯轴4上退出。从待加工薄壁筒1另一端施轴向力给芯轴4，使第一锥套2与芯轴4脱离，第一锥套2收缩与待加工薄壁筒1内圆形成间隙，继续施轴向力退出芯轴4，拆下第一锥套2；
[0067]
步骤j，检验加工后的待加工薄壁筒1保证要求合格。
[0068]
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0069]
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表
达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
[0070]
在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0071]
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0072]
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
[0073]
需要说明的是，在以上实施例中，只要不矛盾的技术方案都能够进行排列组合，本领域技术人员能够根据排列组合的数学知识穷尽所有可能，因此本发明不再对排列组合后的技术方案进行一一说明，但应该理解为排列组合后的技术方案已经被本发明所公开。
[0074]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。