一种薄壁筒形件外表面加工夹具

1.本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种薄壁筒形件外表面加工夹具。


背景技术：

2.薄壁筒件广泛应用于车辆，航空与航天等领域。承力类薄壁筒形零件例如航空发动机机匣起着连接、承载、支撑及包容发动机的作用，因此其加工精度和性能要求更高。然而，由于机匣内的腔体形状、尺寸各异，机匣的壁厚不均等种种原因，导致此类薄壁筒件加工难度较大，加工效率低。
3.目前，此类薄壁筒件的内外表面采用车削工艺和铣削工艺，一方面单个工件的加工工序复杂多样，往往需要设置专用夹具进行装卡定位；另一方面，机匣的种类繁多且多为小批量生产，而单个专用夹具的适用范围窄，这就导致生产厂家往往需要准备大量型号不同、结构不同的专用夹具，不仅成本高、不便于工人操作，而且严重影响了加工效率和加工质量。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种薄壁筒形件外表面加工夹具，可以适用于不同型号的薄壁筒件的装卡定位要求。
5.为实现上述目的，本发明提供一种薄壁筒形件外表面加工夹具，包括：支撑芯轴；多个以所述支撑芯轴为中心轴环布的活动杆；任一所述活动杆包括沿所述支撑芯轴的径向移动的远端；设于任一所述远端的压板；设于所述支撑芯轴且沿所述支撑芯轴的轴向移动的安装座；设于任一所述远端和所述安装座之间的牵引杆；所述牵引杆的杆体两端分别铰接所述远端和所述安装座。
6.优选地，任一所述活动杆包括外杆和内杆；所述外杆和所述内杆套设以形成伸缩杆结构；所述内杆背离所述外杆的一端为所述远端。
7.优选地，还包括套设且固定于所述支撑芯轴的轮毂；全部所述外杆固定于所述轮毂的外周壁。
8.优选地，所述压板具有与所述远端之间设有铰接轴；所述铰接轴的轴向与所述支撑芯轴的轴向垂直。
9.优选地，所述压板包括定位板和定位座；所述定位板具有长条状的压紧面；所述定位座具有长条状的压条和设于所述压条的长度方向的中部的铰支座；所述压条和所述压紧面分别处于所述定位板的两对侧表面；所述压条的长度方向和所述压紧面的长度方向同向。
10.优选地，所述压紧面为橡胶材质的柱状拱面；所述柱状拱面向背离所述支撑芯轴
的一侧凸起。
11.优选地，所述支撑芯轴的周侧设有外螺纹；所述安装座包括与所述支撑芯轴螺纹配合的滑套；所述滑套连接有旋转柄。
12.优选地，全部所述压板的数量均为四个，且四个所述压板围绕所述支撑芯轴均匀环布。
13.优选地，还包括三爪卡盘；所述支撑芯轴的轴向一端紧配于所述三爪卡盘的中心孔内；所述活动杆和所述安装座设于所述支撑芯轴的轴向另一端。
14.优选地，所述支撑芯轴和所述中心孔之间还设有过渡套筒；所述支撑芯轴、所述过渡套筒和所述中心孔三者自内向外依次套设且过盈配合。
15.相对于上述背景技术，本发明所提供的薄壁筒形件外表面加工夹具包括支撑芯轴、多个以支撑芯轴为中心轴环布的活动杆、设于支撑芯轴且沿支撑芯轴的轴向移动的安装座以及设于任一远端和安装座之间的牵引杆。
16.该薄壁筒形件外表面加工夹具中，活动杆的杆体一端为远端，该远端可沿支撑芯轴的径向移动，实现靠近支撑芯轴和远离支撑芯轴。任意一个远端设有压板，压板通过挤压工件例如薄壁筒件的内壁的方式实现对薄壁筒件的装卡定位。牵引杆设于远端和安装座之间，牵引杆的杆体两端分别与远端和安装座此二者铰接，因此，操作人员可以通过改变安装座沿支撑芯轴的轴向的位置来快速带动全部远端移动，实现夹紧工件和松开工件。
17.以活动杆在支撑芯轴的轴向上的安装位置为原点，由于牵引杆的长度不变，若安装座和连接于安装座的牵引杆的第一端越靠近前述原点，则牵引杆的第二端就会带动活动杆的远端沿支撑芯轴的径向更加远离支撑芯轴。反之，若安装座和牵引杆的第一端越远离前述原点时，则牵引杆的第二端就会带动活动杆的远端沿支撑芯轴的径向更加靠近支撑芯轴。
18.可见，通过调节安装座，操作人员可以令全部压板同步运动，在全部远端和压板均沿支撑芯轴的径向远离支撑芯轴时满足内径较大的薄壁筒件的装卡定位要求，在全部远端和压板均沿支撑芯轴的径向靠近支撑芯轴时满足内径较小的薄壁筒件的装卡定位要求。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本发明实施例所提供的薄壁筒形件外表面加工夹具的轴测图；图2为图1的俯视图；图3为图1的剖视图；图4为本发明实施例所采用的安装座、伸缩缸、压板和轮毂的装配示意图；图5为本发明实施例所采用的伸缩缸的结构示意图。
21.其中，1
‑
支撑芯轴、2
‑
活动杆、21
‑
外杆、22
‑
内杆、221
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大环、222
‑
小环、23
‑
限位滑槽、24
‑
限位螺钉、3
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压板、31
‑
定位板、311
‑
压紧面、32
‑
定位座、321
‑
压条、322
‑
铰支座、5
‑
牵
引杆、6
‑
铰接轴、7
‑
滑套、71
‑
第一滑套、72
‑
第二滑套、8
‑
旋转柄、9
‑
轮毂、10
‑
三爪卡盘、11
‑
过渡套筒、12
‑
垫片、13
‑
螺母。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
24.请参考图1至图5，图1为本发明实施例所提供的薄壁筒形件外表面加工夹具的轴测图；图2为图1的俯视图；图3为图1的剖视图；图4为本发明实施例所采用的安装座、伸缩缸、压板和轮毂的装配示意图；图5为本发明实施例所采用的伸缩缸的结构示意图。
25.本发明提供一种薄壁筒形件外表面加工夹具，包括支撑芯轴1、多个活动杆2、设于任一活动杆2的远端的压板、设于支撑芯轴1的安装座和设于任一压板和安装座之间的牵引杆5。
26.该薄壁筒形件外表面加工夹具中，全部活动杆2围以支撑芯轴1为中心轴围设于支撑芯轴1。对于任意一个活动杆2而言，其杆体远离支撑芯轴1的一端为远端，该远端沿支撑芯轴1的径向移动，包括沿支撑芯轴1的径向远离支撑芯轴1和靠近支撑芯轴1。压板设于远端，远端可带动压板沿支撑芯轴1的径向相对于支撑芯轴1运动，令全部压板对工件进行装卡。例如，令工件套设全部压板，从而利用全部压板自工件内部向外施加的压力，实现全部压板向外撑紧工件以定位工件。
27.此外，该薄壁筒形件外表面加工夹具的安装座设于支撑芯轴1，例如套设支撑芯轴1或滑动安装于支撑芯轴1的一侧。安装座与任意一个远端之间设有牵引杆5，因此，安装座沿支撑芯轴1的轴向移动时，安装座通过牵引杆5带动远端运动。
28.为了方便描述，视牵引杆5的杆体两端分别为第一端和第二端；第一端与安装座铰接，第二端与远端铰接。以活动杆2在支撑芯轴1的轴向上的安装位置为原点，由于牵引杆5的长度不变，若安装座和牵引杆5的第一端越靠近前述原点，则牵引杆5的第二端就会带动活动杆2的远端沿支撑芯轴1的径向更加远离支撑芯轴1。反之，当安装座和牵引杆5的第一端越远离前述原点时，则牵引杆5的第二端就会带动活动杆2的远端沿支撑芯轴1的径向更加靠近支撑芯轴1。可见，使用该薄壁筒形件外表面加工夹具中，操作人员利用安装座沿支撑芯轴1的轴向的位移来驱动远端向待装卡的工件施加作用力。
29.上述薄壁筒形件外表面加工夹具可以用于对具有薄壁、筒形特点的工件进行装卡。针对此类薄壁筒件，操作人员可以通过改变安装座沿支撑芯轴1的轴向的位置来快速带动全部远端移动，实现夹紧工件和松开工件。令全部远端均沿支撑芯轴1的径向远离支撑芯轴1，可满足内径较大的薄壁筒件的装卡定位要求；全部远端均沿支撑芯轴1的径向靠近支撑芯轴1，可满足内径较小的薄壁筒件的装卡定位要求。
30.下面结合附图和实施方式，对本发明所提供的薄壁筒形件外表面加工夹具做更进一步的说明。
31.在上述结构的基础上，该薄壁筒形件外表面加工夹具的活动杆2可采用伸缩杆。具体指，上述活动杆2可包括相互套设的外杆21和内杆22；外杆21为管状，内杆22可为管状或实心杆状；外杆21的轴向平行于内杆22的轴向。
32.该活动杆2的外杆21和内杆22二者之一可连接于支撑芯轴1，满足支撑芯轴1和活动杆2的安装定位。以外杆21连接支撑芯轴1为例，外杆21可以固定于支撑芯轴1，也可以滑动连接于支撑芯轴1。
33.外杆21固定于支撑芯轴1时，外杆21与支撑芯轴1相互固定，内杆22背离外杆21的一端为远端。由于内杆22穿设且滑动于外杆21内，因此，内杆22的远端可以沿内杆22的轴向移动，由此实现远端沿支撑芯轴1的径向靠近和远离支撑芯轴1。
34.外杆21滑动连接于支撑芯轴1时，外杆21和支撑芯轴1此二者可轴孔配合，从而令外杆21与支撑芯轴1仅具有沿支撑芯轴1的径向运动的移动自由度。此时，不仅外杆21和内杆22的伸缩杆结构可以实现远端相对于支撑芯轴1运动，外杆21和支撑芯轴1的装配关系同样能够令远端相对于支撑芯轴1运动。
35.考虑到支撑芯轴1的轴径有限，本发明所提供的各个实施例中，优先采用外杆21固定连接支撑芯轴1的方式实现活动杆2和支撑芯轴1的定位连接。
36.特别的，由外杆21和内杆22装配成的伸缩杆结构具体可以为伸缩缸，换言之，外杆21指的是伸缩缸的缸身。伸缩缸的缸身可可设置限位滑槽23和限位螺钉24，用于约束内杆22在缸身内的行程。
37.此外，为了方便将全部外杆21固定于支撑芯轴1，该薄壁筒形件外表面加工夹具还包括套设于支撑芯轴1的轮毂9。轮毂9与支撑芯轴1固定连接，轮毂9的周侧外壁可包括若干平面，全部外杆21一一对应安装于前述多个平面。以外杆21为伸缩缸的缸身为例，多个伸缩缸可分别通过螺栓等紧固件锁紧安装于轮毂9周侧的多个平面。
38.上述轮毂9通常采用矩形花键固定于支撑芯轴1的轴向中部，轮毂9的端面可通过垫片12、螺母13等零件夹紧，提高轮毂9和支撑芯轴1的固定连接强度。
39.为了实现更好的技术效果，本发明所提供的薄壁筒形件外表面加工夹具中，压板3和远端此二者之间设有铰接轴6，该铰接轴6的轴向与支撑芯轴1的轴向垂直，同时也垂直于该远端所在的活动杆2的轴向。由于远端相对于支撑芯轴1仅具有一个移动自由度，因此，压板3和远端的铰接关系令压板3绕铰接轴6定轴旋转。
40.可参考图3，以支撑芯轴1的轴向垂向分布为例，则铰接轴6的轴向水平分布。对于任意一个压板3而言，其可绕铰接轴6翻转，从而适应性装卡具有不同内壁形状的工件。对于全部压板3而言，其数量通常设置为三个以上，例如图1和图2中设有四个压板3，且四个压板3围绕支撑芯轴1均匀环布。
41.举例来说，若工件的内部具有圆柱状的空腔时，则压板3以垂向分布的角度贴紧并挤压工件的内壁；若工件的内部具有圆台、圆锥状的空腔时，则压板3适应工件的内壁发生偏转，确保压板3用于挤压工件的压紧面311能够处处贴紧工件的内壁。当然，对于内壁形状并不规则的部分工件而言，压板3也能够适用于前述工件的内壁发生偏转，从而实现压板3以更为平稳可靠地角度装卡工件。
42.可见，利用全部远端相对于支撑芯轴1的移动，再结合压板3和远端的铰接关系，该薄壁筒形件外表面加工夹具可以既可以应用于内径大小不同的薄壁筒件，也可以自适应于
内部形状不同的薄壁筒件，实现不更换薄壁筒形件外表面加工夹具就可以能够满足各类薄壁筒件的装卡定位，从而提高薄壁筒件的加工效率、加工精度，降低操作难度。
43.上述工件通常指的是薄壁筒件，由于薄壁筒件具有壁薄和轴向尺寸较大的特点，因此，该薄壁筒形件外表面加工夹具所采用的压板3具体可包括定位板31和定位座32。其中，定位板31具有长条状的压紧面311，该压紧面311用于贴合并挤压薄壁筒件的内壁；定位座32包括长条状的压条321和设于压条321的长度方向的中部的铰支座322。
44.长条状的压条321和长条状的压紧面311此二者同向分布，例如，压条321和压紧面311的长度方向均垂向分布，从而更好的装卡中心轴垂向分布的薄壁筒件。长条状的压条321和长条状的压紧面311此二者分别处于定位板31的两对侧表面，具体指，压条321定位安装于定位板31朝向支撑芯轴1的一侧板面，压紧面311为定位板31背离支撑芯轴1的一侧板面。
45.铰支座322设于压条321的长度方向的中部，用于满足铰接轴6在铰支座322和远端之间的安装。在铰接轴6、铰支座322和压条321的作用下，远端施加于定位板31的作用力沿定位板31的长度方向均匀分布，提高定位板31及其压紧面311与工件内壁的贴合和挤压效果。
46.在上述结构中，由于活动杆2的远端既需要通过铰接轴6定轴铰接于铰支座322，还需要与牵引杆5的杆体端部铰接，因此，可参考图5。图5中，活动杆2的远端可设置双环结构，其中一个大环221作为铰接轴6的安装孔，另外一个小环222设置大环221的外壁，用于满足牵引杆5的铰接安装。
47.进一步地，该薄壁筒形件外表面加工夹具中，定位板31的压紧面311具体设置为橡胶材质的柱状拱面，该柱状拱面向背离支撑芯轴1的一侧凸起。橡胶材质的压紧面311既能够增大定位板31和薄壁筒件的内壁之间接触面积面积和摩擦力，更加平稳安全地装卡薄壁筒件，也能够减少对薄壁筒件的冲击和损伤，同时也能够以自身的适当变形更好地适应薄壁筒件的实际形状。
48.在薄壁筒件的车削加工中，受服役环境的影响，薄壁筒件的温度较高，为此，上述定位板31可以设置采用耐热橡胶板或者定位板31的表面复合设置有耐热橡胶层，从而令定位板31的压紧面311具有耐热属性。
49.以上针对该薄壁筒形件外表面加工夹具的活动杆2和压板3的具体结构进行说明。至于该薄壁筒形件外表面加工夹具中可供操作人员操纵的安装座，可采用以下设置。
50.该薄壁筒形件外表面加工夹具的安装座包括套设支撑芯轴1的滑套7，滑套7内设有螺纹孔，用于与位于支撑芯轴1周侧的外螺纹装配。操作人员可以通过旋转滑套7令滑套7沿支撑芯轴1的轴向。
51.进一步地，滑套7设有旋转柄8，该旋转柄8可以自滑套7的外周向滑套7的径向延伸，方便操作人员通过旋转柄8带动滑套7快速、轻松地旋转。当然，旋转柄8在滑套7上的安装位置应当合理避让牵引杆5在滑套7上的安装位置，确保旋转柄8和牵引杆5之间始终留有可供操作人员的手执行具体操作的空间。例如，滑套7包括同轴并设且相对固定的第一滑套71和第二滑套72，旋转柄8安装于第一滑套71，牵引杆5安装于第二滑套72，第一滑套71和第二滑套72二者以预设厚度或者间距并设。
52.上述滑套7和旋转柄8的组合结构可视为螺纹轮盘。该螺纹轮盘采用人力操作，能
够降低能耗并避免薄壁筒形件外表面加工夹具对工件造成污染，基于该螺纹轮盘的轮盘结构，采用该薄壁筒形件外表面加工夹具装卡和松开工件时所需的力不大，能够有效地保证加工精度和加工质量。
53.此外，该薄壁筒形件外表面加工夹具还包括与支撑芯轴1装配的三爪卡盘10。
54.三爪卡盘10内设有中心孔，支撑芯轴1的轴向一端插入并紧配于中心孔内，实现支撑芯轴1与三爪卡盘10的固定连接；支撑芯轴1的轴向另一端与安装座和活动杆2连接。
55.三爪卡盘10一方面简化了该薄壁筒形件外表面加工夹具的使用，简单来说，三爪卡盘10通常应用于车床，因此该薄壁筒形件外表面加工夹具可通过三爪卡盘10快速定位连接于车床。另一方面，三爪卡盘10的活动卡爪能够辅助于薄壁筒形件外表面加工夹具对工件的装卡定位。例如，工件指的是薄壁筒件，则操作人员可以采用薄壁筒形件外表面加工夹具的压板3撑紧薄壁筒件的内壁，实现自薄壁筒件的内部定位装卡该薄壁筒件，方便车床对薄壁筒件的外表面进行车削加工；操作人员可以利用三爪卡盘10的活动卡爪卡止定位薄壁筒件的轴向端部，提高对薄壁筒件的轴向定位强度。
56.相较于薄壁筒形件外表面加工夹具的压板3而言，三爪卡盘10对薄壁筒件仅起定位作用，避免三爪卡盘10对薄壁筒件造成结构损伤或者导致薄壁筒件严重变形。
57.三爪卡盘10大多属于标准件，因此三爪卡盘10的中心孔的尺寸为定值，且通常远大于该薄壁筒形件外表面加工夹具的支撑芯轴1的设计尺寸。为了合理控制支撑芯轴1的轴径，降低支撑芯轴1的材料成本、装配难度以及该薄壁筒形件外表面加工夹具的质量，可在支撑芯轴1和中心孔之间设置过渡套筒11。过渡套筒11套设于支撑芯轴1的轴向一端，起到增大支撑芯轴1的局部轴径的作用，从而在不增加支撑芯轴1的轴径的前提下，满足支撑芯轴1、过渡套筒11和中心孔三者自内向外依次套设和过盈装配。
58.以上对本发明所提供的薄壁筒形件外表面加工夹具进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。