一种嵌入件电加工多组孔用装置及其使用方法与流程

1.本发明属于电加工制造技术领域，涉及一种嵌入件电加工多组孔用装置及其使用方法。


背景技术：

2.嵌入件是发动机零件之一，为精铸异形件，在不同心两节圆上分别分布3组小孔，每组孔的中心线相互平行，孔距较小，中间两组，每组8个孔，孔中心线平行于零件对称中心平面，两侧对称分布两组斜孔，每组7个孔，两节圆上同侧斜孔角度不同，相差较小。某机嵌入件如图1、图2、图3所示，圆弧最大轮廓外径为r62.02mm，第一排孔距a面8mm，入口节圆半径为r58.3mm，侧面斜孔与零件对称中心平面夹角为34
°
，每组孔孔间距为4.4mm，孔径为φ1，第二排孔距a面12.5mm，入口节圆半径为r57.9mm，侧面斜孔与零件对称中心平面夹角为36
°
，每组孔孔距为4.6mm，孔径为φ1.5，圆弧r62.02与节圆r57.9中心距为2mm，节圆r57.9与r58.3中心距为0.4mm。规范要求用a面和r62.02的圆弧定位，刻线角向定位，压紧b面，用普通三坐标电火花成型机床加工，机床工作台只能平动，不能转动，装夹电极的主轴只能沿垂直于工作台面方向运动，不能倾斜，常规采用转轴+插销分度方式，分度孔在一个节圆布不开，需要两个节圆，分度插销同时插入两孔中实现分度，造成定位装置结构复杂，体积大，操作不方便。


技术实现要素：

3.本发明目的是提出一种嵌入件电加工多组孔用装置及其使用方法，以解决嵌入件加工不同心两节圆上的6组小孔时，定位装置结构复杂、体积大、操作不方便的问题。
4.本发明通过以下技术方案实现：
5.一种嵌入件电加工多组孔用装置，包括底板，底板上安装有立板，立板上通过转轴安装有定位板，定位板上设置有嵌入件固定机构，嵌入件固定机构用于将嵌入件定位并固定在定位板上，当嵌入件固定在定位板上时，转轴的轴线垂直于嵌入件的a面且经过嵌入件的圆弧最大轮廓的圆心；定位板上具有定位板第一平面和定位板第二平面；立板上开设有分别用于安装第一定位插销、第二定位插销、第三定位插销、第四定位插销和第五定位插销的第一分度孔、第二分度孔、第三分度孔、第四分度孔和第五分度孔；
6.使用时，将嵌入件固定在定位板上，底板定位并固定在机床工作台面，当定位板第二平面与第一定位插销外圆相切接触时，加工电极能加工嵌入件的待加工中间两排孔，当定位板第二平面与第二定位插销外圆相切接触时，加工电极能加工嵌入件的待加工左侧第二排孔，当定位板第二平面与第三定位插销外圆相切接触时，加工电极能加工嵌入件的待加工左侧第一排孔，当定位板第一平面与第四定位插销外圆相切接触时，加工电极能加工嵌入件的待加工右侧第一排孔，当定位板第一平面与第五定位插销外圆相切接触时，加工电极能加工嵌入件的待加工右侧第二排孔。
7.优选的，嵌入件固定机构包括固定在定位板上的限位块和调整片；定位板具有定
位板第三平面，限位块具有互相平行的限位块第一平面和限位块第二平面；当嵌入件固定在定位板上时，限位块第一平面与待加工嵌入件的一端面接触，调整片一侧面与定位板第三平面接触，调整片另一侧面与限位块第二平面接触。
8.进一步的，嵌入件固定机构包括安装在定位板上的至少两个定位销和至少两个调节支承；定位板具有定位板第四平面，当嵌入件固定在安装板上时，嵌入件a面与定位板第四平面贴合，各定位销的外圆与嵌入件的圆弧最大轮廓相切接触，调节支承的顶部为外圆锥，外圆锥与嵌入件内侧面接触。
9.进一步的，嵌入件固定机构包括压板，压板上设有压板第一平面，压板具有压板第二平面，嵌入件固定在定位板上时，压板第二平面与嵌入件的b面接触，压板通过穿入压板第一平面的螺钉固定在定位板上的定位板第四平面上。
10.进一步的，压板具有圆弧面，定位板具有与定位板第四平面平行的定位板第五平面，圆弧面与定位板第五平面贴合。
11.优选的，还包括固定在定位板上的左侧引导板、中间引导板和右侧引导板；左侧引导板上开设有两排电极引导孔，嵌入件固定在定位板上时，左侧引导板上的两排电极引导孔与嵌入件的待加工左侧两排孔位置相对应；中间引导板上开设有两排电极引导孔，嵌入件固定在定位板上时，中间引导板上的两排电极引导孔与嵌入件待加工中间两排孔位置相对应；右侧引导板上开设有两排电极引导孔，嵌入件固定在定位板上时，右侧引导板上的两排电极引导孔与嵌入件的待加工右侧两排孔位置相对应。
12.进一步的，左侧引导板、中间引导板和右侧引导板与定位板之间均设置有绝缘垫片，左侧引导板、中间引导板和右侧引导板通过贯穿绝缘衬套的连接螺钉和圆柱销固定在定位板上。
13.进一步的，还包括两个找正针，中间引导板上开设有两个找正孔，找正孔用于插入找正针，安装嵌入件时，通过找正针找正嵌入件上的刻线。
14.优选的，还包括安装在立板上的支板，使用时，支板的顶面与第二定位插销、第三定位插销、第四定位插销或第五定位插销的外圆接触。
15.所述的嵌入件电加工多组孔用装置的使用方法，包括：将所述嵌入件电加工多组孔用装置通过底板安装在机床工作台面，将嵌入件定位并固定在定位板上；
16.当加工嵌入件的中间两排孔时，将第一定位插销插入第一分度孔中，转动定位板直到定位板第二平面与第一定位插销外圆接触，再将定位板固定，加工嵌入件的中间两排孔；
17.当加工嵌入件的右侧第一排孔时，将第四定位插销插入第四分度孔中，转动定位板直到定位板第一平面与第四定位插销外圆接触，再将定位板固定，加工嵌入件的右侧第一排孔；
18.当加工嵌入件的右侧第二排孔时，将第五定位插销插入第五分度孔中，转动定位板直到定位板第一平面与第五定位插销外圆接触，再将定位板固定，加工嵌入件的右侧第二排孔；
19.当加工嵌入件的左侧第一排孔时，将第三定位插销插入第三分度孔中，转动定位板直到定位板第二平面与第三定位插销外圆接触，再将定位板(3)固定，加工嵌入件的左侧第一排孔；
20.当加工嵌入件的左侧第二排孔时，将第二定位插销插入第二分度孔中，转动定位板直到定位板第二平面与第二定位插销外圆接触，再将定位板固定，加工嵌入件的左侧第二排孔。
21.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
22.本发明创新设计分度机构，在定位板上设置定位板第一平面和定位板第二平面，并设置五个定位插销，分别对应五种角度，通过定位板第一平面和定位板第二平面分别与插入第一分度孔、第二分度孔、第三分度孔、第四分度孔、第五分度孔中的定位插销圆柱面接触来实现分度，实现对不同心两节圆上的6组小孔的加工，不但能满足不同心的两节圆共5种角度，其中两处角度相差较小的分度要求，且结构简单紧凑，操作方便，解决了现有装置结构复杂、体积大、操作不方便的问题。
23.进一步的，因选用嵌入件图2中的刻线定角向，刻线位置位于要加工中间孔位置的零件外侧，现有角向定位机构加工时必需脱离零件，操作费时，定位不可靠。本发明在嵌入件一侧增加限位块，由于每批零件尺寸存在偏差，因此设置调整片，每批零件根据需要返修调整片的厚度，直接通过限位块定角向，优点是定位可靠，操作方便。
24.进一步的，由于定位圆与加工孔分布节圆不同心，按常规将引导板安装在立板上，引导板至少需要3组，如果电极更换两次，加工时至少需要更换5次引导板，如果更换3次引导板，电极至少需要更换4次，操作不方便，还容易出错。为了操作方便，本发明将引导板固定在定位板上，分别设置左右侧及中间引导板，不需要频繁更换引导板，大大简化操作流程。
25.进一步的，由于电火花加工时电极引导板需要与零件绝缘，加工孔间距太小，无法按常规做到单个孔绝缘，本发明在引导板与定位板之间使用绝缘垫片，连接螺钉与圆柱销均使用绝缘衬套，实现引导板与定位装置绝缘。
26.进一步的，为了实现角向定位，设置两个找正针找正刻线，当两找正针的锥体尖点同时与刻线对齐时完成角向定位，加工时，找正针卸掉。
27.进一步的，本发明设置定位销，定位销的外圆与嵌入件圆弧最大轮廓相切实现定位，为了防止加工时零件下移脱离定位销，在嵌入件内侧面设有两个调节支承。
28.进一步的，通过压板进一步固定嵌入件，设有腰槽可以方便的调整压紧部位及便于装卸嵌入件。
29.进一步的，由于嵌入件b面与定位板第五平面之间距离有尺寸公差，压板的压板第二平面与圆弧面高点之间距离也有尺寸公差，将圆弧面做成弧面，便于调整压板第二平面与圆弧面之间高度，使压板第二平面与嵌入件的b面贴合良好。
30.进一步的，为了防止加工两侧孔时定位板与定位插销接触，使定位插销受力变形，设置支板，以支撑定位插销，保证结构稳固。
附图说明
31.图1为某机嵌入件示意图；
32.图2为图1中a-a剖视图；
33.图3为图2中b-b剖视图；
34.图4为本发明定位装置主视图；
35.图5为本发明定位装置俯视图；
36.图6为本发明图4的b-b剖视图；
37.图7为本发明图4的d-d剖视图；
38.图8为本发明图5的a-a剖视图；
39.图9为底板1示意图；
40.图10为立板2示意图；
41.图11为支板16示意图；
42.图12为转轴(15)示意图；
43.图13为定位板3主视图；
44.图14为定位板3的a向视图；
45.图15为定位板3俯视图；
46.图16为定位销9示意图；
47.图17为限位块10示意图；
48.图18为调节支承4示意图；
49.图19为压板14示意图；
50.图20为中间引导板7示意图；
51.图21为找正针12示意图；
52.图22为螺钉用绝缘衬套13示意图；
53.图23为圆柱销用绝缘衬套17示意图；
54.图24为绝缘垫片5示意图；
55.图25为左侧引导板6示意图；
56.图26为右侧引导板8示意图。
具体实施方式
57.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明进行描述，这些描述只是进一步解释本发明的特征和优点，并非用于限制本发明的权利要求。
58.本发明嵌入件电加工多组孔用装置，所述嵌入件为小直径异形圆弧段，所述电加工多组孔是采用普通三坐标电火花成型机床在小直径异形圆弧段上加工不同心两节圆上分布的6组共5种角度的44个小孔，且两节圆上同侧斜孔角度相差较小。
59.如图4、图5、图6、图7、图8所示，本发明定位装置包括底板1、立板2、定位板3、调节支承4、绝缘垫片5、左侧引导板6、中间引导板7、右侧引导板8、定位销9、限位块10、调整片11、找正针12、螺钉用绝缘衬套13、压板14、转轴15、支板16、圆柱销用绝缘衬套17、定位衬套、定位插销、垫圈19、带肩六角螺母18、连接螺钉和圆柱销。其中定位衬套、定位插销、带肩六角螺母18选用国家标准机床夹具零件及部件，垫圈19、连接螺钉和圆柱销选用紧固件国家标准。
60.立板2安装在底板1上，转轴15、支板16和定位插销安装在立板2上，定位板3安装在转轴15上，调节支承4、绝缘垫片5、左侧引导板6、中间引导板7、右侧引导板8、定位销9、限位块10、调整片11、压板14安装在定位板3上，螺钉用绝缘衬套13、圆柱销用绝缘衬套17安装在左侧引导板6、中间引导板7、右侧引导板8上，找正针12安装在中间引导板7上。
61.底板1如图9所示，为平板，其上设有平面1a、1b、1d，其中平面1a平行于平面1d。为了加工时便于找正定位装置的角向位置，在底板1上设有垂直于平面1a的找正面1b。底板1的中上部设有一组螺钉过孔和圆柱销安装孔，还设有与机床工作台t型槽相匹配的4个壁面为1c的槽。
62.立板2如图10所示，为平板，设有两相互垂直的平面2a和2b，平面2a上设有与底板1中上部设置的螺钉过孔和圆柱销安装孔相匹配的一组螺纹孔及圆柱销安装孔，立板2通过平面2a安装在底板1的平面1d上，并通过圆柱销定位，螺钉固紧。立板2上设置的5个台阶第一分度孔2c-1、第二分度孔2c-2、第三分度孔2c-3、第四分度孔2c-4、第五分度孔2c-5是分度孔，这5个台阶孔的位置必须满足分度要求，分度孔2c-1、2c-2、2c-3、2c-4、2c-5中分别安装第一定位衬套21、第二定位衬套、第三定位衬套、第四定位衬套、第五定位衬套，第一定位衬套21、第二定位衬套、第三定位衬套、第四定位衬套、第五定位衬套中分别安装第一定位插销22、第二定位插销、第三定位插销、第四定位插销和第五定位插销，定位衬套与对应定位插销两者之间小间隙配合，安装衬套的好处是耐磨，便于磨损后更换，便于保证加工要求。为了防止加工两侧孔时安装嵌入件及其它部件的定位板3的组合件因分度需要倾斜直到与插入图4中的第二分度孔2c-2或第三分度孔2c-3或第四分度孔2c-4或第五分度孔2c-5的定位插销接触，使定位插销受力变形，设置支板16，支板16如图11所示，它安装在立板2上，当它与定位插销接触时，通过穿过支板16中间的腰槽拧入平面2b上的螺纹孔2d中的第二螺钉27压紧。转轴15如图12所示，为阶梯轴，它安装在立板2上的台阶孔2e中，如图6所示，平面15a与立板2上的台阶孔2e的大孔台阶面贴合，圆柱15b与孔2e的名义尺寸相同，并过盈配合，为了防止转轴15转动，装配后，在转轴15的左端大圆柱段外圆处配置第一圆柱销24，此第一圆柱销24穿过转轴15并伸入在立板2中，完成转轴15安装。
63.定位板3如图13、图14、图15所示，其上设有定位板第六平面3a、定位板第四平面3b、定位板第五平面3c、第二平面3d、第一平面3e、定位板第三平面3m、定位板第七平面3f、定位板第八平面3g、定位板第九平面3h，其中定位板第六平面3a、定位板第四平面3b、定位板第五平面3c互相平行，其余平面都垂直于定位板第六平面3a，定位板第九平面3h和定位板第七平面3f与对称平面夹角分别为b，一个实施例中b为56
°
定位板第九平面3h和定位板第七平面3f与图2中的第一排孔的两侧孔轴线分别垂直；定位板第四平面3b为嵌入件的a面定位，其上的两处孔3l节圆圆心与嵌入件圆弧最大轮廓外径(例如图2中r62.02)同心，定位销9安装在孔3l中，定位销9的外圆与嵌入件圆弧最大轮廓外径相切实现定位，定位销9如图16所示，为圆柱体，它与孔3l名义尺寸相同，并过盈配合。由于定位圆与加工孔分布节圆不同心，分度机构的旋转中心选在嵌入件圆弧最大轮廓圆心(例如r62.02圆心)，即孔3n中心，由于嵌入件较小，例如图2所示嵌入件同侧斜孔角度相差2
°
，如果按常规转轴+插销分度方式，分度孔在一个节圆布不开，需要两个节圆，分度插销同时插入两孔中实现分度，造成定位装置结构复杂，体积大，操作不方便。本次创新设计分度方式，在定位板3上设置与对称平面夹角为a的定位板第一平面3e和定位板第二平面3d，在一个具体实施例中a优选为50
°
，当定位板第一平面3e和定位板第二平面3d分别与插入图10中立板2的5个台阶第一分度孔2c-1、第二分度孔2c-2、第三分度孔2c-3、第四分度孔2c-4、第五分度孔2c-5中安装的定位衬套的内孔中的定位插销圆柱面接触实现分度，结构简单紧凑，操作方便。如图6所示，为了耐磨在孔3n中装入第六定位衬套23，定位板3通过孔3n中安装第六定位衬套23装入安装在立板2
的转轴15的圆柱15c上，第六定位衬套23的内孔与圆柱15c名义尺寸相同，并小间隙配合，定位板第六平面3a与立板2上的平面2b贴合，并通过安装在转轴15的螺柱15d上的带肩六角螺母18压紧。为了便于标注尺寸，定位板3上还设有工艺孔20。
64.因选用嵌入件图2中的刻线定角向，刻线位置位于要加工中间孔位置的零件外侧，加工时角向定位机构必需脱离零件，操作费时，定位不可靠，在图4嵌入件右侧增加限位块10，由于每批零件尺寸存在偏差，在限位块10的限位块第二平面10b左侧设有调整片11，每批零件根据需要返修调整片的厚度，调整片11为圆环形，限位块10安装在定位板3的定位板第三平面3m上，安装时，调整片11的一侧平面与定位板第三平面3m贴合，另一侧平面与限位块10的限位块第二平面10b贴合，通过穿过平面10c上的螺钉过孔10d和调整片11的内孔拧入定位板3的定位板第三平面3m上螺纹孔3s中的螺钉固定。由于每批零件一致性较好，首件使用刻线角向定位后，通过返修调整片的厚度，直到限位块10的限位块第一平面10a与嵌入件右侧接触，其余零件直接通过限位块10定角向，优点是定位可靠，操作方便，限位块10如图17所示，为l型板。由于加工时嵌入件如图4状态放置，定位嵌入件圆弧最大轮廓处于上端，为了防止加工时零件下移脱离定位销9，在嵌入件内侧面设有两个调节支承4，调节支承4如图18所示，它由外圆锥4a、外六方4b和螺柱4c组成，它安装在定位板螺纹孔3p中，通过用六方扳手调节长度，使外圆锥4a与嵌入件内侧面接触或脱离。
65.压板14如图19所示，为了调整压紧部位及便于装卸零件，其上设有腰槽14c，压板14可在腰槽范围内移动，腰槽长度必需保证压板14伸入或退出嵌入件，使用时压板14的压板第二平面14a放置在图3中嵌入件的b面上，圆弧面14b与定位板3的定位板第五平面3c贴合，并通过穿过腰槽14c及其左侧面下的垫圈内孔拧入定位板3上的平面3b上的螺纹孔3k中的第一螺钉26完成嵌入件压紧。由于b面与定位板第五平面3c之间距离有尺寸公差，压板14的压板第二平面14a与圆弧面14b高点之间距离也有尺寸公差，将圆弧面14b做成弧面，便于调整压板第二平面14a与圆弧面14b之间高度，使压板压板第二平面14a与嵌入件的b面贴合良好。
66.由于定位圆与加工孔分布节圆不同心，按常规将引导板安装在立板2上，引导板至少需要3组，如果电极更换两次，加工时至少需要更换5次引导板，如果更换3次引导板，电极至少需要更换4次，操作不方便，还容易出错，为了操作方便，将引导板固定在定位板3上，由于电火花加工时电极引导板需要与零件绝缘，加工孔间距太小，无法按常规做到单个孔绝缘，即绝缘套+钢套，如果引导板采用非金属材料，容易变形和磨损，故引导板采用耐磨刚，材料选用crwmn，在电极引导板与定位装置之间使用绝缘垫片，连接螺钉与圆柱销均使用绝缘衬套，实现引导板与定位装置绝缘。
67.中间引导板7如图20所示，其上设有与嵌入件需要加工中间两组孔的位置相对应的两排小孔7b、7c，即电极引导孔，它们的孔径分别与加工孔使用的电极名义尺寸相同，并小间隙配合。螺钉用绝缘衬套13如图22所示，它通过外圆柱13b安装在孔7d中，两者之间过盈配合，台阶面3a与中间引导板7的平面贴合，圆柱销用绝缘衬套17如图23所示，通过外圆柱安装在两处孔7e中，两者之间过盈配合，孔7d安装的螺钉用绝缘衬套13的内孔和两处孔7e中安装的圆柱销用绝缘衬套17的内孔与定位板3的定位板第八平面3g上分布的一组螺纹孔和圆柱销安装孔相匹配。绝缘垫片5如图24所示，其上设有与定位板3的定位板第八平面3g上分布的一组圆柱销安装孔和螺纹孔相匹配的圆柱销及螺钉让开孔。如图8所示，绝缘垫
片5安装在定位板3的定位板第八平面3g上，中间引导板7安装在绝缘垫片5上，并通过圆柱销定位，螺钉压紧。左侧引导板6和右侧引导板8与中间引导板7相同，分别通过绝缘垫片5安装在定位板3的定位板第九平面3h和定位板第七平面3f上。左侧引导板6和右侧引导板8分别如图25、图26所示，其上第一排孔为直孔，第二排孔为斜孔，两排孔角度差与嵌入件同侧斜孔角度差相同为2
°
。
68.为了实现角向定位，设置两个找正针找正刻线，找正针12如图21所示，圆柱12a为夹持段，为了便于操作，在外圆滚花，其上还设有吊挂孔，圆柱12b为引导段，它安装在于中间引导板7上的找正孔7a中，两者之间名义尺寸相同，并小间隙配合，为了便于观察，锥体12锥度较小为30度，锥体12c与圆柱12b有同心要求，并保持尖点，当两找正针12的锥体12c尖点同时与刻线对齐时完成角向定位，加工时，找正针12卸掉。
69.使用时，将定位装置中底板1上的平面1a与机床工作台面贴合，拉直平面1b，再用机床上的t型螺栓穿入槽1c中，并用螺母压紧，完成定位装置的安装。再将嵌入件a面与定位板3的定位板第四平面3b贴合，嵌入件外圆弧与定位销9的外圆接触，转动嵌入件，直到安装在中间引导板7上的2个找正针12的锥体12c的尖点指在图2中的刻线上，通过修配调整片11的厚度，使限位块10的限位块第一平面10a与嵌入件的右侧接触，卸掉找正针12，完成嵌入件定位，然后用压板14压紧，再转动调节支承4使它的椎体4a与嵌入件内侧接触，完成嵌入件安装。再将第一定位插销22插入图4的第一分度孔2c-1中，将图6中安装在转轴15上的带肩六角螺母18拧松两圈，转动定位板3直到定位板第二平面3d与第一定位插销22外圆接触、再将带肩六角螺母18拧紧，并插入第一圆柱销24，加工中间孔。中间孔加工完成后，带肩六角螺母18拧松两圈，第一定位插销22拔出，转动定位板3，使图4中定位板3的定位板第一平面3e与插入第四分度孔2c-4中的第四定位插销或插入第五分度孔2c-5中的第五定位插销外圆接触，再将带肩六角螺母18拧紧，并插入第一圆柱销24，调整支板16位置，使之顶在第四定位插销或的第五定位插销的外圆上，以加工右侧第一排孔或第二排孔。同理当图4中定位板3的定位板第二平面3d与插入第二分度孔2c-2中的第二定位插销或插入第三分度孔2c-3中的第三定位插销外圆接触时，调整支板16位置，使之顶在定位插销的外圆上，以加工左侧第一排孔或第二排孔。
70.本发明装置解决了嵌入件加工不同心两节圆上的6组小孔时，定位装置分度机构、引导机构和角向定位机构不易设计，不易保证加工要求的难题。该定位装置结构新颖、紧凑、定位准确可靠、分度合理简单、并易于制造、操作安全方便，满足嵌入件多组小孔的加工要求，并为类似问题提供了可借鉴经验。