專利名稱：一種用于精車外圓的夾具及夾具加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用已加工完成的兩個長孔定位薄壁殼體類零件的用于精車外圓的夾具及夾具加工方法。
背景技術(shù)：
針對較長、薄壁殼體零件以數(shù)控鏜好的兩個長孔4定位反車基準外圓14，保證兩個長孔與車削后的基準外圓3的位置度<2 0.03mm，見圖1所示。該零件材料為鈦合金TC4， 傳統(tǒng)的加工方法為預(yù)鉆兩個長孔，先加工基準外圓后，再精線切內(nèi)孔，保證兩個長孔與外圓的位置度。但因此零件鈦合金材料加工易發(fā)熱變形，加工長孔后與精車的外圓單邊壁厚僅有1.3mm，此工藝方案易造成薄壁處變形，并且因零件長，精線切長孔效率較低。試驗采用先數(shù)控鉆鏜好兩個長孔，以此定位精車出基準外圓。但因零件長孔中心距和孔尺寸均有公差，因而要達到長孔與基準外圓的位置度<2 0. 03mm，反車出基準外圓，精車加工存在較大的質(zhì)量風險，定位夾具的好壞將直接影響精車外圓的精度?，F(xiàn)有車床精車夾具的定位及加工缺陷1.車床上常用的一面兩銷通常將兩個圓銷做成較大間隙，方便零件裝卸，但其在較長零件上的誤差放大作用也是很明顯的，見圖3，若定位銷6長20mm，殼體零件長154mm， 孔入口接觸間隙tl = 0. Olmm,因間隙零件傾斜，則在孔出口處將會有t2 = 0. 0725mm的誤差，很明顯不能滿足精車要求長孔4與基準外圓14的位置度<2 0. 03mm;有的高精度零件加工時，采取兩圓孔很小的間隙定位，但因零件的結(jié)構(gòu)特性(孔壁5最薄處1. 3mm)這種很小間隙過定位的方式很可能造成加工零件時和裝拆夾具時的受力變形，造成精度超差；另外做為定位的兩長孔4數(shù)控鏜后的中心距有0. 02mm誤差左右，因而用夾具裝配時會造成難以裝卸，會產(chǎn)生過定位。2.對于較長零件車床加工常用的輔助定位方式的缺點對于此類較長零件，車床常用車床尾座頂尖頂緊一圓柱形平堵頭，并靠平堵頭于零件右端面接觸的摩擦力頂緊零件，缺點如下1)即使零件主定位準確定位了，零件因自重的原因也會出現(xiàn)零件尾部的上下和前后歪斜。平堵頭并不能起到定心作用，雖然尾座頂尖與機床主軸同心，但零件的中心線已與機床主軸、尾座頂尖偏離。零件頂緊后機床旋轉(zhuǎn)，零件會出現(xiàn)較大的圓跳動和振擺。在這種情況下工人會手動調(diào)整零件的裝夾位置，直到找正零件中心與機床主軸中心線平行，才開始精車外圓，這一工作費時費力，而且找正精度不高。2)在零件用平堵頭裝夾后零件輕微歪斜的基礎(chǔ)下，尾座頂尖強行頂緊，此零件會產(chǎn)生撓性彎曲變形，原圖紙要求的兩個長孔4的尺寸及形狀公差都會有所改變，精車外圓位置度<2 0. 03mm的要求也就難以保證，會影響零件設(shè)計時所需要的裝配性能。3)用平堵頭在零件右端面2頂緊支撐時，因僅用端面與零件端面接觸，無徑向支撐，接觸面少，若夾的很緊，該零件易變形；若夾緊力較小，在加工零件外圓時徑向吃刀進給時，零件右端面與平堵頭端面易滑移錯位，零件中心偏移；也有可能為防止受力滑移，將加工時徑向吃刀進給減小，但這樣精車外圓的加工效率將會大幅降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種加工精度高、零件加工完成后的裝配性能不受影響的一種用于精車外圓的夾具及夾具加工方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，夾具包括主定位夾具體和輔助定位夾具體，1)主定位夾具體包括夾持柄、定位菱形銷和定位圓銷，定位菱形銷和定位圓銷置于主定位夾具體的端面上，并凸出于主定位夾具體的定位端面；主定位夾具體與機床軸心線同軸，定位菱形銷和定位圓銷的軸線與機床的軸心線平行，定位菱形銷的長軸與機床軸心線垂直，主定位夾具體的找正基準外圓與夾持柄同軸；定位菱形銷長軸與被加工零件長孔直徑的間隙0. 005-0. Olmm,定位圓銷的直徑與被加工零件長孔直徑的間隙 0. 01-0. 015mm，定位菱形銷短軸削邊后剩余外圓寬度B為零件長孔直徑的1/5，定位菱形銷和定位圓銷的高度為零件長度的1/5，定位菱形銷的長軸和與其置于同一個被加工零件長孔中的輔助定位夾具體上的菱形銷的長軸垂直；2)輔助定位夾具體包括兩個相同的菱形銷，兩個菱形銷置于輔助定位夾具體找正基準外圓的端面上，并凸出于該端面，兩個菱形銷的長軸方向相互垂直，其中一個菱形銷的長軸方向與兩個菱形銷的中心連線方向一致；兩個菱形銷和的長軸外圓直徑與零件長孔直徑的間隙0. 015-0. 02mm，菱形銷削邊后剩余外圓寬度B為零件長孔直徑的1/5 ；兩個菱形銷的高度取零件長度的1/6。所述的機床軸心線的方向為X向時，主定位夾具體的定位菱形銷的長軸方向為Y 向，輔助定位夾具體的與主定位夾具體的定位菱形銷共同置于同一個被加工零件長孔中的菱形銷的長軸方向為Z向。制備用于精車外圓的夾具的夾具加工方法是1)主定位夾具體的加工，在數(shù)控銑床上，用三爪卡盤夾持主定位夾具體的夾持柄，一次銑削定位圓銷和定位菱形銷，銑削夾具找正基準外圓及定位端面，保證定位圓銷和定位菱形銷與夾具找正基準外圓的位置度和與定位端面的垂直度；然后，將主定位夾具體與零件組裝，機床尾座頂尖通過與夾具體夾持柄端面接觸的頂塊頂緊零件，找正后，在車床上加工主定位夾具體的夾持柄和找正基準外圓，并使夾持柄和找正基準外圓同軸；2)輔助定位夾具體的加工，在數(shù)控銑床上，數(shù)控銑削輔助定位夾具體找正基準外圓的端面上的兩個相互垂直的菱形銷，并一次裝夾加工出找正基準外圓，保證其與雙向菱形銷的位置度。與主定位夾具不同的是，數(shù)控銑削完成后將夾持柄線切割去除掉，找正基準外圓在沒有菱形銷的端面上精鏜尾座堵頭的中心頂尖孔，保證其與雙向菱形銷的位置度。本發(fā)明具有的優(yōu)點和實施的有益效果本發(fā)明用于較長薄壁殼體類零件以孔定位精車外圓，加工出零件位置度可達到<2 0. 015mm,生產(chǎn)準備時間縮短，首次裝夾找正誤差由0. 20mm減小為0. 02mm,找正零件中心線時間由30分鐘縮短為2分鐘，同時因定位可靠，精車用于實際切削加工的生產(chǎn)效率也提高 85%。且與傳統(tǒng)的加工方法相比，具有以下明顯的效果
1.將主定位夾具做成“一面一圓銷加一菱形銷”。這種結(jié)構(gòu)車床上很少使用，常用在銑工夾具和鉗工夾具。將此結(jié)構(gòu)應(yīng)用于精車夾具，通過給定合適的圓柱銷和菱形銷的直徑間隙值，給定合適的菱形銷削邊后寬度尺寸，確保零件兩孔中心距在極端尺寸下，能方便得裝入雙銷。但因在垂直于雙銷連心線方向菱形銷的直徑并未減小很多，因而不會增大工件的轉(zhuǎn)角誤差，有利于保證定位精度，又不產(chǎn)生過定位。2.零件兩長孔在數(shù)控加工鏜孔時，不僅孔和孔中心距有誤差，因孔較長154mm，加工后軸心線會產(chǎn)生上下和前后的誤差曲線，如果在零件右端支撐時不能有效地補償此誤差，就有可能造成以兩端主定位和輔助定位模擬確定的中心線不準確，影響定位及加工精度，因而采取獨特的雙向菱形銷結(jié)構(gòu)，在相互垂直的兩個方向進行削邊，并應(yīng)注意與主定位夾具裝配時方向要對應(yīng)(如圖4)，通過這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計裝夾后，零件可快速的找正長孔中心線，定位準確。3.采取“一面加兩個相互垂直的菱形銷尾座堵頭”做為輔助定位夾具體，因其在零件徑向具有定心作用，因而不像傳統(tǒng)的平堵頭定位，會產(chǎn)生因較長的零件工人將零件與夾具安裝時零件上下和前后的歪斜，從而造成精車加工時零件中心線不正。減少了工人的操作誤差，由夾具快速定出零件的中心線，不需手工操作反復(fù)找正零件，可降低對工人的技能要求。4.采取“一面加兩個相互垂直的菱形銷尾座堵頭”做為輔助定位，與傳統(tǒng)的平堵頭相比，除去端面接觸，又增加了 4處菱形銷外圓接觸面，裝夾后零件準確定心，不會產(chǎn)生因零件歪斜頂緊后的彎曲變形和零件滑移；支撐面由1處變?yōu)?處，接觸面積增加，零件右端輔助定位支撐強度也大大增加，精車時進刀次數(shù)由3次減少為2次，吃刀量也得以增加，精車效率迅速提高。


圖1是產(chǎn)品零件主視2是產(chǎn)品零件左視3是誤差放大4是該發(fā)明的技術(shù)方案5是圖4的A-A剖視6是圖4的B-B剖視7是該發(fā)明的主定位夾具體主視8是該發(fā)明的主定位夾具體右視9是該發(fā)明的輔助定位夾具體主視10是該發(fā)明的輔助定位夾具體左視11是該發(fā)明主定位夾具體加工示意圖
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細說明。1.見圖4，將夾具主定位夾持柄9裝于車床主軸三爪卡盤8內(nèi)的彈簧夾頭7中，找正夾具找正基準10，將零件端面1與主定位夾具體端面11接觸裝入主定位夾具體，將輔助定位夾具體端面16與零件右端面2接觸裝入零件，用尾座頂尖19頂緊輔助定位夾具體找正基準外圓15的外端面上的中心頂尖孔，打表找正找正基準外圓15后，即可精車外圓。2.使用主定位夾具體和輔助定位夾具體共同完成對零件的定位和支撐，并且要求主定位夾具體和輔助定位夾具體與零件裝夾時符合以下裝配關(guān)系見圖4、圖5、圖6主定位夾具體定位菱形銷12長軸方向與機床軸心線垂直(操作者前后的方向)， 輔助定位夾具體菱形銷17與主定位夾具體定位菱形銷12裝入同一長孔4中，并且菱形銷 17長軸方向與主定位夾具體的菱形銷12長軸方向垂直(機床上下方向)；3.主定位夾具體見圖7、圖8，夾持柄9安裝于車床主軸彈性夾頭7內(nèi)，夾具體上有兩個凸臺分別為定位圓銷13和菱形銷12，與零件的兩個長孔4定位，菱形銷長軸方向與兩個銷的中心線方向垂直，夾具找正基準外圓10與夾持柄9同軸。菱形銷12外圓直徑與長孔4直徑的間隙0. 005-0. Olmm,圓銷13直徑與長孔4直徑的間隙0. 01-0. 015mm,菱形銷 12削邊后剩余外圓寬度B為零件孔4直徑的1/5 ；4.輔助定位夾具體見圖9、圖10，為在夾具找正基準外圓15的端面16上有兩個凸臺分別為菱形銷17和18，裝于零件的兩個長孔4內(nèi)，兩個菱形銷的長軸方向相互垂直，并且菱形銷17的長軸方向與兩個菱形銷中心連心線方向一致。菱形銷17和18外圓直徑與長孔4直徑的間隙0. 015-0. 02mm，菱形銷17和18削邊后剩余外圓寬度B為零件孔4直徑的1/5 ；在夾具找正基準外圓15的外端面中心用車床頂尖19頂緊零件；5.主定位夾具體“一面一圓銷加一菱形銷”的加工方法見圖11在數(shù)控銑床上，三爪卡盤夾持夾持柄9，一次銑削圓銷13和菱形銷12，銑削夾具找正基準外圓10及端面11，保證兩個定位銷與夾具找正基準外圓10的位置度，與端面11的垂直度。然后夾具體與零件組裝，機床尾座頂尖19通過與夾具體夾持柄9右端面接觸的頂塊20頂緊零件，找正后在車床上加工主定位夾具體的夾持柄9和找正基準外圓10同軸；6.輔助定位夾具體“一面加兩個相互垂直的菱形銷尾座堵頭”的加工方法—次裝夾，數(shù)控銑帶兩菱形銷17和18的夾具體，并加工出同軸的工藝基準外圓 15，線切除工藝柄，找正基準外圓15精鏜雙向菱形銷尾座堵頭的中心頂尖孔，保證其與雙向菱形銷的位置度。與主定位夾具不同的是，數(shù)控銑削完成后將夾持柄9線切割去除掉，找正基準外圓15在沒有菱形銷的端面上精鏜尾座堵頭的中心頂尖孔，保證其與雙向菱形銷的位置度。本發(fā)明加工技術(shù)細節(jié)1.主定位夾具體和輔助定位夾具體的圓銷和菱形銷的間隙確定因該產(chǎn)品要求精車外圓14與兩長孔4的位置度<2 0. 03mm，精度很高，因而圓銷和菱形銷的間隙不能太大。 但用于精車外圓定位的兩長孔公差已有0. 02mm,因而在加工主定位夾具和輔助定位夾具的圓銷和菱形銷外圓直徑必需按零件的長孔4直徑配間隙，并且在數(shù)控鏜孔4直徑時要求尺寸一致性要好。主定位夾具圓柱銷外圓直徑按零件長孔4直徑配間隙0. 01-0. 015mm ；菱形銷外圓直徑按零件長孔4直徑配間隙0. 005-0. Olmm輔助定位夾具菱形銷外圓直徑按零件長孔4直徑配間隙0. 015-0. 02mm ；2.用于零件左端的主定位夾具體“一面一圓銷加一菱形銷”，采用彈簧夾頭7 — 次裝夾夾持柄9，銑削出圓銷、菱形銷和車床夾具找正基準外圓，它們的相互位置度很好<20. 01mm，但因數(shù)控機床無精密的夾頭夾持夾持柄9進行銑削，而用三爪卡盤裝夾夾持柄9， 找正精度不高，銑削出的夾具找正基準外圓10與夾持柄9的同軸度不高。因而采取將零件左端1裝夾于車床三爪卡盤內(nèi)，需加工的主定位夾具裝于零件右端2，再用有頂尖孔的頂塊 20頂緊夾具，找正后精車夾持柄9和主定位夾具找正基準外圓10同軸度<2 0. 005mm之內(nèi)。
3.用于零件右端2的輔助定位夾具體也是在數(shù)控銑一次裝夾完成兩菱形銷17和 18和車床夾具找正基準外圓15的加工，位置度<2 0. 01mm，與主定位夾具體的區(qū)別是將夾持柄線切除掉，由精鏜找正用于車床加工的找正基準外圓15，最后加工頂尖孔，保證頂尖孔與車床加工的找正基準外圓15同軸。
權(quán)利要求
1.一種用于精車外圓的夾具，其特征在于夾具包括主定位夾具體和輔助定位夾具體，1)主定位夾具體包括夾持柄(9)、定位菱形銷(12)和定位圓銷(13)，定位菱形銷 (12)和定位圓銷(13)置于主定位夾具體的端面(11)上，并凸出于主定位夾具體的定位端面(11)；主定位夾具體與機床軸心線同軸，定位菱形銷(12)和定位圓銷(13)的軸線與機床的軸心線平行，定位菱形銷(12)的長軸與機床軸心線垂直，主定位夾具體的找正基準外圓(10)與夾持柄(9)同軸；定位菱形銷(12)長軸與被加工零件長孔(4)直徑的間隙 0.005-0. 01mm，定位圓銷(13)的直徑與被加工零件長孔(4)直徑的間隙0. 01-0. 015mm，定位菱形銷(12)在短軸方向削邊，剩余外圓寬度B為零件長孔(4)直徑的1/5，，定位菱形銷 (12)和定位圓銷(13)的高度取零件總長的1/5 ；定位菱形銷(12)的長軸和與其置于同一個被加工零件長孔(4)中的輔助定位夾具體上的菱形銷(17)的長軸垂直；2)輔助定位夾具體包括兩個相同的菱形銷(17)和(18)，兩個菱形銷置于輔助定位夾具體找正基準外圓(15)的端面(16)上，并凸出于該端面，兩個菱形銷的長軸方向相互垂直，其中一個菱形銷(17)的長軸方向與兩個菱形銷的中心連線方向一致；兩個菱形銷(17) 和(18)的長軸外圓直徑與零件長孔⑷直徑的間隙0.015-0. 02mm，兩個菱形銷(17)和 (18)短軸方向削邊后剩余外圓寬度B為零件長孔(4)直徑的1/5 ；兩個菱形銷(17)和(18) 的高度為零件總長的1/6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于精車外圓的夾具，其特征在于所述的機床軸心線的方向為X向時，主定位夾具體的定位菱形銷(12)的長軸方向為Y向，輔助定位夾具體的與主定位夾具體的定位菱形銷(12)共同置于同一個被加工零件長孔(4)中的菱形銷(17) 的長軸方向為Z向。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的用于精車外圓的夾具的夾具加工方法，其特征是1)主定位夾具體的加工，在數(shù)控銑床上，用三爪卡盤夾持主定位夾具體的夾持柄(9)，一次銑削定位圓銷(13) 和定位菱形銷(12)，銑削夾具找正基準外圓(10)及定位端面(11)，保證定位圓銷(13)和定位菱形銷(12)與夾具找正基準外圓(10)的位置度和與定位端面(11)的垂直度；然后， 將主定位夾具體與零件組裝，機床尾座頂尖(19)通過與夾具體夾持柄(9)端面接觸的頂塊 (20)頂緊零件，找正后，在車床上加工主定位夾具體的夾持柄(9)和找正基準外圓(10)，并使夾持柄(9)和找正基準外圓(10)同軸；2)輔助定位夾具體的加工，在數(shù)控銑床上，數(shù)控銑削輔助定位夾具體找正基準外圓(15)的端面(16)上的兩個相互垂直的菱形銷(17)和(18)，并一次裝夾加工出找正基準外圓(15)，保證其與雙向菱形銷的位置度。
全文摘要
本發(fā)明屬于機械加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用已加工完成的兩個長孔定位薄壁殼體類零件的用于精車外圓的夾具及夾具加工方法。夾具包括主定位夾具體和輔助定位夾具體，主定位夾具做成“一面一圓銷加一菱形銷”結(jié)構(gòu)，輔助定位夾具體采取“一面加兩個相互垂直的菱形銷尾座堵頭”的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明用于較長薄壁殼體類零件以孔定位精車外圓，加工出零件位置度可達到φ0.015mm，生產(chǎn)準備時間縮短，首次裝夾找正誤差由0.20mm減小為0.02mm，找正零件中心線時間由30分鐘縮短為2分鐘，同時因定位可靠，精車用于實際切削加工的生產(chǎn)效率也提高85％。
文檔編號B23C3/00GK102328216SQ20111026666
公開日2012年1月25日 申請日期2011年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月1日
發(fā)明者盧宏民, 楊更榮, 王坤 申請人:中國航空工業(yè)第六一八研究所