[0025] 进一步的,所述B部与所述活塞环内孔的最大间隙配合量由加工后所述活塞环内孔对活塞环外圆跳动值和机床的回转精度确定,设最大间隙配合量为T,机床回转精度为P,加工后活塞环内孔圆跳动值S,则T+P
[0026] 进一步的,所述夹具体还包括
紧定螺钉,在所述夹具基体上开设螺钉孔,所述紧定螺钉
螺纹连接于所述螺钉孔中,所述螺钉孔的孔轴线与所述夹具基体中心轴垂直,所述螺钉孔由所述夹具基体外回转面贯通至所述定位孔孔面。由前所述定位轴与夹具基体组合时,定位轴中心轴与所述夹具基体中心轴同轴,由于实际加工中定位轴将用于频繁套设活塞环内孔,长期使用会造成定位轴磨损,且如果保存及使用不当,会造成定位轴的变形,进而造成定位轴中心轴与夹具基体中心轴的
同轴度超差,此时需要进行修复,为了保证两者的同轴关系,必须在组合状态进行修复,所以需要定位轴与夹具基体临时固定,紧定螺钉通过螺旋传动将压紧定位轴于定位孔孔面,完成定位轴与夹具基体的临时固定,进而可以进行对定位轴的修复工作。
[0027] 进一步的,所述夹紧机构包括销钉、压
块和压紧
螺栓,零件加工部端面开设有活塞环容纳孔,所述活塞环容纳孔位于所述定位孔前且与所述定位孔同轴;所述零件加工部端面还开设有压块容纳槽,所述压块容纳槽上设有压块开口,所述压块开口位于所述活塞环容纳孔孔面;所述零件加工部内设有螺栓孔,所述螺栓孔自所述零件加工部外回转面贯通至所述所述压块容纳槽顶面;所述压块顶面设有螺栓过孔,压块上设有位置相对的M侧面和N侧面所述M侧面设有销钉孔,所述销钉孔对称设于螺栓过孔两侧,所述销钉孔自压块M侧面,经所述螺栓过孔孔面,贯通至压块N侧面;所述压紧螺栓由螺纹部和螺纹部后螺栓端盖组成,所述螺纹部末端开有销钉容纳槽,所述销钉容纳槽对称设于所述螺纹部回转中心线两侧,所述销钉容纳槽开设方向平行于所述螺纹部径向;所述夹紧机构的组合方式为:所述螺纹部与所述螺栓孔形成
螺纹连接A,所述螺纹部末端能够容纳于所述螺栓过孔形成容纳装配B,在所述螺纹连接A和所述容纳装备B形成后,所述销钉能够过盈配合于所述销钉孔,并穿过所述销钉容纳槽,使得销钉、压块和压紧螺栓成为一不可分离的集成单元。此夹紧机构为本发明的一种优选结构,通过压紧螺栓的螺旋传动,将使得其前端的压块将活塞环固定,从而完成加工。
[0028] 进一步的,所述夹紧机构对称设于所述夹具基体两侧。此设计便于加工制造,也利于实际操作。
[0029] 进一步的,所述压块底面设有压紧面,所述压紧面为圆弧面,所述圆弧面的直径小于活塞环外圆直径且圆心位于所述压块的对称中心线上,所述压块侧面设有弹性槽,所述弹性槽为贯通槽且对称中心线位于所述压紧面圆心上,所述弹性槽设有弹性开口,所述弹性开口位于所述压紧面上。由于圆弧面的直径小于活塞环外圆直径,故在装夹受力的过程中,压块能够有一定的弹性形变,可以使得压块前端的圆弧面充分贴合活塞环外圆表面,保证两者为面接触,避免制造误差造成的两者间形成的线接触造成零件
应力集中发生变形,从而影响尺寸。
[0030] 进一步的,所述压紧面与所述M侧面相交形成圆弧C,设圆弧C的弦长为L,活塞环外圆直径D,L=0.6D~D。为保证夹紧充分,压紧面与活塞环外圆之间应有足够大的接触面积,当圆弧弦长L=活塞环外圆0.6D时,所述压紧面能对所述活塞环外圆形成60%以上包覆,60%以上的包覆为实际加工经验总结,包覆面达到60%以上时,能够保证夹紧稳固,并满足加工。本发明与现有技术相比,具有如下的优点和有益效果:
[0031] 1、运用本发明,可以解决现有技术精加工中普通机床直接三爪卡盘夹持,由于直接刚性接触,会破坏活塞环外圆表面质量甚至由于夹紧力过大造成变形的问题,保证了零件夹持过程中得到了充分的保护而不被夹伤。
[0032] 2、运用本发明,在零件夹持过程中包裹铜皮保护外圆时,解决了三爪夹持时由于铜皮厚薄不一无法实现定位的问题,使其依然可以实现定位,从而保证了产品最终尺寸及位置公差。
[0033] 3、运用本发明,可以避免现有技术精加工中,四爪夹持需要每件活塞环加工之前,必须通过调整四爪位置使得活塞环与机床主轴同轴的繁琐过程,极大提高生产效率;
[0034] 4、运用本发明,可以避免购买专用机床或者机床改造来实现零件精加工,降低了生产成本,适应中小批量多种类企业的生产类型。
[0035] 综上,针对生产类型为中小批量的企业,在精加工后保证活塞环内孔尺寸的同时,避免了活塞环外圆质量遭受破坏,且保证了生产效率和经济效益。
附图说明
[0036] 此处所说明的附图用来提供对本发明
实施例的进一步理解,构成本
申请的一部分,并不构成对本发明实施例的限定。在附图中:
[0037] 图1为本发明一个实施例的轴测图。
[0038] 图2为本发明一个实施例定位轴与夹具基体组合状态示意图。
[0039] 图3为本发明一个实施例定位轴与夹具基体拆分状态示意图。
[0040] 图4为本发明一个实施例主视图。
[0041] 图5为图4的I处放大图。
[0042] 图6为图4的III处放大图。
[0043] 图7为本发明一个实施例A-A向剖视图。
[0044] 图8为图7的II处放大图。
[0045] 图9为本发明一个实施例定位轴组成示意图。
[0046] 附图中标记及对应的零部件名称:
[0047] 1-夹具体、11-夹具基体、111-机床夹持部、112-零件加工部、12-夹紧机构、121-销钉、122-压块、123-压紧螺栓、13-紧定螺钉、2-定位轴、21-导向部、22-直段部、23-锥部、3-活塞环。
具体实施方式
[0048] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明作进一步的详细说明,本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
[0049] 图1~图9为本发明的一个优选实施例:
[0050] 如图1所示,一种活塞环内孔精加工用夹具,包括夹具体1、定位轴2和活塞环3;所述活塞环3为被加工零件,包括活塞环内孔、活塞环外圆;所述夹具体1包括夹具基体11和夹紧机构12;所述夹具基体11为阶梯轴结构的集成整体,且包括机床夹持部111和零件加工部112,所述机床夹持部111为所述阶梯轴结构的小轴部,所述零件加工部112为所述阶梯轴结构的大轴部;所述夹紧机构12设于所述零件加工部112内,并沿所述夹具基体11回转中心轴周向阵列分布若干;所述定位轴2为轴类零件,包括A部和B部,图7所示,所述夹具基体11内设有的定位孔,所述定位孔中心轴与所述夹具基体11中心轴同轴,所述A部与所述定位孔配合,所述B部与所述活塞环内孔配合,图2为定位轴2与夹具基体11的组合状态,如图2所示所述A部能够插入所述定位孔,使得所述定位轴2与所述夹具基体11组合,并在完成所述组合时,所述定位轴2的中心轴与所述夹具基体11中心轴同轴,图3为为定位轴2与夹具基体11的拆分状态,如图3所示所述A部也能够抽离所述定位孔,使得所述定位轴2与所述夹具基体11拆分;如图7所示所述B部能够与所述活塞环内孔间隙配合,所述间隙配合存在于所述活塞环内孔加工之前。
[0051] 本发明的目的是提供一种能在普通机床使用的夹具,来精加工活塞环内孔,在保证尺寸的同时不会造成活塞环3外表面质量损坏,为此采用了上述设计,总体设计方案如下:
[0052] 利用活塞环内孔自定位将传统的定位加工改为定量加工,定位之后均匀去除内孔表面的加工余量,要实现此设计方案采用了如上的设计思路:活塞环3的内孔精加工,工艺安排在磨床或数控车床上进行,针对这两种设备的特性,夹具体1设计为图1和图7所示的机床夹持部111和零件加工部112,零件加工部112用于加工活塞环3,机床夹持部111用于将机床和夹具体1连接,机床的三爪能够将机床夹持部111夹紧,使机床和夹具体1连接为整体,并实现夹具体1对机床主轴的同步转动;
[0053] 定位轴2用于活塞环内孔的定位,定位轴2分为A部和B部,夹具基体11内设图7所示的定位孔,如图2所示所述A部能够插入定位孔使之与夹具基体11组合,在定位轴2与夹具基体11完成组合形态时,对用铜皮或其他软性带材对活塞环外圆进行包裹,再将活塞环3套设如所述B部,使之与活塞环内孔完成间隙配合,既完成定位轴2对活塞环3的定位;
[0054] 如图2所示,夹紧机构12用于对活塞环3的固定,在完成定位轴2对活塞环3的定位后,夹紧机构12能够夹紧活塞环外圆使其固定,由于软性带材的保护,不会造成活塞环外圆损坏;由于所述A部能够抽离所述定位孔,既定位轴2与所述夹具基体11拆分,在完成夹紧机构12对活塞环3固定后,如图3所示,将定位轴2与所述夹具基体11进行拆分,使得所述B部与活塞环内孔的配合解除,此时控制机床主轴进行转动,进而带动夹具体1上的活塞环3进行回转,回转过程中完成对用切削工具如车刀、砂轮等完成对活塞环内孔的加工。
[0055] 在整个加工过程中,如图7所示因为所述机床夹持部111和零件加工部112同轴,而机床夹持部111与机床三爪固定,所以机床主轴与夹具基体11中心轴具有同轴关系X;又因为定位轴2与夹具基体11组合状态时,所述定位轴2中心轴与所述夹具基体11中心轴同轴,所述B部与所述活塞环内孔间隙配合,所以在此组合状态时,活塞环内孔中心轴与夹具基体11中心轴具有同轴关系Y;综上由于上述的同轴关系X和同轴关系Y,使得机床主轴、夹具基体11中心轴和活塞环内孔中心轴三者轴心线一致,活塞环内孔依靠定位轴2完成了自定位,活塞环内孔被定量加工,又由于活塞环外圆在加工过程中受到软性带材的包裹保护,故很好的实现了在保证保证活塞环外圆质量不受损坏的同时,对活塞环内孔精加工的目的,且本发明是在磨床或数控车床这样的普通机床上使用,故对于中小批量生产类型的企业,无需购买专用机床或改造普通机床,也无需采用四爪机床加工,使得每件活塞环3加工之前,通过调整四爪位置使得活塞环3与机床主轴同轴,仅仅通过本夹具配合三爪机床即可完成活塞环3的批量加工,在为中小批量生产的企业节约成本并且带来更好的经济效益的同时,保证了生产效率。
[0056] 进一步的,如图9所示,所述定位轴2包括直段部22、锥部23,所述A部为锥部23,所述B部为直段部22,所述锥部23形状为圆台,所述定位孔为图7所示的锥孔,所述锥部23与所述定位孔为锥度配合,所述直段部22形状为圆柱,所述直段部22位于所述锥部23前端。所述A部与定位孔为锥度配合,不同于传统的圆柱孔与圆柱轴的间隙配合,由于制造误差存在,圆柱孔与圆柱轴无法做到完全一致,故圆柱孔轴的实际配合状态为过盈或间隙配合,相较于过盈配合,锥度配合易于拆卸,方便定位轴2与夹具基体11轻松实现组合和拆分状态的切换,相较于间隙配合,由于锥度配合的锥面特性,能够完全消除定位轴2与定位孔锥面间的间隙,使得两者锥面贴合,避免了由于间隙存在造成加工中产生的误差,进而提高了活塞环内孔的加工精度。
[0057] 进一步的,所述锥部23的锥度为1:19.18~1:19.254,所述定位孔锥度与所述锥部23一致。此范围值为莫氏锥度6号~莫氏锥度4号的范围值,莫氏锥度在机械加工领域常用作各种刀具(如
钻头、
铣刀)各种刀杆及机床主轴孔锥度,采用莫氏锥度可很好的消除定位轴2的重复定位误差,使得将定位轴2从定位孔中拆卸后重新装上不会影响定位轴2的中心轴线位置,进而保证了活塞环内孔的加工一致性。
[0058] 进一步的,所述锥部23锥面粗糙度最大为Ra0.4,所述定位孔的内孔锥面粗糙度最大为Ra0.8。高精度的表面质量使得定位轴2与定位孔锥面贴合更紧密,并且避免了实际生产过程中反复插入抽离而使定位轴2与定位孔出现磨损,影响使用。
[0059] 进一步的,如图9所示,所述直段部22沿回转面设有环槽,所述环槽沿轴向开设3个。由于活塞环内孔为精加工,又直段部22与活塞环内孔间隙配合,故直段部22的需要很高的制造精度,如果直段部22为完整的轴,加工难度较高,采用环槽设计将直段部22分为3段,加工中可以分段保证所需尺寸,降低加工难度。
[0060] 进一步的,如图9所示,所述定位轴2还包括导向部21,所述导向部21位于所述直段部22前端,所述导向部21外形为圆柱,且导向部21的轴径小于直段部22的轴径。导向部21的设计便于将活塞环3套设进入直段部22中完成定位,同时也便于手持方便操作者将定位轴2插入与抽离定位孔。
[0061] 进一步的,所述B部与所述活塞环内孔的最大间隙配合量由加工后所述活塞环内孔对活塞环外圆跳动值和机床的回转精度确定,设最大间隙配合量为T,机床回转精度为P,加工后活塞环内孔圆跳动值S,则T+P
[0062] 进一步的,所述定位轴2选用材料为CrWMn,硬度为HRC55~60。HRC55~60的CrWMn材料耐磨不易生锈,可以延长定位轴2的使用寿命。
[0063] 进一步的,如图7和8所示,所述夹具体1还包括紧定螺钉13,在所述夹具基体11上开设螺钉孔,所述紧定螺钉13螺纹连接于所述螺钉孔中,所述螺钉孔的孔轴线与所述夹具基体11中心轴垂直,所述螺钉孔由所述夹具基体11外回转面贯通至所述定位孔孔面。由前所述定位轴2与夹具基体11组合时,定位轴2中心轴与所述夹具基体11中心轴同轴,由于实际加工中定位轴2将用于频繁套设活塞环内孔,长期使用会造成定位轴2磨损,且如果保存及使用不当,会造成定位轴2的变形,进而造成定位轴2中心轴与夹具基体11中心轴的同轴度超差,此时需要进行修复,为了保证两者的同轴关系,必须在组合状态进行修复,所以需要定位轴2与夹具基体11临时固定,紧定螺钉13通过螺旋传动将压紧定位轴2于定位孔孔面,完成定位轴2与夹具基体11的临时固定,进而可以进行对定位轴2的修复工作,修复方式为
研磨,上述临时固定完成后,转动机床主轴,用研磨棒对定位轴上受损位置进行研磨,完成后使用磁力表座架设千分表的方式检测定位轴修复位置的圆跳动。
[0064] 进一步的,如图4、图5和图7所示,所述夹紧机构12包括销钉121、压块122和压紧螺栓123,零件加工部112端面开设有图2和图3所示的活塞环3容纳孔,所述活塞环3容纳孔位于所述定位孔前且与所述定位孔同轴;所述零件加工部112端面还开设有图2和图4所示的压块122容纳槽,所述压块122容纳槽上设有压块122开口,所述压块122开口位于所述活塞环3容纳孔孔面;所述零件加工部112内设有螺栓孔,所述螺栓孔自所述零件加工部112外回转面贯通至所述所述压块122容纳槽顶面;所述压块122顶面设有图4和图7所示的螺栓过孔,如图7所示,压块122上设有位置相对的M侧面和N侧面,所述M侧面设有销钉孔,所述销钉孔对称设于螺栓过孔两侧,所述销钉孔自M侧面,经所述螺栓过孔孔面,贯通至N侧面;由图4和图5可知,所述压紧螺栓123由螺纹部和螺纹部后螺栓端盖组成,所述螺纹部末端开有销钉121容纳槽,所述销钉121容纳槽对称设于所述螺纹部回转中心线两侧,所述销钉121容纳槽开设方向平行于所述螺纹部径向;所述夹紧机构12的组合方式为:所述螺纹部与所述螺栓孔形成螺纹连接A,所述螺纹部末端能够容纳于所述螺栓过孔形成容纳装配B,在所述螺纹连接A和所述容纳装配B形成后,所述销钉121能够过盈配合于所述销钉孔,并穿过所述销钉121容纳槽,使得销钉121、压块122和压紧螺栓123成为一不可分离的集成单元。此夹紧机构12为本发明的一种优选结构,通过压紧螺栓123的螺旋传动,将使得其前端的压块122将活塞环3固定,从而完成加工。
[0065] 进一步的,如图4所示,所述夹紧机构12对称设于所述夹具基体11两侧。此设计便于加工制造,也利于实际操作。
[0066] 图6为压块122逐渐压紧活塞环3时其压紧面发生弹性形变的示意图,如图4和图6所示,所述压块122底面设有压紧面,所述压紧面为圆弧面,所述圆弧面的直径小于活塞环外圆直径且圆心位于所述压块122的对称中心线上,所述压块122侧面设有弹性槽,所述弹性槽为贯通槽且对称中心线位于所述压紧面圆心上,所述弹性槽设有弹性开口,所述弹性开口位于所述压紧面上。由于圆弧面的直径小于活塞环外圆直径,故在装夹受力的过程中,如图6所示,压块122能够有一定的弹性形变,可以使得压块122前端的圆弧面充分贴合活塞环外圆表面,保证两者为面接触,避免制造误差造成的两者间形成的线接触造成零件应力集中发生变形,从而影响尺寸。
[0067] 进一步的,所述压紧面与所述M侧面相交形成圆弧C,设圆弧C的弦长为L,活塞环外圆直径D,L=0.6D~D。为保证夹紧充分,压紧面与活塞环外圆之间应有足够大的接触面积,当圆弧弦长L=活塞环外圆0.6D时,所述压紧面能对所述活塞环外圆形成60%以上包覆,60%以上的包覆为实际加工经验总结,包覆面达到60%以上时,能够保证夹紧稳固,并满足加工。
[0068] 进一步的,所述圆弧面的直径与活塞环外圆直径之差不大于0.05mm。通过直径之差来控制压块122的弹性形变量以及所需夹紧力的大小。
[0069] 进一步的,所述活塞环3容纳孔的半径大于所述活塞环外圆半径,且两者半径差为25~30cm。该处两者的半径之差便于操作者手持活塞环3并将其套设入定位轴2中,也便于加工完成后活塞环3取出。
[0070] 以上所述的具体实施方式,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施方式而已,并不用于限定本发明的保护范围,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何
修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。