一种保压式自动内撑夹具及装夹方法技术

本发明专利技术一种保压式自动内撑夹具及装夹方法属于装夹技术领域，涉及一种保压式自动内撑夹具及装夹方法。该内撑夹具由定位夹紧装置、辅助装置、液压驱动系统组成。装夹方法将工件立式装夹，利用液压系统将液压油输送至夹紧腔与松开腔，驱动活塞运动，继而使得内撑胀套径向移动，将工件撑起。内撑胀套为多瓣、侧面呈锯齿状，相邻内撑胀套可进行啮合，结构简单，实现均匀撑紧，提高工件局部刚度。采用卡爪与橡胶板相结合方式对工件上下未加工区域进行辅助支撑，保证工件整体刚度。采用联接阀控制夹具的夹紧、松开，操作便捷。联接阀可在切断油压源后能长时间保持夹紧路无压力泄露，实现保压功能。可实现对薄壁圆筒件的柔性、快速、可靠装夹。

A kind of pressure retaining type automatic internal support fixture and its clamping method

【技术实现步骤摘要】
一种保压式自动内撑夹具及装夹方法
本专利技术属于装夹
，特别涉及一种保压式自动内撑夹具及装夹方法。
技术介绍
薄壁件以其重量轻、结构紧凑、节约材料等特点广泛应用于航空航天领域，但其刚性差，强度弱，在夹紧力及切削力作用下易产生变形，故要保证高可靠装夹。现有装夹方法中，多采用以薄壁件外表面或内表面为定位基准面，利用自带定心功能的三爪卡盘或弹性胀套对其进行定位夹紧。但该方法无法使夹具支撑面与工件表面完全接触，难以保证薄壁件的局部刚度。此外，还有在薄壁件内部填充石蜡或低熔点金属的装夹方法，该方法能有效提高薄壁件的整体刚度，但其需要对薄壁件内部做密封处理，待加工完成后，再加热使填充物流出，过程复杂、能耗高、效率低。为提高薄壁件装夹效率，实际生产中多采用自动装夹方式，减少使用夹紧速度较慢、夹紧力不稳定、工人劳动强度较高的人工装夹方式。自动装夹主要有三种驱动方式，分别为电机驱动、气压驱动与液压驱动。电机驱动运动精度较高，调速方便，无需额外的工作站。但其驱动力较小，且普通电机转速太高，需要减速器进行减速后，再串联转动-直线运动转换装置输出夹紧力，造成总体结构庞大而复杂。气压驱动是以清洁的压缩空气为动力，驱动迅速，空气易从大气中获得，用过后可直接排到大气中，处理方便，环保无污染。但气压驱动的传动效率较低，此外由于空气具有可压缩特性，因而运动速度的稳定性较差。液压驱动较为平稳，驱动力大，依靠保压特点可在切断油路后仍能保证可靠装夹，节约大量成本。因此，亟需发展一种保压式自动内撑夹具及装夹方法，提高其装夹可靠性和加工效率，满足该类薄壁件高精度、高性能制造的需求。2016年褚圣祥等人在专利CN106181512A中公开了一种适用于薄壁件轴和端面装夹的夹具，通过油缸拉杆运动，带动压紧件沿径向靠近或远离油缸拉杆，从而实现薄壁件的夹紧与放松。该夹具能快速自定心装夹，提高了同心度，降低了平面跳动度；但支撑面与薄壁件内表面接触面积较少，无法保证薄壁件的局部刚度。2017年张智森等人在专利CN108015570A中公开了一种以内孔进行定位夹紧的薄壁零件加工装夹结构，其利用螺母拉动芯轴上下运动，使得楔块沿芯轴外圆锥面滑动，继而促使楔块做径向运动将薄壁件撑起。该夹具能适用不同尺寸的薄壁件加工，可有效减小加工过程产生的变形。但该结构中，相邻楔块之间撑起后仍存在较大间隙，也无法保证薄壁件加工区域的局部刚度。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是克服现有方法的不足，针对大型薄壁圆筒件在加工过程中对柔性、快速、可靠装夹难题，专利技术了一种保压式自动内撑夹具及装夹方法。专利技术设计了多瓣、侧面呈锯齿状的内撑胀套，相邻内撑胀套可进行啮合，其啮合后的重叠部分增加与工件内表面的接触面积，结构简单，大大提高工件的局部刚度。采用刚性内撑胀套与橡胶板相结合方式，达到抑振目的，并实现均匀、可靠撑紧。采用卡爪与橡胶板相结合对工件上下未加工区域进行辅助支撑，通过人工拧动螺栓使卡爪运动，操作方便，可保证工件整体刚度。内撑驱动采用液压系统，驱动力大、平稳性好。采用联接阀控制夹具的夹紧、松开，联接阀可在切断油压源后能长时间保持夹紧路无压力泄露，实现保压功能。可以实现薄壁圆筒件的柔性、快速、可靠装夹。本专利技术所采用的技术方案是一种保压式自动内撑夹具，其特征是，该夹具由定位夹紧装置、辅助装置、液压驱动系统组成。所述定位夹紧装置中，夹具体9分为上下两部分：夹具体下部分7的下部通过螺钉21与活塞杆12固连，夹具体上部分8通过上部螺钉29与活塞杆12固连；活塞杆12底部加工有外螺纹与转台1中心孔内螺纹固连；活塞杆12中部为长圆台形状，上面加工有两个环形沟槽，两个O型密封圈28安装在环形沟槽中；活塞30安装在活塞杆12中部长圆台上，活塞30为一空心圆锥体，其上下均有一段内螺纹，下部法兰盘26和上部法兰盘35端部各有一段外螺纹分别与活塞30的内螺纹连接；通过螺纹连接，活塞30安装在下部法兰盘26与上部法兰盘35之间；小O型密封圈25安装在上部法兰盘35和下部法兰盘26的内环形沟槽中，大O型密封圈27安装在上部法兰盘35和下部法兰盘26的外环形沟槽中，起密封作用，继而形成两个封闭的油腔，即夹紧腔a与松开腔b，保证油腔的封闭性，防止漏油。内撑胀套10为多瓣、侧面呈锯齿状，上下均有槽10a，其侧面为锯齿状10b，相邻两个胀套可进行啮合，其内表面与活塞30外表面接触，内撑胀套10上下表面均有一个弧形凸起10c，与弹簧伸缩装置配合使用。上、下弹簧伸缩装置33、24安装于夹具体外表面的孔中，与内撑胀套10上下表面的凸起10c接触，夹具松开时，依靠弹簧的回复力将内撑胀套10回位。上部导向块32安装在夹具体上部分8与内撑胀套10之间，并通过上螺钉31与夹具体上部分8固连。下部导向块23安装在夹具体下部分7与内撑胀套10之间，并通过下螺钉22与夹具体下部分7固连。所述辅助装置中，转台1上还安装有联接阀2、转台内螺栓3、橡胶板4、压力表5、外卡爪6、内卡爪20；内卡爪20和外卡爪6均安装于转台内螺栓3上，各有三个，均布在圆周方向，其外部均有一层益于减振的橡胶板4；上卡爪37安装于夹具体上部分8，外部也安装有橡胶板11，一对锥齿轮39、34通过螺栓38、螺栓杆36分别安装在夹具体上部分8中，通过拧动夹具体上部分的螺栓38，从而使两个锥齿轮啮合，进而推动上卡爪37运动，使得橡胶板11与工件19紧密接触，达到加工过程中减振的目的；当薄壁圆筒件19中心撑涨后，通过拧动螺栓，促使内卡爪20、外卡爪6、上卡爪37运动，将工件上、下未加工区域撑起，从而提高工件的整体刚度。所述液压驱动系统中，储液箱15通过油管与双向液压泵16相连，双向液压泵16将液压油输送给联接阀2，联接阀2可控制油路的通断；溢流阀14通过三通13接于双向液压泵16与联接阀2之间，当回路中压力高于溢流阀14设定压力，溢流阀14开启，进而将液压油回送到储液箱15中；压力表7安装于联接阀2与夹紧腔a之间的油路中，用于实时监测油路压力。一种保压式自动内撑夹具装夹方法，其特征是，该方法采用保压式自动内撑夹具进行装夹，首先将工件立式装夹，利用液压系统驱动活塞30轴向运动，进而带动内撑胀套10径向运动，实现对薄壁圆筒件19的内撑装夹。方法的具体实施步骤如下：第一步，立式装夹薄壁圆筒件，启动液压驱动系统；将薄壁圆筒件19吊装放在夹具工装的转台1上，进行立式装夹，薄壁圆筒件下端面定位；启动液压驱动系统，储液箱15提供动力驱动所需的液压油，液压油经油管依次通过双向液压泵16、三通13、联接阀2等，再通过夹具体内部流道流入到夹紧腔a与松开腔b中，使得活塞30上下运动，继而驱动中心内撑胀套10运动；当系统压力超过溢流阀14设定压力时，溢流阀开启，使得液压油返回储液箱15中。第二步，内撑胀套径向运动控制夹具的夹紧松开；通过控制联接阀2的开关来控制油路的通断，利用液压系统将液压油输送至夹紧腔与松开腔，驱动活塞运动，继而使得内撑胀套径向移动，将工件撑起，从而控制夹具的夹紧、松开；当打开联接阀2，液压油经夹具体内部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种保压式自动内撑夹具，其特征是，该夹具由定位夹紧装置、辅助装置、液压驱动系统组成；/n所述定位夹紧装置中，夹具体(9)分为上下两部分：夹具体下部分(7)的下部通过螺钉(21)与活塞杆(12)固连，夹具体上部分(8)通过上部螺钉(29)与活塞杆(12)固连；活塞杆(12)底部加工有外螺纹与转台(1)中心孔内螺纹固连；活塞杆(12)中部为长圆台形状，上面加工有两个环形沟槽，两个O型密封圈(28)安装在环形沟槽中；活塞(30)安装在活塞杆(12)中部长圆台上，活塞(30)为一空心圆锥体，其上下均有一段内螺纹，下部法兰盘(26)和上部法兰盘(35)端部各有一段外螺纹分别与活塞(30)的内螺纹连接；通过螺纹连接，活塞(30)安装在下部法兰盘(26)与上部法兰盘(35)之间；小O型密封圈(25)安装在上部法兰盘(35)和下部法兰盘(26)的内环形沟槽中，大O型密封圈(27)安装在上部法兰盘(35)和下部法兰盘(26)的外环形沟槽中，起密封作用，继而形成两个封闭的油腔，即夹紧腔(a)与松开腔(b)，保证油腔的封闭性，防止漏油；/n内撑胀套(10)为多瓣、侧面呈锯齿状，上下均有槽(10a)，其侧面为锯齿状(10b)，相邻两个胀套可进行啮合，其内表面与活塞(30)外表面接触，内撑胀套(10)上下表面均有一个弧形凸起(10c)，与弹簧伸缩装置配合使用；上、下弹簧伸缩装置(33)、(24)安装于夹具体外表面的孔中，与内撑胀套(10)上下表面的凸起(10c)接触，夹具松开时，依靠弹簧的回复力将内撑胀套(10)回位；上部导向块(32)安装在夹具体上部分(8)与内撑胀套(10)之间，并通过上螺钉(31)与夹具体上部分(8)固连；下部导向块(23)安装在夹具体下部分(7)与内撑胀套(10)之间，并通过下螺钉(22)与夹具体下部分(7)固连；/n所述辅助装置中，转台(1)上还安装有联接阀(2)、转台内螺栓(3)、橡胶板(4)、压力表(5)、外卡爪(6)、内卡爪(20)；内卡爪(20)和外卡爪(6)均安装于转台内螺栓(3)上，各有三个，均布在圆周方向，其外部均有一层益于减振的橡胶板(4)；上卡爪(37)安装于夹具体上部分(8)，外部也安装有橡胶板(11)，一对锥齿轮(39)、(34)通过螺栓(38)、螺栓杆(36)别安装在夹具体上部分(8)中，通过拧动夹具体上部分的螺栓(38)，从而使两个锥齿轮啮合，进而推动上卡爪(37)运动，使得橡胶板(11)与工件(19)紧密接触，达到加工过程中减振的目的；当薄壁圆筒件(19)中心撑涨后，通过拧动螺栓，促使内卡爪(20)、外卡爪(6)、上卡爪(37)运动，将工件上、下未加工区域撑起，从而提高工件的整体刚度；/n所述液压驱动系统中，储液箱(15)通过油管与双向液压泵(16)相连，双向液压泵(16)将液压油输送给联接阀(2)，联接阀(2)可控制油路的通断；溢流阀(14)通过三通(13)接于双向液压泵(16)与联接阀(2)之间，当回路中压力高于溢流阀(14)设定压力，溢流阀(14)开启，进而将液压油回送到储液箱(15)中；压力表(7)安装于联接阀(2)与夹紧腔(a)之间的油路中，用于实时监测油路压力。/n...

【技术特征摘要】
1.一种保压式自动内撑夹具，其特征是，该夹具由定位夹紧装置、辅助装置、液压驱动系统组成；
所述定位夹紧装置中，夹具体(9)分为上下两部分：夹具体下部分(7)的下部通过螺钉(21)与活塞杆(12)固连，夹具体上部分(8)通过上部螺钉(29)与活塞杆(12)固连；活塞杆(12)底部加工有外螺纹与转台(1)中心孔内螺纹固连；活塞杆(12)中部为长圆台形状，上面加工有两个环形沟槽，两个O型密封圈(28)安装在环形沟槽中；活塞(30)安装在活塞杆(12)中部长圆台上，活塞(30)为一空心圆锥体，其上下均有一段内螺纹，下部法兰盘(26)和上部法兰盘(35)端部各有一段外螺纹分别与活塞(30)的内螺纹连接；通过螺纹连接，活塞(30)安装在下部法兰盘(26)与上部法兰盘(35)之间；小O型密封圈(25)安装在上部法兰盘(35)和下部法兰盘(26)的内环形沟槽中，大O型密封圈(27)安装在上部法兰盘(35)和下部法兰盘(26)的外环形沟槽中，起密封作用，继而形成两个封闭的油腔，即夹紧腔(a)与松开腔(b)，保证油腔的封闭性，防止漏油；
内撑胀套(10)为多瓣、侧面呈锯齿状，上下均有槽(10a)，其侧面为锯齿状(10b)，相邻两个胀套可进行啮合，其内表面与活塞(30)外表面接触，内撑胀套(10)上下表面均有一个弧形凸起(10c)，与弹簧伸缩装置配合使用；上、下弹簧伸缩装置(33)、(24)安装于夹具体外表面的孔中，与内撑胀套(10)上下表面的凸起(10c)接触，夹具松开时，依靠弹簧的回复力将内撑胀套(10)回位；上部导向块(32)安装在夹具体上部分(8)与内撑胀套(10)之间，并通过上螺钉(31)与夹具体上部分(8)固连；下部导向块(23)安装在夹具体下部分(7)与内撑胀套(10)之间，并通过下螺钉(22)与夹具体下部分(7)固连；
所述辅助装置中，转台(1)上还安装有联接阀(2)、转台内螺栓(3)、橡胶板(4)、压力表(5)、外卡爪(6)、内卡爪(20)；内卡爪(20)和外卡爪(6)均安装于转台内螺栓(3)上，各有三个，均布在圆周方向，其外部均有一层益于减振的橡胶板(4)；上卡爪(37)安装于夹具体上部分(8)，外部也安装有橡胶板(11)，一对锥齿轮(39)、(34)通过螺栓(38)、螺栓杆(36)别安装在夹具体上部分(8)中，通过拧动夹具体上部分的螺栓(38)，从而使两个锥齿轮啮合，进而推动上卡爪(37)运动，使得橡胶板(11)与工件(19)紧密接触，达到加工过程中减振的目的；当薄壁圆筒件(19)中心撑涨后，通过拧动螺栓，促使内卡爪(20)、外卡爪(6)、上卡爪(37)运动，将工件上、下未加工区域撑起，从而提高工件的整体刚度；
所述液压驱动系统中，储液箱(15)通过油管与双向液压泵(16)相连，双向液压泵(16)将液压油输送给联接阀(2)，联接阀(2)可控制油路的通断；溢流阀(14)通过三通(13)接于双向液压泵(16)与联接阀(2)之间，当回路中压力高于溢流阀(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永青，张发亮，刘海波，李特，王成龙，刘阔，吴军，贾振元，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21