一種自適應偏心夾具制造技術

一種自適應偏心夾具，它包括一個偏心夾具基體、兩個結構相同但安裝方向相反的隨行夾具塊、兩套將隨行夾具塊連接于夾具基體上的夾具塊固定裝置、一個用于將夾具基體連接于機床上的柔性連接裝置；一對隨行夾具塊安裝在偏心夾具基體定位面上，并且隨行夾具塊中心與整個偏心夾具基體回轉軸同軸；柔性連接裝置安裝在偏心夾具基體左側定位軸上，并且在柔性連接裝置和偏心夾具基體之間設置有夾具塊固定裝置。葉片通過雙端定位基準安裝在兩隨行夾具塊上，整個夾具系統一側通過柔性可調整法蘭組件與機床回轉工作臺連接，另一側由液壓頂尖直接定心頂緊。該夾具主要用于弱剛性類葉片的加工。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種自適應偏心夾具，它是一種利用偏心機構做輔助支撐使機床裝夾力不作用在弱剛性葉片，并利用球面自適應機構實現在葉片定位面位置發生變化時一直能適應這種變化而保證葉片不發生過定位的夾具。屬于機加工裝夾具

技術介紹
飛機發動機葉片由于采用薄壁結構，精度要求高，加工剛度較差，在切削加工時，極易產生變形，造成型面扭轉、翹曲變形及尺寸超差等現象。除了機床幾何與運動控制誤差、機床熱變形誤差，這些主要是工件與夾具和機床之間的裝夾誤差、工件與夾具之間接觸區域的彈性變形誤差、切削力引起的讓刀變形誤差、殘余應力導致的工件扭曲變形誤差、以及數控編程誤差等等。近些年來，大量研究工作致力于如何確定并消除所有這些誤差來源。一方面由于受到機床運動加速度的限制，葉片加工區域應該盡可能布置在回轉中心附近，并且由于葉片剛性較差，種類繁多，得通過各式成套夾具構成最佳裝夾方案，另一方面，切削力、殘余應力等導致的加工變形誤差卻不是僅僅通過改進機床結構設計就可以完全避免的，從而在很大程度上限制了高精度數控機床的應用。這些矛盾在切削加工薄壁零件的過程中尤為顯著。現有夾具在葉片發生扭轉、彎曲變形導致雙端基準不一致時，裝夾位置還保持不變，從而使葉片在加工過程中憋勁，造成新的內應力。本專利技術使葉片處于自然狀態進行無應力夾緊，即夾具和工件之間不存在嚴重的安裝應力；并且利用偏心機構提供輔助支撐，使得機床裝夾力不作用在葉片上。
技術實現思路
1、目的本專利技術的目的是提供一種自適應偏心夾具，它是利用偏心機構提供輔助支撐的無應力自適應雙端裝夾夾具。2、技術方案為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案的特征是一種自適應偏心夾具，它包括一個偏心夾具基體、兩個結構相同但安裝方向相反的隨行夾具塊、兩套將隨行夾具塊連接于夾具基體上的夾具塊固定裝置、一個用于將夾具基體連接于機床上的柔性連接裝置；它們之間的位置連接關系是一對隨行夾具塊安裝在偏心夾具基體定位面上，并且隨行夾具塊中心與整個偏心夾具基體回轉軸同軸；夾具塊固定裝置中的定位板和壓緊板設置在偏心夾具基體定位面兩側。柔性連接裝置安裝在偏心夾具基體左側定位軸上，并且在柔性連接裝置和偏心夾具基體之間設置有夾具塊固定裝置。葉片通過雙端定位基準安裝在兩隨行夾具塊上，整個夾具系統一側通過柔性連接裝置與機床回轉工作臺連接，另一側由液壓頂尖直接定心頂緊。所述偏心夾具基體，見圖4，是倒幾字半開框式凹形結構，它主要為弱剛性薄壁葉片類零件提供輔助支撐；其上設置有矩形狀的定位板和壓緊板，可將隨行夾具塊準確安裝在偏心夾具基體上。葉片通過雙端定位基準安裝在兩隨行夾具塊上，整個夾具系統一側通過柔性連接裝置與機床回轉工作臺連接，另一側由液壓頂尖頂緊來實現夾具基體和機床水平轉臺回轉軸的同步轉動。所述隨行夾具塊，是雙端帶伸出軸的四面對稱方形結構，其對稱中心通過回轉軸中心，與水平放置的葉片工件的左右兩端的軸相連接，可隨同葉片在不同機床中轉移或在上述夾具基體上變換成其它安裝狀態，如繞葉片軸線旋轉180度重新安裝；主要用于葉片的無應力精確定位自適應裝夾；它是由壓緊螺帽、柔性關節軸承、軸向壓緊錐套、限位過渡套、滾珠限位螺母、方銷、方形帶軸定位塊和密封組件組成，它們之間的位置連接關系是限位過渡套與柔性關節軸承外圈端面緊靠在一起安裝于軸向壓緊錐套內孔中，并且使柔性關節軸承錐面與軸向壓緊錐套內孔前端錐面配合，軸向壓緊錐套、限位過渡套、柔性關節軸承組成的組件一起安裝到方形帶軸定位塊的內孔中，方銷從方形帶軸定位塊上的方孔和軸向壓緊錐套的長方孔中穿過，滾珠限位螺母通過方形帶軸定位塊另一軸端小孔與軸向壓緊錐套尾端螺紋連接。該壓緊螺帽是內孔一側設置有凸臺，限制柔性關節軸承偏離該隨行夾具塊；該柔性關節軸承的外圈的外表面為錐面，內外圈被分別分割成極薄的環狀三瓣結構，主要作用是夾緊葉片工件基準軸；該限位過渡套是套筒類結構，主要為限定柔性關節軸承的位置；軸向壓緊錐套、限位過渡套、滾珠限位螺母、方形帶軸定位塊組成壓緊松開機構，其中的軸向壓緊錐套和限位過渡套通過方銷連接于隨行夾具塊本體上，但軸向壓緊錐套上的軸向長槽容許該套在滾珠限位螺母驅動下相對本體作軸向雙向移動。滾珠限位螺母的正反向旋轉驅動軸向壓緊錐套沿軸線方向前進或后退，通過其端部內錐面壓緊或放松球面軸承，達到壓緊或放松葉片工件上的軸頸的目的，在壓緊過程中柔性關節軸承只做徑向運動，不做周向轉動和軸向移動。兩個隨行夾具塊中的柔性關節軸承容許葉片上兩端的軸在不同軸的情況下實現自由定位或自適應定位，確保葉片在安裝于夾具上時不存在安裝應力，該軸向壓緊錐套是管狀柔性花瓣結構，一端內孔為錐面，一端為螺紋，并且在上面切有方形長孔，主要作用是為其內部的柔性關節軸承定心并提供夾緊力；該方銷是截面為四方形的長銷，主要作用是通過將方形帶軸定位塊和軸向壓緊錐套連接，從而使前者和后者之間無相對轉動；該方形帶軸定位塊是四面對稱并垂直的方塊，方塊兩側帶有伸出軸，伸出軸位于方塊中心，長端伸出軸開有大孔，主要作用是對隨行夾具塊在偏心夾具基體上定位并牢固夾緊；該滾珠限位螺母是是寶塔式階梯結構，前端小階梯設置有螺紋，根部有半環狀滾珠槽，主要作用是通過旋轉螺紋使軸向壓緊錐套可以在該隨行夾具塊孔內來回滑動。其上的方形帶軸定位塊四面互相垂直，相對兩面互相對稱，四個面都可作為定位面，且基準一致，通過翻轉，可以很方便的實現葉片四個工位的轉換，從而使葉片的葉盆、葉背、進、排氣邊都能在最佳切削工位。隨行夾具塊安裝在定位板與壓緊板中間，定位板與壓緊板通過同一螺栓拉緊，在拉緊過程中，兩者同時向中間運動，實現自動定心。完成對隨行夾具塊7的Y方向與繞Z旋轉方向的定位夾緊。所述密封組件是由密封塑料套筒、防塵塑料蓋組成，防塵塑料蓋放置在密封塑料套筒里。其作用是防止切削過程中的切屑進入隨行夾具塊7內。所述柔性連接裝置，是由定心法蘭、調整法蘭和柔性防轉簧片組合而成的回轉類法蘭結構，可將整個偏心夾具基體定心安裝在機床回轉工作臺上，并且只傳遞扭矩，提高了夾具在機床上使用的互換性。定心法蘭圓周上有四個均布的階梯孔，螺釘通過這四個階梯孔將整個自適應偏心夾具與機床回轉工作臺緊固連接，定心法蘭、調整法蘭、柔性防轉簧片按順序依次連接，未裝調整法蘭前，將定心法蘭定位錐芯軸與夾具體固定側中心孔緊密配合，測量出定心法蘭端面與柔性防轉簧片端面之間的實際距離，將調整法蘭厚度磨削至上述尺寸即可。柔性防轉簧片具有低的軸向剛性和高的周向剛性，確保傳遞運動的準確性和不與雙頂尖定位系統的干涉。所述夾具塊固定裝 置是通過兩對尺寸一致的具有彈性的柔性壓板(即定位板和壓緊板)和兩組螺栓實現兩個隨行夾具塊在夾具基體上的定位和固定；兩柔性壓板鎖緊狀態的自然距離稍小于隨行夾具塊的寬度，通過兩柔性壓板的同時等量變形實現上述隨行夾具基體的自動對中定位，該原理容許兩個隨行夾具塊的截面尺寸有一定的差異；葉片通過隨行夾具塊連接于夾具基體上、夾具基體通過一對頂尖孔和一套柔性連接裝置連接于機床水平轉臺上，從而實現葉片隨機床水平轉臺的旋轉運動。該夾具塊固定裝置由偏心夾具基體、定位板、壓緊板和螺栓、螺母構成，定位板和壓緊板分別位于隨行夾具塊兩側并安裝在夾具基體上，它主要是將隨行夾具塊準確定位并牢固裝夾在夾具基體上。該定位板是其上設有連接通孔本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種自適應偏心夾具裝置，其特征在于：該裝置包括一個偏心夾具基體、兩個結構相同但安裝方向相反的隨行夾具塊、兩套將隨行夾具塊連接于夾具基體上的夾具塊固定裝置和一個用于將夾具基體連接于機床上的柔性連接裝置；一對隨行夾具塊安裝在偏心夾具基體定位面上，并且隨行夾具塊中心與整個偏心夾具基體回轉軸同軸；夾具塊固定裝置中的定位板和壓緊板設置在偏心夾具基體定位面兩側；柔性連接裝置安裝在偏心夾具基體左側定位軸上，并且在柔性連接裝置和偏心夾具基體之間設置有夾具塊固定裝置；葉片通過雙端定位基準安裝在兩隨行夾具塊上，整個夾具系統一側通過柔性連接裝置與機床回轉工作臺連接，另一側由液壓頂尖直接定心頂緊；所述偏心夾具基體，是倒幾字半開框式凹形結構，它為弱剛性薄壁葉片類零件提供輔助支撐；其上設置有矩形狀的定位板和壓緊板，可將隨行夾具塊準確安裝在偏心夾具基體上；葉片通過雙端定位基準安裝在兩隨行夾具塊上，整個夾具系統一側通過柔性連接裝置與機床回轉工作臺連接，另一側由液壓頂尖頂緊來實現夾具基體和機床水平轉臺回轉軸的同步轉動；所述隨行夾具塊，是雙端帶伸出軸的四面對稱方形結構，其對稱中心通過回轉軸中心，與水平放置的葉片工件的左右兩端的軸相連接，隨同葉片在不同機床中轉移或在上述夾具基體上變換成其它安裝狀態，用于葉片的無應力精確定位自適應裝夾；它是由壓緊螺帽、柔性關節軸承、軸向壓緊錐套、限位過渡套、滾珠限位螺母、方銷、方形帶軸定位塊和密封組件組成，限位過渡套與柔性關節軸承外圈端面緊靠在一起安裝于軸向壓緊錐套內孔中，并且使柔性關節軸承錐面與軸向壓緊錐套內孔前端錐面配合，軸向壓緊錐套、限位過渡套、柔性關節軸承組成的組件一起安裝到方形帶軸定位塊的內孔中，方銷從方形帶軸定位塊上的方孔和軸向壓緊錐套的長方孔中穿過，滾珠限位螺母通過方形帶軸定位塊另一軸端小孔與軸向壓緊錐套尾端螺紋連接；該壓緊螺帽是內孔一側設置有凸臺，限制柔性關節軸承偏離該隨行夾具塊；該柔性關節軸承的外圈的外表面為錐面，內外圈被分別分割成極薄的環狀三瓣結構，其作用是夾緊葉片工件基準軸；該限位過渡套是套筒類結構，為限定柔性關節軸承的位置；軸向壓緊錐套、限位過渡套、滾珠限位螺母、方形帶軸定位塊組成壓緊松開機構，其中的軸向壓緊錐套和限位過渡套通過方銷連接于隨動夾具塊本體上，但軸向壓緊錐套上的軸向長槽容許該套在滾珠限位螺母驅動下相對本體作軸向雙向移動；滾珠限位螺母的正反向旋轉驅動軸向壓緊錐套沿軸線方向前進或后退，通過其端部內錐面壓緊或放松球面軸承，達到壓緊或放松葉片工件上的軸頸的目的，在壓緊過程中柔性關節軸承只做徑向運動，不做周向轉動和軸向移動；兩個隨行夾具塊中的柔性關節軸承容許葉片上兩端的軸在不同軸的情況下實現自由定位或自適應定位，確保葉片在安裝于夾具上時不存在安裝應力，該軸向壓緊錐套是管狀柔性花瓣結構，一端內孔為錐面，一端為螺紋，并且在上面切有方形長孔，其作用是為其內部的柔性關節軸承定心并提供夾緊力；該方銷是截面為四方形的長銷，其作用是通過將方形帶軸定位塊和軸向壓緊錐套連接，從而使前者和后者之間無相對轉動；該方形帶軸定位塊是四面對稱并垂直的方塊，方塊兩側帶有伸出軸，伸出軸位于方塊中心，長端伸出軸開有大孔，其作用是對隨行夾具塊在偏心夾具基體上定位并牢固夾緊；該滾珠限位螺母是是寶塔式階梯結構，前端小階梯設置有螺紋，根部有半環 狀滾珠槽，其作用是通過旋轉螺紋使軸向壓緊錐套在該隨行夾具塊孔內來回滑動；其上的方形帶軸定位塊四面互相垂直，相對兩面互相對稱，四個面都可作為定位面，且基準一致，通過翻轉，實現葉片四個工位的轉換，從而使葉片的葉盆、葉背、進、排氣邊都能在最佳切削工位；隨行夾具塊安裝在定位板與壓緊板中間，定位板與壓緊板通過同一螺栓拉緊，在拉緊過程中，兩者同時向中間運動，實現自動定心，完成對方塊定位組件Y方向與繞Z旋轉方向的定位夾緊；該密封組件是由密封塑料套筒、防塵塑料蓋組成，防塵塑料蓋放置在密封塑料套筒里，其作用是防止切削過程中的切屑進入方形定位組件內；所述柔性連接裝置，是由定心法蘭、調整法蘭和柔性防轉簧片組合而成的回轉類法蘭結構，將整個偏心夾具基體定心安裝在機床回轉工作臺上，并且只傳遞扭矩，提高了夾具在機床上使用的互換性；定心法蘭圓周上有四個均布的階梯孔，螺釘通過這四個階梯孔將整個自適應偏心夾具與機床回轉工作臺緊固連接，定心法蘭、調整法蘭、柔性防轉簧片按順序依次連接，未裝調整法蘭前，將定心法蘭定位錐芯軸與夾具體固定側中心孔緊密配合，測量出定心法蘭端面與柔性防轉簧片端面之間的實際距離，將調整法蘭厚度磨削至上述尺寸即可；柔性防轉簧...

【技術特征摘要】
1.一種自適應偏心夾具裝置，其特征在于該裝置包括一個偏心夾具基體、兩個結構相同但安裝方向相反的隨行夾具塊、兩套將隨行夾具塊連接于夾具基體上的夾具塊固定裝置和一個用于將夾具基體連接于機床上的柔性連接裝置；一對隨行夾具塊安裝在偏心夾具基體定位面上，并且隨行夾具塊中心與整個偏心夾具基體回轉軸同軸；夾具塊固定裝置中的定位板和壓緊板設置在偏心夾具基體定位面兩側；柔性連接裝置安裝在偏心夾具基體左側定位軸上，并且在柔性連接裝置和偏心夾具基體之間設置有夾具塊固定裝置；葉片通過雙端定位基準安裝在兩隨行夾具塊上，整個夾具系統一側通過柔性連接裝置與機床回轉工作臺連接，另一側由液壓頂尖直接定心頂緊； 所述偏心夾具基體，是倒幾字半開框式凹形結構，它為弱剛性薄壁葉片類零件提供輔助支撐；其上設置有矩形狀的定位板和壓緊板，可將隨行夾具塊準確安裝在偏心夾具基體上；葉片通過雙端定位基準安裝在兩隨行夾具塊上，整個夾具系統一側通過柔性連接裝置與機床回轉工作臺連接，另一側由液壓頂尖頂緊來實現夾具基體和機床水平轉臺回轉軸的同步轉動； 所述隨行夾具塊，是雙端帶伸出軸的四面對稱方形結構，其對稱中心通過回轉軸中心，與水平放置的葉片工件的左右兩端的軸相連接，隨同葉片在不同機床中轉移或在上述夾具基體上變換成其它安裝狀態，用于葉片的無應力精確定位自適應裝夾；它是由壓緊螺帽、柔性關節軸承、軸向壓緊錐套、限位過渡套、滾珠限位螺母、方銷、方形帶軸定位塊和密封組件組成，限位過渡套與柔性關節軸承外圈端面緊靠在一起安裝于軸向壓緊錐套內孔中，并且使柔性關節軸承錐面與軸向壓緊錐套內孔前端錐面配合，軸向壓緊錐套、限位過渡套、柔性關節軸承組成的組件一起安裝到方形帶軸定位塊的內孔中，方銷從方形帶軸定位塊上的方孔和軸向壓緊錐套的長方孔中穿過，滾珠限位螺母通過方形帶軸定位塊另一軸端小孔與軸向壓緊錐套尾端螺紋連接；該壓緊螺帽是內孔一側設置有凸臺，限制柔性關節軸承偏離該隨行夾具塊；該柔性關節軸承的外圈的外表面為錐面，內外圈被分別分割成極薄的環狀三瓣結構，其作用是夾緊葉片工件基準軸；該限位過渡套是套筒類結構，為限定柔性關節軸承的位置；軸向壓緊錐套、限位過渡套、滾珠限位螺母、方形帶軸定位塊組成壓緊松開機構，其中的軸向壓緊錐套和限位過渡套通過方銷連接于隨動夾具塊本體上，但軸向壓緊錐套上的軸向長槽容許該套在滾珠限位螺母驅動下相對本體作軸向雙向移動；滾珠限位螺母的正反向旋轉驅動軸向壓緊錐套沿軸線方向前進或后退，通過其端部內錐面壓緊或放松球面軸承，達到壓緊或...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳志同，于建華，
申請(專利權)人：北京航空航天大學，
類型：發明
國別省市：