CN114713906B - 零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构、拉床夹具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种孔定位支撑的液压涨芯心轴结构、拉床夹具及方法，属于机械加工技术领域，包括本体、套设在本体外部的涨套、设置在本体内部的接头以及接头内部的活塞和螺柱，并设置有转接头、过油孔、过油通道以及环形槽，使本体内部形成连通的液压内腔。并通过螺柱带动活塞调节液压内腔的压力，来调节涨套外圆直径，实现零件的快涨定位和快速拆卸，不仅消除了零件径向配合间隙，解决了现有技术中因零件径向虚定位，导致的零件产生内孔收缩变形，造成零件拆卸困难、加工效率低的问题。保证了零件的定位精度，提高零件加工质量。
Description
技术领域
本发明属于机械加工技术领域，涉及一种零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构、拉床夹具及方法。
背景技术
现有技术中，在涡轮盘榫槽拉削过程中，由于高速拉削时拉刀对零件产生的拉削力很大，夹具固定定位轴与零件之间存在间隙，导致零件径向定位实际为虚定位，拉削过程受拉削力的影响，从而使零件产生内孔收缩变形，造成零件卡在夹具固定定位轴上，难以拆卸，直接导致产品质量不稳定，产品合格率低，加工效率低下。
因此，如何解决零件径向虚定位导致零件加工效率低，成品合格率低的问题，是目前提高涡轮盘榫槽拉削工艺加工效率的首要的问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中的问题，提供一种零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构、拉床夹具及方法，以解决现有技术中由于零件虚定位导致定位精度低以及难拆卸造成加工效率低的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明提供一种零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，包括本体、涨套、接头和转接头；所述本体套设于拉床夹具的定位轴上，且侧壁上沿径向开设有过油孔；所述接头插置于本体内部，侧壁开设有第一过油通道，所述第一过油通道与过油孔相通，接头内部开设有油腔，油腔内部设置有螺柱，所述螺柱的端部连接有活塞，所述活塞与油腔的内壁过盈配合，且在螺柱的带动下可沿油腔轴向做往复运动；所述转接头嵌于接头远离螺柱的端部，内部开设有第二过油通道，所述第二过油通道与第一过油通道以及油腔相通；所述涨套套设于本体上，且内壁开设有环形槽，所述环形槽与过油孔相通；本体外壁与环形槽之间的空隙、过油孔、第一过油通道、第二过油通道和油腔共同构成液压内腔。
优选地，所述本体上设置有压力检测装置，所述压力检测装置与液压内腔相连通。
优选地，所述涨套外部可拆卸套设有限位环。
优选地，所述本体自由端的端面上设置有若干排气孔，所述排气孔与液压内腔相连通。
优选地，所述排气孔内设置有堵头。
优选地，所述堵头与本体之间设置有密封垫。
优选地，所述本体自由端端面上固定连接有若干压板，所述压板与涨套端面抵接，用于对涨套进行限位，防止涨套做轴向移动。
优选地，所述活塞与接头之间、接头与本体之间、转接头与接头之间和本体与涨套之间均设置有密封圈。
一种拉床夹具，包括上述液压涨芯轴结构。
一种利用上述拉床夹具的零件内孔定位支撑的方法，包括以下步骤：
计算所需涨套的壁厚，具体方法为：
其中，D为零件定位内孔直径mm；P为涨套压力kg/cm2即为零件加工时所受的压力；E为弹性模数，取2.04×106kg/cm2；ΔD为涨开量mm；K为构造系数，且取值为0.1；T为涨套的壁厚mm；
根据所需涨套的壁厚，选择相同壁厚的涨套套设于本体(1)上；
通过接头自由端的进油口，向液压内腔注入液压油；
待液压油充满整个液压内腔，将活塞及螺柱装入接头的内部；
将本体套设于拉床夹具的定位轴上，并固定；
将待夹零件套设于涨套的外圆上；
转动螺柱推动活塞沿接头轴向向转接头的方向移动；
使液压内腔的压力升高，进而使涨套产生弹性形变，从内部将零件内孔锁紧，实现对零件内孔的定位支撑。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供一种零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，通过涨套、本体、接头以及接头内部的活塞和螺柱的设置，使本体内部形成连通的液压内腔。实现利用螺柱带动活塞调节液压内腔的压力，来调节涨套外圆直径，实现对零件内孔的快涨定位和快速拆卸，不仅消除了零件径向内孔与夹具间的配合间隙，避免了因零件径向虚定位，导致的零件产生内孔收缩变形，造成零件拆卸困难、加工效率低的问题，而且还可用于零件加工对零件内孔的无间隙定位，保证了零件的定位精度，提高零件加工质量。该结构简单，操作方便，适用性强。
其次，本发明通过各个部件之间的密封圈的设置，保障了整个结构的密封性，通过本体上排气孔的设置，可有效排出液压内腔的空气，保证整个结构快涨定位的精度和内部液压腔内压力恒定。
本发明提供一种包含上述液压涨芯心轴结构的拉床夹具，该夹具能够实现对待加工零件的有效定位，保证零件的定位精度，进而提高零件加工的效率和加工质量，装置简单、易操作，是拉床夹具技术领域创新型设计。
一种利用上述拉床夹具的零件内孔定位支撑方法，该方法通过调节液压内腔的压力，来调节零件内部涨套的涨缩，进而实现对加工零件内孔的快涨定位和快速拆卸，解决现有技术中由于零件虚定位导致的零件内孔收缩变形，零件拆卸困难的问题，提高零件加工效率和加工质量。另外，采用液压油作为工作介质具有性能稳定的特点，进一步提高对零件内孔定位支撑的稳定性，该方法原理简单易实现，能够有效解决现有技术中的问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明的液压涨芯心轴结构主视图。
图2为本发明的液压涨芯心轴结构右视图。
图3为本发明的液压涨芯心轴结构右视图中A-A剖视图。
图4为本发明的液压涨芯心轴结构主视图C处放大图。
图5为本发明的本体结构右视图。
图6为本发明的本体结构右视图C-C剖面图。
图7为本发明的接头右视图。
图8为本发明的接头右视图A-A剖视图。
图9为本发明的螺柱结构示意图。
图10为本发明的螺柱结构右视图。
图11为本发明的堵头结构示意图。
图12为本发明的涨套结构示意图。
图13为本发明的螺塞结构示意图。
图14为本发明的定位键结构示意图。
图15为本发明的压板结构示意图。
图16为本发明的活塞结构示意图。
图17为本发明的密封圈结构示意图。
图18为本发明的转接头右视图。
图19为本发明的转接头右视图A-A剖视图。
图20为本发明的拉床夹具结构示意图。
其中：1-本体，2-涨套，3-活塞，4-接头，5-螺塞，6-转接头，7-定位键，8-密封圈，9-螺柱，10-压力检测装置，11-过油孔，12-排气孔，13-堵头，14-密封垫，15-压板，16-定位轴，21-环形槽，41-第一过油通道，42-油腔，61-第二过油通道，91-挡圈，D3-本体自由端的外圆直径，D2-本体整体外圆直径。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1至20，本发明提供一种零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，包括本体1，参见图1至图6，所述本体1套设于拉床夹具的定位轴16上，且侧壁上沿径向开设有过油孔11；本体1的外部套设有涨套2，本体1外径上，呈周向设置有若干沟槽，槽内安装密封圈8，用于保证本体1与涨套2之间的密封；参见图2和图15，所述本体1自由端端面上固定连接有若干压板15，所述压板15与涨套2端面抵接，用于对涨套2进行限位，防止涨套2做轴向移动。
由于技术要求加压和卸压次数频繁，即涨套的变形频繁，易产生塑性变形，因此，所述涨套2选用韧性比较好的40CrNiMoA，以增加涨芯装置的稳定性能。参见图12，涨套2沿内壁开设有环形槽21。
参见图1、图7和图8，本体1的内部插置有接头4，所述接头4的侧壁开设有第一过油通道41，所述第一过油通道41与过油孔11相通；参见图1至图4和图7至图10，接头4内部开设有油腔42，所述油腔42内部设置有螺柱9，螺柱9靠近接头4自由端的一端设置有挡圈91；参见图1和图16，所述螺柱9的另一端端部连接有活塞3，所述活塞3与油腔42的内壁过盈配合，且在螺柱9的带动下可沿油腔42轴向做往复运动，本发明通过在活塞3外圆设置若干沟槽，槽内安装密封圈8，来保证活塞3与接头4之间的密封效果；参见图1、图18和图19，所述接头4远离螺柱9的端部内嵌有转接头6，所述转接头6内部开设有第二过油通道61，第二过油通道61靠近定位轴16的端部连接有锥形孔，锥形孔的端部压紧有钢球，参见图1和图13，钢球的下方通过螺塞5进一步密封，保障密封性，所述第二过油通道61与第一过油通道41以及油腔42相通，转接头6的外圆呈周向设置有若干沟槽，沟槽内安装密封圈8，用于保障转接头6与接头4之间的密封性；参见图1和图4，所述本体1外壁与环形槽21之间的空隙连通过油孔11、第一过油通道41、第二过油通道61和油腔42构成液压内腔。
特别地，参见图1，所述本体1上设置有压力检测装置10，所述压力检测装置10与液压内腔相连通。参见图6，为安装方便，所述本体1自由端的外圆直径D3小于本体1整体外圆直径D2；所述涨套2外部可拆卸套设有限位环，用于在该涨芯心轴结构不工作时，模拟零件内孔，防止液压内腔的压力过大导致涨套无限涨大。参见2和图5，所述本体1自由端的端面上设置有若干排气孔12，所述排气孔12与液压内腔相连通，且内设置有堵头13，所述堵头13与本体1之间设置有密封垫14，用于保证液压腔内无气体，密封垫采用橡胶材质或黄铜材质，以保证其具有更好的密封效果。参见图1和图17，所述活塞3与接头4之间、接头4与本体1之间、转接头6与接头4之间和本体1与涨套2之间均设置有密封圈8。参见图1和图14，所述本体1的固定端的端部设置有槽，槽内通过螺钉固定有定位键7，用于确定本体1与拉床夹具固定端的角向位置。本发明本体1与涨套2之间、活塞3与接头4之间、转接头6与接头4之间和接头4与本体1之间均采用过盈配合的方式，以保证整个结构的密封性，进而保证工作时该结构的压力恒定，不卸压。
该液压涨芯心轴结构的工作原理为：零件是以内孔和端面定位，套在涨套2的外圆上。本发明通过从接头4的油腔42的进口处灌入液压油，将液压油引入本体1外壁与环形槽21之间的空隙连通过油孔11、第一过油通道41、第二过油通道61和油腔42构成的液压内腔，为使工作时保持压力稳定，其液压腔需密封好，不得泄露，因此，多处使用密封圈进行密封，且在第二过油通道61靠近定位轴18的钻入孔内设置螺塞5，并在螺塞5端部压紧钢球保证密封。工作时用扳手拧动活塞3上的螺柱9，使活塞3沿油腔42轴向移动，挤压液压油，压力检测装置10与液压内腔相连通，压力检测装置10上会显示内腔的压力值，当压力达到预定压力时，液压油使涨套2产生弹性变形从而将零件内孔撑紧，消除定位轴与零件之间定位间隙。工作结束后，反向拧动螺柱9，带动活塞3反向移动，使液压内腔的压力减小，涨套2随之恢复形变，从而可顺利将零件卸下。压力检测装置10即时显示内腔的压力，若数值变化异常，即内腔压力不稳定，则需检查液压油是否有泄漏。
参见图20，本发明还提供包括上述液压涨芯轴结构的拉床夹具，使用时，将所述拉床夹具的定位轴16穿过液压涨芯轴结构的中心孔，进行定位，然后将本体1固定在拉床夹具的底座上。
本发明还提供一种利用上述的拉床夹具的零件内孔定位支撑的方法，包括以下步骤：
根据待夹装零件内孔直径、零件加工时所受压力以及涨套2的性质，计算所需涨套2的壁厚，具体方法为：
其中，D为涨套外圆直径mm，即零件定位内孔直径；P为涨套压力kg/cm2即为零件加工时所受的压力；E为弹性模数，取2.04×106kg/cm2；ΔD为涨开量mm；K为构造系数，且取值为0.1；T为涨套2的壁厚mm；
例如：当涨套外圆直径即零件定位内孔直径为190.45mm，P为涨套压力即零件加工时受压力为20MPa＝200kg/cm2，E为弹性模数，一般取2.04×106kg/cm2，ΔD为涨开量为0.2mm，K为构造系数一般取0.1。由上述公式计算得涨套2的壁厚T为：
根据所需涨套2的壁厚，选择壁厚为1.78mm的涨套2套设于本体1上；
通过接头4自由端的进油口，向液压内腔注入液压油；
待有液压油充满整个液压内腔，将活塞3及螺柱9装入接头4的内部；
将本体1套设于拉床夹具的定位轴上，并固定；
将待夹零件套设于涨套2的外圆上；
转动螺柱9推动活塞3沿接头4轴向向转接头6的方向移动；
使液压内腔的压力升高，进而使涨套2产生弹性形变，从内部将零件内孔锁紧，实现对零件内孔的定位支撑。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，其特征在于，包括本体(1)、涨套(2)、接头(4)和转接头(6)；所述本体(1)套设于拉床夹具的定位轴(16)上，且侧壁上沿径向开设有过油孔(11)；所述接头(4)插置于本体(1)内部，侧壁开设有第一过油通道(41)，所述第一过油通道(41)与过油孔(11)相通，接头(4)内部开设有油腔(42)，油腔(42)内部设置有螺柱(9)，所述螺柱(9)的端部连接有活塞(3)，所述活塞(3)与油腔(42)的内壁过盈配合，且在螺柱(9)的带动下可沿油腔(42)轴向做往复运动；所述转接头(6)嵌于接头(4)远离螺柱(9)的端部，内部开设有第二过油通道(61)，所述第二过油通道(61)与第一过油通道(41)以及油腔(42)相通；所述涨套(2)套设于本体(1)上，且内壁开设有环形槽(21)，所述环形槽(21)与过油孔(11)相通；本体(1)外壁与环形槽(21)之间的空隙、过油孔(11)、第一过油通道(41)、第二过油通道(61)和油腔(42)共同构成液压内腔。
2.根据权利要求1所述的零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，其特征在于，所述本体(1)上设置有压力检测装置(10)，所述压力检测装置(10)与液压内腔相连通。
3.根据权利要求1所述的零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，其特征在于，所述涨套(2)外部可拆卸套设有限位环。
4.根据权利要求1所述的零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，其特征在于，所述本体(1)自由端的端面上设置有若干排气孔(12)，所述排气孔(12)与液压内腔相连通。
5.根据权利要求4所述的零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，其特征在于，所述排气孔(12)内设置有堵头(13)。
6.根据权利要求5所述的零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，其特征在于，所述堵头(13)与本体(1)之间设置有密封垫(14)。
7.根据权利要求1所述的零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，其特征在于，所述本体(1)自由端端面上固定连接有若干压板(15)，所述压板(15)与涨套(2)端面抵接，用于对涨套(2)进行限位，防止涨套(2)做轴向移动。
8.根据权利要求1-7任一项所述的零件内孔定位支撑的液压涨芯心轴结构，其特征在于，所述活塞(3)与接头(4)之间、接头(4)与本体(1)之间、转接头(6)与接头(4)之间和本体(1)与涨套(2)之间均设置有密封圈(8)。
9.一种拉床夹具，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的液压涨芯心轴结构。
10.一种利用权利要求9所述的拉床夹具的零件内孔定位支撑的方法，其特征在于，包括以下步骤：
计算所需涨套(2)的壁厚，具体方法为：
其中，D为零件定位内孔直径mm；P为涨套压力kg/cm2即为零件加工时所受的压力；E为弹性模数，取2.04×106kg/cm2；ΔD为涨开量mm；K为构造系数，且取值为0.1；T为涨套(2)的壁厚mm；
根据所需涨套(2)的壁厚，选择相同壁厚的涨套(2)套设于本体(1)上；
通过接头(4)自由端的进油口，向液压内腔注入液压油；
待液压油充满整个液压内腔，将活塞(3)及螺柱(9)装入接头(4)的内部；
将本体(1)套设于拉床夹具的定位轴上，并固定；
将待夹零件套设于涨套(2)的外圆上；
转动螺柱(9)推动活塞(3)沿接头(4)轴向向转接头(6)的方向移动；
使液压内腔的压力升高，进而使涨套(2)产生弹性形变，从内部将零件内孔锁紧，实现对零件内孔的定位支撑。
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