[发明专利]一种薄壁圆筒件自动内撑夹具的装夹方法

说明书

本发明一种薄壁圆筒件自动内撑夹具及装夹方法属于装夹技术领域，涉及一种薄壁圆筒件自动内撑夹具及装夹方法。装夹方法采用薄壁圆筒件自动内撑夹具，夹具由动力驱动系统、定位夹紧装置及辅助装置构成。对薄壁圆筒件进行立式装夹，利用电机丝杠系统驱动锥度芯轴轴向运动，带动内撑胀套径向移动，实现对薄壁圆筒件的内撑装夹。夹具具有扩力特征的刚性内撑胀套，结构简单，将较小的驱动力转化为较大的内撑力，实现均匀内撑。薄壁件内部表面受到均匀分布的径向力，大大提高了加工区域的局部刚度。采用伺服电机丝杠系统驱动，运动精度高、平稳性好。采用离合制动系统，制动迅速，可实现自锁，有效提高了装夹的可靠性。

技术领域

本发明属于装夹技术领域，特别涉及一种薄壁圆筒件自动内撑夹具及装夹方法。

背景技术

航空航天领域重大装备中存在一大批尺寸相对较大、薄壁圆筒件，其加工中要求高可靠内撑装夹。实际生产中，常用的内撑装夹方法主要包括内胎整体刚性支撑、填充式内撑等。内胎整体刚性支撑中，内胎外面表(即支撑面)与零件内表面(即待支撑面)设计一致。然而，由于薄壁件成型误差较大及筒形件的强抗载能力，即使依靠强大外力，如真空吸附力、对零件的强压力等，也很难保证这两个面紧靠，甚至出现大面积装夹空洞。填充式内撑中，首先需要支撑胎具与装夹零件间构建一个封闭空腔，并注入相态可控的液体，如加热的石蜡等或具有一定流动性的固体，如磁粉、砂砾等，以实现内撑装夹。对于该方法，一方面考虑到空隙结构的复杂性、填充物的流动性和相态可控性，易导致填充不均匀、不牢靠。另一方面，对于大型薄壁件，方法可操作性较差，大量填充物严重污染加工环境，甚至固体颗粒划伤已加工表面。因此，亟需发展一种面向薄壁圆筒形的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。

2014年王梦实在专利CN105619107A中公开了一种薄壁筒体车削用柔性夹具，通过扳手拧动与联接轴螺纹连接的外撑锥体，继而推动外撑块运动，撑起薄壁件，可用于回转体类薄壁件两端同时加工，减小其变形，且能适应不同尺寸的薄壁件加工。但该方法中外撑块不会与薄壁件内表面都接触，会有间隙，无法保证薄壁件的局部刚度。2019年宋清华等人在专利 CN109822123A中公开了一种薄壁圆筒件车削用装夹方法、夹具及加工装置，通过旋转支撑轴，带动内撑短梁(弧形板)均匀撑起薄壁件，通过限位机构限制薄壁件的轴向移动，可有效避免薄壁件夹持变形及颤振引起的精度问题，提高了加工精度。但该方法中弧形板支撑刚度较低，也无法保证薄壁件加工区域的局部刚度，难以满足薄壁件高精、高效制造需求。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服现有方法不足，针对回转体类薄壁件在加工过程中对柔性、快速、可靠装夹难题，发明了一种薄壁圆筒件自动内撑夹具及装夹方法。设计了多瓣、等量内撑胀套，结构简单，可实现均匀撑紧；内撑驱动采用伺服电机丝杠系统，运动精度高、平稳性好；采用离合制动系统，制动迅速，可实现自锁，有效提高了自动装夹的可靠性；采用工件立式装夹方法，操作简单，有效避免了薄壁件自重误差；可以实现薄壁圆筒件的柔性、快速、可靠装夹。

本发明所采用的技术方案是一种薄壁圆筒件自动内撑夹具及装夹方法，其特征是，装夹方法采用薄壁圆筒件自动内撑夹具，夹具由动力驱动系统、定位夹紧装置及辅助装置构成；对薄壁圆筒件进行立式装夹，利用电机丝杠系统驱动锥度芯轴轴向运动，带动内撑胀套径向移动，实现对薄壁圆筒件的内撑装夹；装夹方法的具体步骤如下：

第一步 安装夹具动力驱动系统

夹具动力驱动系统由伺服电机1、安装板2、减速器3、离合制动器4、轴承座5、滚珠丝杠6和丝杠螺母21组成；伺服电机1通过安装板2与减速器3的输入轴端相连，减速器3的输出轴与离合制动器4的一端相连，离合制动器4的另一端通过轴承座5与滚珠丝杠6相连，从而使得伺服电机1有效驱动滚珠丝杠6，丝杠螺母21安装在滚珠丝杠6上；

第二步 安装定位夹紧装置