涨胎工装的制作方法

1.本公开涉及机加工领域，更具体地涉及一种涨胎工装。


背景技术：

2.薄壁筒类工件具有特殊的结构性，径向刚性较差，壁厚较薄，装夹和加工时极易发生形变，进而影响加工精度和质量。由此，有必要对薄壁筒类工件加工时装夹的工装进一步改进。


技术实现要素：

3.鉴于背景技术中存在的问题，本公开的目的在于提供一种涨胎工装，其能装夹薄壁筒件并确保加工后的薄壁筒件的同心度。
4.由此，提供一种涨胎工装，涨胎工装包括主体和定位盘，主体为一体成型的单件，主体包括涨套、夹持位以及芯轴；涨套和夹持位沿轴向位于芯轴的相反两端，涨套具有轴端部和周壁部；轴端部为圆柱形，轴端部连接在芯轴和周壁部之间，轴端部具有沿轴向贯通的轴端部螺纹孔，轴端部除轴端部螺纹孔外为一体的无缝的实体；周壁部具有开口端、内腔、多个开缝和多个指部，内腔为倒圆台形，各开缝从开口端沿轴向延伸至轴端部且沿径向贯穿周壁部，周壁部的轴向长度占涨套的轴向长度的48.5-83％，相邻指部在周向上由对应的开缝间隔开，周壁部和轴端部供待加工的薄壁筒件套设且套设的薄壁筒件在轴向上不超出周壁部；夹持位用于被夹持固定在车床上；芯轴为圆柱形且具有芯轴螺纹孔，芯轴在与轴端部连接的部位提供支撑供待加工的薄壁筒件的支撑面，芯轴螺纹孔从芯轴的相邻轴端部的一端朝向夹持位延伸但不贯通芯轴；定位盘具有倒圆台形的圆台部，圆台部的锥度与周壁部的内腔的锥度相同，圆台部的倒圆台形的小端的直径大于周壁部的内腔的倒圆台形的小端的直径，圆台部设有沿轴向贯通的圆台部螺纹孔，圆台部螺纹孔用于与轴端部螺纹孔和芯轴螺纹孔沿轴向对齐以供螺钉穿设，圆台部螺纹孔、轴端部螺纹孔以及芯轴螺纹孔的螺纹设置成供螺钉的螺柱的螺纹螺接。
5.本公开的有益效果如下。
6.在本公开的涨胎工装中，圆台部的锥度与周壁部的内腔的锥度相同，有利于圆台部沿轴向行进的距离与多个指部径向向外扩张的程度精确地匹配，进而能够适应不同的从内侧撑紧并固定待加工的薄壁筒件的撑紧强度要求。
7.在本公开的涨胎工装中，通过螺钉与芯轴螺纹孔的轴向螺接运动，通过控制螺钉拧入芯轴螺纹孔的程度，能够精确地控制圆台部沿轴向行进的距离以及多个指部径向向外扩张的程度，进而能够适应不同的从内侧撑紧并固定待加工的薄壁筒件的撑紧强度要求。
8.在本公开的涨胎工装中，圆台部的锥度与周壁部的内腔的锥度相同且圆台部的倒圆台形的小端的直径大于周壁部的内腔的倒圆台形的小端的直径，这样，圆台部的倒圆台形的小端的直径和周壁部的内腔的倒圆台形的小端的直径的这种配置使圆台部装入涨套的周壁部的内腔后圆台部沿轴向与轴端部间隔开，一方面使得多个指部径向向外扩张的范
围能够适应不同的从内侧撑紧并固定待加工的薄壁筒件的撑紧强度要求、进而确保加工后的薄壁筒件的同心度，另一方面能够保证圆台部沿轴向进入周壁部的内腔的最大行程(即最大行程不受轴端部的阻挡)。
9.在本公开的涨胎工装中，各开缝从开口端沿轴向延伸至轴端部且沿径向贯穿周壁部，周壁部的轴向长度占涨套的轴向长度的48.5-83％，涨胎工装能夹装薄壁筒件并确保加工后的薄壁筒件的同心度。
附图说明
10.图1是根据本公开的涨胎工装的立体分解图，其中待加工的薄壁筒件已安装。
11.图2是图1的剖视图。
12.图3是图2的安装盘安装到主体中的示意图。
13.图4是图1的涨胎工装的主体的立体图。
14.其中，附图标记说明如下：
15.100涨胎工装
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12夹持位
16.d轴向
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112c开缝
17.1主体
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112d指部
18.11涨套
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13芯轴
19.l0轴向长度
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131芯轴螺纹孔
20.111轴端部
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132支撑面
21.111a轴端部螺纹孔
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2定位盘
22.l1轴向长度
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21圆台部
23.112周壁部
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211圆台部螺纹孔
24.l2轴向长度
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22等径部
25.112a开口端
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221沉头孔
26.112b内腔
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200薄壁筒件
具体实施方式
27.附图示出本公开的实施例，且将理解的是，所公开的实施例仅仅是本公开的示例，本公开可以以各种形式实施，因此，本文公开的具体细节不应被解释为限制，而是仅作为权利要求的基础且作为表示性的基础用于教导本领域普通技术人员以各种方式实施本公开。
28.[涨胎工装]
[0029]
参照图1至图4，根据本公开的涨胎工装100包括主体1和定位盘2。
[0030]
主体1为一体成型的单件。主体1包括涨套11、夹持位12以及芯轴13。
[0031]
涨套11和夹持位12沿轴向d位于芯轴13的相反两端。涨套11具有轴端部111和周壁部112(在图2和图3中以虚线作为划分线)。轴端部111为圆柱形，轴端部111连接在芯轴13和周壁部112之间，轴端部111具有沿轴向d贯通的轴端部螺纹孔111a，轴端部111除轴端部螺纹孔111a外为一体的无缝的实体。周壁部112具有开口端112a、内腔112b、多个开缝112c和多个指部112d，内腔112b为倒圆台形，各开缝112c从开口端112a沿轴向d延伸至轴端部111(即各开缝112c沿周壁部112的整个的轴向长度l2延伸)且沿径向贯穿周壁部112，周壁部
112的轴向长度l2占涨套11的轴向长度l0的48.5-83％，相邻指部112d在周向上由对应的开缝112c间隔开，周壁部112和轴端部111供待加工的薄壁筒件200套设且套设的薄壁筒件200在轴向d上不超出周壁部112(在实际操作时，薄壁筒件200在轴向d上与周壁部112平齐(即薄壁筒件200在轴向d上的长度与涨套11的轴向长度l0相同)或稍低(例如低1-2mm))。
[0032]
夹持位12用于被夹持固定在车床(例如cnc，未示出)上。
[0033]
芯轴13为圆柱形且具有芯轴螺纹孔131，芯轴13在与轴端部111连接的部位提供支撑供待加工的薄壁筒件200的支撑面132，芯轴螺纹孔131从芯轴13的相邻轴端部111的一端朝向夹持位12延伸但不贯通芯轴13。
[0034]
定位盘2具有倒圆台形的圆台部21，圆台部21的锥度与周壁部112的内腔112b的锥度相同，圆台部21的倒圆台形的小端的直径大于周壁部112的内腔112b的倒圆台形的小端的直径，圆台部21设有沿轴向d贯通的圆台部螺纹孔211，圆台部螺纹孔211用于与涨套11的轴端部111的轴端部螺纹孔111a和芯轴13的芯轴螺纹孔131沿轴向d对齐以供螺钉(未示出)穿设。
[0035]
操作时：夹持位12被夹持固定在车床上，待加工的薄壁筒件200套在涨套11上且沿轴向d支撑在芯轴13的支撑面132上，圆台部21经由周壁部112的开口端112a口进入周壁部112的内腔112b，螺钉穿过圆台部螺纹孔211、轴端部螺纹孔111a并与芯轴螺纹孔131连接，通过螺钉与芯轴螺纹孔131的轴向螺接运动带动圆台部21沿轴向d朝向芯轴13移动，从而圆台部21径向向外挤压涨套11的周壁部112的多个指部112d，以使多个指部112d径向向外扩张从内侧撑紧并固定待加工的薄壁筒件200。
[0036]
在本公开的涨胎工装100中，圆台部21的锥度与周壁部112的内腔112b的锥度相同，有利于圆台部21沿轴向d行进的距离与多个指部112d径向向外扩张的程度精确地匹配，进而能够适应不同的从内侧撑紧并固定待加工的薄壁筒件200的撑紧强度要求。
[0037]
在本公开的涨胎工装100中，通过螺钉与芯轴螺纹孔131的轴向螺接运动，通过控制螺钉拧入芯轴螺纹孔131的程度，能够精确地控制圆台部21沿轴向d行进的距离以及多个指部112d径向向外扩张的程度，进而能够适应不同的从内侧撑紧并固定待加工的薄壁筒件200的撑紧强度要求。
[0038]
在本公开的涨胎工装100中，圆台部21的锥度与周壁部112的内腔112b的锥度相同且圆台部21的倒圆台形的小端的直径大于周壁部112的内腔112b的倒圆台形的小端的直径，这样，圆台部21的倒圆台形的小端的直径和周壁部112的内腔112b的倒圆台形的小端的直径的这种配置使圆台部21装入涨套11的周壁部112的内腔112b后圆台部21沿轴向d与轴端部111间隔开，一方面使得多个指部112d径向向外扩张的范围能够适应不同的从内侧撑紧并固定待加工的薄壁筒件200的撑紧强度要求、进而确保加工后的薄壁筒件300的同心度，另一方面能够保证圆台部21沿轴向d进入周壁部112的内腔112b的最大行程(即最大行程不受轴端部111的阻挡)。
[0039]
在本公开的涨胎工装100中，各开缝112c从开口端112a沿轴向d延伸至轴端部111且沿径向贯穿周壁部112，周壁部112的轴向长度l2占涨套11的轴向长度l0的48.5-83％，涨胎工装100能夹装薄壁筒件300并确保加工后的薄壁筒件300的同心度。
[0040]
如图2至图4所示，在一示例中，涨套11的周壁部112和涨套11的轴端部111在外周面上沿轴向d齐平，也就是说，涨套11的外周面为直径沿轴向d恒定，便于针对主体1为一体
成型的单件时采用单根棒料加工。
[0041]
在一示例中，涨套11的周壁部112的外径和涨套11的轴端部111的直径配置成比待加工的薄壁筒件200的内径小0.02-0.04mm，这样使得涨套11的周壁部112的多个指部112d径向向外扩张位移短，有利于充分且迅速地发挥多个指部112d的弹性作用且有利于降低多个指部112d的弹性变形进而延长多个指部112d稳定地发挥弹性变形扩张的寿命。
[0042]
由于本公开的涨胎工装100针对的是薄壁筒件200，故涨套11的周壁部112的轴向长度l2和轴端部111的轴向长度l1之和(即涨套11的轴向长度l0)大于周壁部112的外径且大于轴端部111的直径。
[0043]
在一示例中，涨套11的周壁部112的各开缝112c沿周向的宽度为0.8-1.5mm。这样使得开缝112c满足将相邻的指部112d间隔开即可，进而指部112d径向向外扩张的作用面尽量大。
[0044]
在图1至图4中，开缝112c的数量为六个，当然不限于此，可以在数量上超过六个，即涨套11的周壁部112的开缝112c的数量为六个以上且沿周向等间隔分布。
[0045]
在一体加工成型的单件中，涨套11加工公差以避免涨套11本身的加工公差对薄壁筒件200的夹紧和加工产生影响为准。
[0046]
在一示例中，夹持位12的直径比芯轴13的直径小2-5mm，夹持位12的轴向d长度为5-8mm，这有利于控制主体1的整体的体积和轴向d的长度。
[0047]
在一示例中，芯轴13的直径比涨套11的轴端部111的直径大2-5mm，但是不限于此，只要满足套在涨套11上的待加工的薄壁筒件200上沿轴向d完全支撑在芯轴13的支撑面132上即可。
[0048]
如图2和图3所示，芯轴螺纹孔131沿轴向d的深度大于芯轴13在轴向d上的长度的四分之一但小于芯轴13在轴向d上的长度的一半。
[0049]
在一示例中，圆台部21的倒圆台形的小端的直径和周壁部112的内腔112b的倒圆台形的小端的直径配置成使圆台部21装入涨套11的周壁部112的内腔112b后圆台部21沿轴向d与轴端部111间隔开1-4mm，这样一方面使得多个指部112d径向向外扩张的范围能够适应不同的从内侧撑紧并固定待加工的薄壁筒件200的撑紧强度要求，而且能够保证圆台部21沿轴向d进入周壁部112的内腔112b的最大行程(即最大行程不受轴端部111的阻挡)。在一示例中，所述间隔的距离为2mm。
[0050]
在一示例中，圆台部21的锥度与周壁部112的内腔112b的锥度均为10
°‑
15
°
。采用这种锥度有利于更为精确地控制多个指部112d径向向外扩张的程度。在一示例中，锥度为10
°
。锥度的计算是，arctan[(圆台部21的倒圆台形的大端的直径-圆台部21的倒圆台形的小端的直径)/(2
×
圆台部21的轴向长度)]。在一示例中，圆台部21的倒圆台形的大端的直径与周壁部112的内腔112b的倒圆台形的大端的直径相同。
[0051]
如图1至图3所示，定位盘2还包括等径部22，等径部22连接于圆台部21的大端，等径部22的直径恒定且等于圆台部21的大端的直径，等径部22设有供螺钉穿过的沿轴向d贯通的沉头孔221。等径部22能够起到限位作用，因为假设圆台部21完全没入周壁部112的内腔112b，等径部22的周面与周壁部112的内腔112b相交从而受到阻挡使得圆台部21无法进一步深入周壁部112的内腔112b。
[0052]
主体1和定位盘2均为铝合金件。铝合金是一种质量较轻、易于加工且不易发生塑
性变形的金属材料，不仅能够保证本公开的涨胎工装100易于加工制备，而且在加工制备完成后本公开的涨胎工装100不易发生塑性形变，有利于长期反复使用。具体地，例如采用铝合金6061。
[0053]
[测试]
[0054]
第一部分：实施例1-5和对比例1、实施例2、实施例6-8和对比例2的参数定义(同时参照图2)
[0055]
(i)薄壁筒件200
[0056]
薄壁筒件200的材质为铝合金6061，外径30mm、壁厚1.5mm(即内径27.00mm)、长度35mm。
[0057]
(ii)螺钉
[0058]
螺钉的材料为不锈钢，规格m8*50。
[0059]
(iii)涨胎工装100
[0060]
涨胎工装100是采用铝合金6061的一体加工成型的单件；
[0061]
涨套11：轴向长度l0为35mm，外径26.98mm(即涨套11的周壁部112和涨套11的轴端部111在外周面上沿轴向d齐平，涨套11的外径恒定)；
[0062]
开缝112c共6个，各开缝112c沿周向的宽度为1mm，各开缝112c沿周壁部112的整个的轴向长度l2延伸；
[0063]
夹持位12的直径32mm，轴向长度5mm；
[0064]
芯轴13的直径34mm，轴向长度50mm；
[0065]
等径部22：轴向长度5mm；
[0066]
圆台部螺纹孔211、轴端部螺纹孔111a以及芯轴螺纹孔131的螺纹与螺钉的螺柱的螺纹匹配；
[0067]
芯轴螺纹孔131沿轴向d的深度为20mm，满足大于芯轴13的轴向长度的四分之一但小于芯轴13的轴向长度的一半。
[0068]
涨胎工装100的涨套11以及定位盘2的圆台部21的其它尺寸参见表1和表2。
[0069]
第二部分同心度测试过程。
[0070]
在实施例1-5和对比例1中，在涨套11的轴向长度l0(即周壁部112的轴向长度l2与轴端部111的轴向长度l1之和)恒定且圆台部21的倒圆台形的小端与轴端部111沿轴向d的间隔恒定的情况下，改变周壁部112的轴向长度l2(即改变开缝112c的长度，来确定涨套工装100的这种变化对加工后的薄壁筒件200的同心度的影响，测试结果如表1。
[0071]
在实施例2、实施例6-8和对比例2中，涨套11的结构相同，通过改变定位盘2的圆台部21的轴向长度来改变圆台部21的倒圆台形的小端与轴端部111沿轴向d的间隔，来确定涨套工装100的这种变化对薄壁筒件200对加工后的薄壁筒件200的同心度的影响，测试结果如表2。
[0072]
加工后的薄壁筒件200的同心度用为三坐标检测。
[0073]
第三部分测试结果
[0074]
从表1看出，在实施例1-5中，各开缝112c的长度(即周壁部112的轴向长度l2)占涨套11的轴向长度l0的48.5-83％时，同心度为0.02mm以内，而对比例1的各开缝112c的长度占涨套11的轴向长度l0长度的94.3％，同心度为0.024mm。
[0075]
从表2看出，在实施例2、实施例6-8中，圆台部21的倒圆台形的小端与轴端部111沿轴向d的间隔在1-4mm时，同心度为0.02mm以内；而对比例2中，圆台部21的倒圆台形的小端与轴端部111沿轴向d的间隔为5mm，同心度为0.029mm。
[0076]
另外，在表1和表2中，实施例2的同心度最好。
[0077]
[0078]

技术特征：
1.一种涨胎工装，其特征在于，涨胎工装(100)包括主体(1)和定位盘(2)，主体(1)为一体成型的单件，主体(1)包括涨套(11)、夹持位(12)以及芯轴(13)；涨套(11)和夹持位(12)沿轴向(d)位于芯轴(13)的相反两端，涨套(11)具有轴端部(111)和周壁部(112)；轴端部(111)为圆柱形，轴端部(111)连接在芯轴(13)和周壁部(112)之间，轴端部(111)具有沿轴向(d)贯通的轴端部螺纹孔(111a)，轴端部(111)除轴端部螺纹孔(111a)外为一体的无缝的实体；周壁部(112)具有开口端(112a)、内腔(112b)、多个开缝(112c)和多个指部(112d)，内腔(112b)为倒圆台形，各开缝(112c)从开口端(112a)沿轴向(d)延伸至轴端部(111)且沿径向贯穿周壁部(112)，周壁部(112)的轴向长度(l2)占涨套(11)的轴向长度(l0)的48.5-83％，相邻指部(112d)在周向上由对应的开缝(112c)间隔开，周壁部(112)和轴端部(111)供待加工的薄壁筒件(200)套设且套设的薄壁筒件(200)在轴向(d)上不超出周壁部(112)；夹持位(12)用于被夹持固定在车床上；芯轴(13)为圆柱形且具有芯轴螺纹孔(131)，芯轴(13)在与轴端部(111)连接的部位提供支撑供待加工的薄壁筒件(200)的支撑面(132)，芯轴螺纹孔(131)从芯轴(13)的相邻轴端部(111)的一端朝向夹持位(12)延伸但不贯通芯轴(13)；定位盘(2)具有倒圆台形的圆台部(21)，圆台部(21)的锥度与周壁部(112)的内腔(112b)的锥度相同，圆台部(21)的倒圆台形的小端的直径大于周壁部(112)的内腔(112b)的倒圆台形的小端的直径，圆台部(21)设有沿轴向(d)贯通的圆台部螺纹孔(211)，圆台部螺纹孔(211)用于与轴端部螺纹孔(111a)和芯轴螺纹孔(131)沿轴向(d)对齐以供螺钉穿设，圆台部螺纹孔(211)、轴端部螺纹孔(111a)以及芯轴螺纹孔(131)的螺纹设置成供螺钉的螺柱的螺纹螺接。2.根据权利要求1所述的涨胎工装，其特征在于，涨套(11)的周壁部(112)和涨套(11)的轴端部(111)在外周面上沿轴向(d)齐平。3.根据权利要求2所述的涨胎工装，其特征在于，涨套(11)的周壁部(112)的外径和涨套(11)的轴端部(111)的直径配置成比待加工的薄壁筒件(200)的内径小0.02-0.04mm。4.根据权利要求1所述的涨胎工装，其特征在于，涨套(11)的周壁部(112)的轴向长度(l2)和轴端部(111)的轴向长度(l1)之和大于周壁部(112)的外径且大于轴端部(111)的直径。5.根据权利要求1所述的涨胎工装，其特征在于，涨套(11)的周壁部(112)的各开缝(112c)沿周向的宽度为0.8-1.5mm。6.根据权利要求1所述的涨胎工装，其特征在于，涨套(11)的周壁部(112)的开缝(112c)的数量为六个以上且沿周向等间隔分布。7.根据权利要求1所述的涨胎工装，其特征在于，芯轴螺纹孔(131)沿轴向d的深度大于芯轴(13)的轴向长度的四分之一但小于芯轴(13)的轴向长度的一半。8.根据权利要求1所述的涨胎工装，其特征在于，圆台部(21)的倒圆台形的小端的直径和周壁部(112)的内腔(112b)的倒圆台形的小端
的直径配置成使圆台部(21)装入涨套(11)的周壁部(112)的内腔(112b)后圆台部(21)沿轴向(d)与轴端部(111)间隔开1-4mm。9.根据权利要求1所述的涨胎工装，其特征在于，圆台部(21)的锥度与周壁部(112)的内腔(112b)的锥度均为10
°‑
15
°
。10.根据权利要求1所述的涨胎工装，其特征在于，主体(1)和定位盘(2)均为铝合金件。

技术总结
一种涨胎工装包括主体和定位盘，主体为一体成型的单件，主体包括涨套、夹持位以及芯轴；涨套和夹持位沿轴向位于芯轴的相反两端，涨套具有轴端部和周壁部；轴端部连接在芯轴和周壁部之间，轴端部具有轴端部螺纹孔；周壁部具有开口端、内腔、多个开缝和多个指部，内腔为倒圆台形，各开缝从开口端沿轴向延伸至轴端部且沿径向贯穿，周壁部的轴向长度占涨套的轴向长度的48.5-83％；芯轴提供支撑面，芯轴螺纹孔从芯轴的相邻轴端部的一端朝向夹持位延伸但不贯通芯轴；定位盘具有倒圆台形的圆台部，圆台部的锥度与周壁部的内腔的锥度相同，圆台部的倒圆台形的小端的直径大于周壁部的内腔的倒圆台形的小端的直径，圆台部设有沿轴向贯通的圆台部螺纹孔。台部螺纹孔。台部螺纹孔。


技术研发人员：洪民 谢友志 杨洲 任妍 李晶晶
受保护的技术使用者：安徽光智科技有限公司
技术研发日：2023.04.27
技术公布日：2023/9/7