用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置及其薄壁舱体装置的制作方法

1.本发明涉及加工轴向装夹技术领域，具体地，涉及一种用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置及其薄壁舱体装置。


背景技术：

2.薄壁舱体结构件具有结构复杂、弱刚性、加工精度要求高等特点，整体化趋势所带来的薄壁厚(最薄壁厚仅1.5mm)和高材料去除率(材料去除60％以上)，给加工带来了极大的挑战。舱体结构件呈现典型的薄壁弱刚性结构特征。目前数控车削机床或车铣复合机床采用三爪或四爪卡盘轴向装夹舱体结构件，数控车削机床尾顶机构或车铣复合机床副主轴轴向顶紧时，由于轴向顶紧力大小不可柔性调整，从而造成舱体结构件沿着直径方向产生较大的径向变形。由于变形量较大，造成舱体结构件在开展粗、精加工过程中极易因变形导致外圆直径等加工尺寸精度超差，致使舱体结构件出现返工，甚至报废等情况。轴向顶紧力大小不可柔性调整且轴向顶紧力过大，达到1000n以上。过大的轴向顶紧力，造成舱体结构件产生较大的径向变形，变形量超过0.05mm，导致后续加工尺寸精度极易超差。
3.在舱体数字化加工生产线中，薄壁舱体结构件采用桁架机器人自动化上下料，无需人工参与。若利用数控车削机床尾顶机构或车铣复合机床副主轴轴向顶紧舱体结构件，此装夹方式引起的舱体结构件径向变形，无法通过人工调整方式以降低变形量。一旦变形量超过0.05mm，舱体结构件加工过程中的外圆直径等尺寸精度极难保证。
4.经现有技术检索发现，中国发明专利公布号为cn112059674a，公开了一种可调式薄壁壳体减振夹紧装置及操作方法，夹紧装置包括芯轴及多个支撑轮，所述的芯轴的一端为与三爪卡盘中心孔配合的圆锥台结构；所述的多个支撑轮平行安装在芯轴上，支撑轮与芯轴同轴；所述的支撑轮的圆柱侧面上设有环形凹槽，凹槽内设有橡胶圈。该专利技术就存在上述相关问题。
5.针对此问题，并结合舱体数字化加工生产线的自动化加工需求，一方面需要保证舱体结构件装夹后的径向变形在0.05mm以内，另一方面需要实现无人工参与条件下轴向顶紧力的大小可调整。瞄准此需求，开发设计了粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置，可以实现轴向装夹条件下，轴向顶紧力的大小可调，调整范围达到7.8n至706n。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置及其薄壁舱体装置。
7.根据本发明提供的一种用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，包括车床法兰端面，所述车床法兰端面上固定设置用于粗加工时轴向顶紧力柔性调整的粗加工组件，所述车床法兰端面上还固定设置用于精加工时轴向顶紧力柔性调整的精加工组件；
8.所述粗加工组件包括套筒座、端盖以及弹簧套筒，所述套筒座固定设置在所述车床法兰端面上，所述端盖设置在所述车床法兰端面与所述套筒座之间，且所述端盖设置在
套筒座上，所述套筒座上贯穿开设有内腔，所述弹簧套筒滑动设置在所述内腔中，所述弹簧套筒端部与所述端盖之间设有用于调整顶紧力大小的弹性件；
9.所述精加工组件包括基板和缸体，所述基板固定设置在所述车床法兰端面上，所述缸体设置在所述基板上，所述缸体内滑动设有用于调整顶紧力大小的弹性件。
10.一些实施方式中，所述套筒座上设有开孔，所述弹簧套筒上设有开槽，所述开孔内设有紧固件，所述紧固件贯穿过所述开孔对应所述开槽设置，所述套筒座上开设有通孔，所述通孔内设有黄油嘴。
11.一些实施方式中，所述粗加工组件包括压盖，所述压盖套设在所述弹簧套筒上，且所述压套通过固定件与所述套筒座固定设置，所述套筒座与所述压套之间设有防尘圈，所述防尘圈套设在所述弹簧套筒上。
12.一些实施方式中，所述粗加工组件包括闷盖，所述闷盖设置在所述弹簧套筒未设有弹性件的一端，所述闷盖通过锁紧件与所述弹簧套筒固定设置，所述闷盖的端部固定设置有销钉。
13.一些实施方式中，所述弹簧套筒上开设有固定槽，所述弹性件一端固定设置在所述固定槽内，所述弹性件的端部与所述固定槽的槽底之间设有垫块。
14.一些实施方式中，所述精加工组件包括活塞，所述缸体上开设有卡槽，所述活塞通过所述弹性件轴向移动设置在所述卡槽内。
15.一些实施方式中，所述精加工组件还包括堵头，所述基板通过所述固定件固定设置在所述车床法兰端面上，所述堵头一端对应所述固定件设置，所述堵头的另一端对应所述弹性件设置。
16.一些实施方式中，所述缸体设有两个，两个所述缸体关于所述基板中心对称设置，两个所述缸体上分别对应设置所述活塞和所述堵头。
17.一些实施方式中，所述弹性件采用矩形螺旋弹簧设置，所述固定件采用内六角圆柱头螺钉设置。
18.本发明还提供一种薄壁舱体装置，包括所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构。
19.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明通过设置粗加工组件和精加工组件，来实现粗加工和精加工时轴向顶紧力的柔性调整，在保证舱体结构件轴向装夹定位精准、夹紧可靠条件下，控制舱体结构件轴向装夹时的径向变形在合理范围内，提升装夹效率，并保证外圆直径等加工尺寸精度，稳定舱体结构件的加工质量。
附图说明
20.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
21.图1为本发明用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的粗加工组件的装配剖视图；
22.图2为本发明用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的粗加工组件的左视示意图；
23.图3为本发明用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的粗加工组件的侧剖示意
图；
24.图4为本发明粗加工组件的弹簧套筒的正视示意图；
25.图5为本发明粗加工组件的弹簧套筒的剖面示意图；
26.图6为本发明粗加工组件的套筒座的剖面示意图；
27.图7为本发明粗加工组件的端盖的剖视示意图；
28.图8为本发明粗加工组件的压盖的剖视示意图；
29.图9为本发明用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的精加工组件的装配示意图；
30.图10为本发明用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的精加工组件的剖面示意图一；
31.图11为本发明用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的精加工组件的剖面示意图二；
32.图12为本发明精加工组件的基板的结构示意图；
33.图13为本发明精加工组件的缸体的剖面示意图；
34.图14为本发明精加工组件的活塞的结构示意图；
35.图15为本发明精加工组件的堵头的剖面示意图；
36.附图标记：
37.具体实施方式
38.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。同时本说明书中所用的如“数控车削机床”“车铣复合机床”“尾顶机构”“副主轴”“法兰”“切屑”等用语，也是为了更好地叙述发明内容，并非用于限定本发明可实施的范围，对于这些方面作简单的修改或调整，在无本质变更技术内容下，都亦视为本发明可实施的范畴。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
39.用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，包括车床法兰端面，车床法兰端面上固
定设置用于粗加工时轴向顶紧力柔性调整的粗加工组件1，如图1所示为用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的粗加工组件的装配剖视图，如图2所示为用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的粗加工组件的左视示意图，如图3所示为用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的粗加工组件的侧剖示意图。
40.如图4所示为粗加工组件的弹簧套筒的正视示意图，如图5所示为粗加工组件的弹簧套筒的剖面示意图，如图6所示为粗加工组件的套筒座的剖面示意图，如图7所示为粗加工组件的端盖的剖视示意图，粗加工组件1包括套筒座102、端盖101以及弹簧套筒108，套筒座102通过固定件4固定设置在车床法兰端面上，端盖101设置在车床法兰端面与套筒座102之间，且端盖101通过固定件4设置在套筒座102上，实现在轴向方向限定弹性件3如图1所示的向左移动。套筒座102上贯穿开设有内腔1023，弹簧套筒108滑动设置在内腔1023中，弹簧套筒108端部与端盖101之间设有用于调整顶紧力大小的弹性件3。在本实施例中，固定件4采用内六角圆柱头螺钉设置。
41.套筒座102上设有开孔1021，弹簧套筒108上设有开槽1082，开孔1021内设有紧固件103，紧固件103贯穿过开孔1021对应开槽1082设置，在本实施例中，紧固件103采用六角紧定螺钉。弹簧套筒108安装在套筒座102的内腔1023中后，拧紧六角紧定螺钉，从而防止弹簧套筒108在套筒座102内腔产生转动，并保证弹簧套筒108仅沿轴向方向进行移动。套筒座102上开设有通孔1022，通孔1022内设有黄油嘴104，通过黄油嘴104向弹簧套筒108的外圆柱面加注润滑油，实现弹簧套筒108轴向移动过程中外圆柱面的润滑作用。
42.如图8所示为粗加工组件的压盖的剖视示意图，粗加工组件1包括压盖106，压盖106套设在弹簧套筒108上，且压套通过固定件4与套筒座102固定设置，通过压盖106对弹簧套筒108如图1所示的向右方向最大位移进行限定。套筒座102与压套之间设有防尘圈105，防尘圈105套设在弹簧套筒108上，防尘圈105用于隔离弹簧套筒108移动过程中切屑、灰尘等多余物进入滑动部件装配表面。
43.粗加工组件1包括闷盖110，闷盖110设置在弹簧套筒108未设有弹性件3的一端，闷盖110通过锁紧件107与弹簧套筒108固定设置，在本实施例中，锁紧件采用六角锁紧螺母，利用闷盖110的端面实现舱体结构件的轴向定位。闷盖110的端部固定设置有销钉111，实现对舱体结构件的周向定位。
44.弹簧套筒108上开设有固定槽1081，弹性件3一端固定设置在固定槽1081内，弹性件3的端部与固定槽1081的槽底之间设有垫块109。通过调整垫块109的厚度，从而调整弹性件3的最大压缩长度。通过压缩弹性件3，驱动弹簧套筒108沿轴向移动，并通过调整弹性件3的压缩长度或者更换不同刚度的弹簧，实现对粗加工柔性尾顶装置的顶紧力大小调整。在本实施例中，弹性件3采用矩形螺旋弹簧设置。
45.车床法兰端面上还固定设置用于精加工时轴向顶紧力柔性调整的精加工组件2，如图9所示为用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的精加工组件的装配示意图，如图10所示为用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的精加工组件的剖面示意图一，如图11所示为用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置的精加工组件的剖面示意图二。
46.如图12所示为精加工组件的基板的结构示意图，如图13所示为精加工组件的缸体的剖面示意图，精加工组件2包括基板201和缸体202，基板201通过固定件4固定设置在车床法兰端面上，缸体202设置在基板201上，缸体202内滑动设有用于调整顶紧力大小的弹性件
3。
47.如图14所示为精加工组件的活塞的结构示意图，如图15所示为精加工组件的堵头的剖面示意图；精加工组件2包括活塞203，缸体202上开设有卡槽，活塞203通过弹性件3轴向移动设置在卡槽内。通过压缩弹性件3，驱动活塞203沿轴向移动，并通过调整弹性件3的压缩长度或者更换不同刚度的弹簧，实现对精加工柔性尾顶装置的顶紧力大小调整。
48.精加工组件2还包括堵头204，基板201通过固定件4固定设置在车床法兰端面上，堵头204一端对应固定件4设置，堵头204的另一端对应弹性件3设置。堵头204安装于固定件4的螺帽顶部，并对弹性件3起到轴向限位作用，堵头204与舱体结构件接触的端面，采用齿形结构从而增加对舱体结构件端面的单位面积压力。缸体202设有两个，两个缸体202关于基板201中心对称设置，两个缸体202上分别对应设置活塞203和堵头204。
49.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
50.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：
1.一种用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，包括车床法兰端面，其特征在于，所述车床法兰端面上固定设置用于粗加工时轴向顶紧力柔性调整的粗加工组件(1)，所述车床法兰端面上还固定设置用于精加工时轴向顶紧力柔性调整的精加工组件(2)；所述粗加工组件(1)包括套筒座(102)、端盖(101)以及弹簧套筒(108)，所述套筒座(102)固定设置在所述车床法兰端面上，所述端盖(101)设置在所述车床法兰端面与所述套筒座(102)之间，且所述端盖(101)设置在套筒座(102)上，所述套筒座(102)上贯穿开设有内腔(1023)，所述弹簧套筒(108)滑动设置在所述内腔(1023)中，所述弹簧套筒(108)端部与所述端盖(101)之间设有用于调整顶紧力大小的弹性件(3)；所述精加工组件(2)包括基板(201)和缸体(202)，所述基板(201)固定设置在所述车床法兰端面上，所述缸体(202)设置在所述基板(201)上，所述缸体(202)内滑动设有用于调整顶紧力大小的弹性件(3)。2.根据权利要求1所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，其特征在于，所述套筒座(102)上设有开孔(1021)，所述弹簧套筒(108)上设有开槽(1082)，所述开孔(1021)内设有紧固件(103)，所述紧固件(103)贯穿过所述开孔(1021)对应所述开槽(1082)设置，所述套筒座(102)上开设有通孔(1022)，所述通孔(1022)内设有黄油嘴(104)。3.根据权利要求2所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，其特征在于，所述粗加工组件(1)包括压盖(106)，所述压盖(106)套设在所述弹簧套筒(108)上，且所述压套通过固定件(4)与所述套筒座(102)固定设置，所述套筒座(102)与所述压套之间设有防尘圈(105)，所述防尘圈(105)套设在所述弹簧套筒(108)上。4.根据权利要求1所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，其特征在于，所述粗加工组件(1)包括闷盖(110)，所述闷盖(110)设置在所述弹簧套筒(108)未设有弹性件(3)的一端，所述闷盖(110)通过锁紧件(107)与所述弹簧套筒(108)固定设置，所述闷盖(110)的端部固定设置有销钉(111)。5.根据权利要求1所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，其特征在于，所述弹簧套筒(108)上开设有固定槽(1081)，所述弹性件(3)一端固定设置在所述固定槽(1081)内，所述弹性件(3)的端部与所述固定槽(1081)的槽底之间设有垫块(109)。6.根据权利要求1所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，其特征在于，所述精加工组件(2)包括活塞(203)，所述缸体(202)上开设有卡槽，所述活塞(203)通过所述弹性件(3)轴向移动设置在所述卡槽内。7.根据权利要求6所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，其特征在于，所述精加工组件(2)还包括堵头(204)，所述基板(201)通过所述固定件(4)固定设置在所述车床法兰端面上，所述堵头(204)一端对应所述固定件(4)设置，所述堵头(204)的另一端对应所述弹性件(3)设置。8.根据权利要求7所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，其特征在于，所述缸体(202)设有两个，两个所述缸体(202)关于所述基板(201)中心对称设置，两个所述缸体(202)上分别对应设置所述活塞(203)和所述堵头(204)。9.根据权利要求3所述的用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶结构，其特征在于，所述弹性件(3)采用矩形螺旋弹簧设置，所述固定件(4)采用内六角圆柱头螺钉设置。10.一种薄壁舱体装置，其特征在于，包括根据权利要求1-9任意一项所述的用于粗精
加工轴向装夹的柔性尾顶结构。

技术总结
本发明提供了加工轴向装夹技术领域一种用于粗精加工轴向装夹的柔性尾顶装置及其薄壁舱体装置，包括车床法兰端面，车床法兰端面上设有粗加工组件和精加工组件；粗加工组件包括套筒座、端盖、弹簧套筒，套筒座固定设置在车床法兰端面上，端盖设置在车床法兰端面与套筒座之间，端盖设置在套筒座上，弹簧套筒滑动设置在套筒座内，弹簧套筒端部与端盖之间设有用于调整顶紧力大小的弹性件；精加工组件包括基板和缸体，基板固定在车床法兰端面上，缸体设置在基板上，缸体内滑动设有用于调整顶紧力大小的弹性件。本发明保证舱体结构件轴向装夹定位精准、夹紧可靠条件下，控制舱体结构件轴向装夹时的径向变形在合理范围内，提升装夹效率。率。率。


技术研发人员：郭国强 张永升 周井文 丁森 孔志学 成群林 赵强祥 郑祖杰
受保护的技术使用者：上海航天精密机械研究所
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/3/7