(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 111376066 A(43)申请公布日 2020.07.07
(21)申请号 202010265980.3(22)申请日 2020.04.07
(71)申请人 中国航空制造技术研究院
地址 100024 北京市朝阳区八里桥北东军
庄1号(72)发明人 黄宏 赵庆云 (51)Int.Cl.
B23Q 3/00(2006.01)B23P 13/00(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图4页
CN 111376066 A(54)发明名称
一种用于加工精密薄壁衬套的工装及方法(57)摘要
本发明涉及一种用于加工精密薄壁衬套的
用于装夹薄壁衬套；工装及方法。包括弹性卡套，
外套，所述外套套设在弹性卡套外部，用于弹性卡套的夹紧与导向；所述弹性卡套包括上部的装夹部及设在装夹部下端的导向部，装夹部内部设有用于放置薄壁衬套的装夹孔且装夹孔轴线与沿薄壁衬套轴线重合，装夹部外侧面为沿X方向尺寸逐渐减小的外锥形面；所述导向部内部设有第一导向孔，第一导向孔内穿设有用于牵引弹性卡套沿X方向运动的拉杆；所述外套上端设有沿X方向尺寸逐步减小的内锥形面，本发明能够避免衬套变，使用一体复合成形刀具可保证内壁尺寸的稳定一致性。
CN 111376066 A
权 利 要 求 书
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1.一种用于加工精密薄壁衬套的工装，其特征在于，包括弹性卡套，用于装夹薄壁衬套；外套，所述外套套设在弹性卡套外部，用于弹性卡套的夹紧与导向；所述弹性卡套包括上部的装夹部及设在装夹部下端的导向部，装夹部内部设有用于放置薄壁衬套的装夹孔且装夹孔轴线与沿薄壁衬套轴线重合，装夹部外侧面为沿X方向尺寸逐渐减小的外锥形面；所述导向部内部设有第一导向孔，第一导向孔内穿设有用于牵引弹性卡套沿X方向运动的拉杆；所述外套上端设有沿X方向尺寸逐步减小的内锥形面，当拉杆沿X方向牵引弹性卡套时，外锥形面与内锥形面相贴合并相对运动，弹性卡套向内侧收缩将衬套卡紧，外套下端沿X方向设有用于弹性卡套导向的第二导向孔，当拉杆沿X方向牵引弹性卡套时，第二导向孔内壁面与导向部外端面相贴合。
2.根据权利要求1所述的一种用于加工精密薄壁衬套的工装，其特征在于，所述装夹孔内部形状及尺寸与薄壁衬套的外轮廓及外部尺寸相适配。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于加工精密薄壁衬套的工装，其特征在于，所述装夹部包括沿周向均匀间隔设置的多个夹持块，夹持块内侧围成装夹孔，相邻的夹持块之间沿X方向设有限位孔，限位孔内设有用于限定装夹部向内收缩量的限位销，当拉杆沿X方向牵引弹性卡套时，夹持块相互靠拢夹紧限位销，当限位销被夹紧后，装夹部无法向内侧收缩。
4.根据权利要求3所述的一种用于加工精密薄壁衬套的工装，其特征在于，所述拉杆包括拉杆轴及拉杆端盖，拉杆端盖与拉杆轴之间形成拉杆台阶，当拉杆沿第一导向孔轴向向外牵引弹性卡套时，拉杆台阶下端面与第一台阶上端面相贴合。
5.一种用于加工精密薄壁衬套的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将实心结构的衬套毛胚放置在工装中的安装孔内；步骤2：拉杆通过导向部带动弹性卡套向X方向运动，弹性卡套向内收缩将衬套毛胚夹紧实现装夹；
步骤3：利用成型刀具去除加工余量，形成衬套的内腔型面。6.根据权利要求5所述的一种用于加工精密薄壁衬套的方法，其特征在于，所述步骤3中的成型刀具为一体复合成型刀具，所述成型刀具包括从上至下依次设置的沉头角度刀刃，用于加工衬套内沉头孔；圆弧刀刃，用于加工衬套内圆角；内孔刀刃，用于加工衬套内孔。
7.根据权利要求6所述的一种用于加工精密薄壁衬套的方法，其特征在于，所述内孔刀刃为锥度刀刃，用于加工内孔锥度。
8.根据权利要求6或7所述的一种用于加工精密薄壁衬套的方法，其特征在于，所述内孔锥度为0°或1～2°。
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CN 111376066 A
说 明 书
一种用于加工精密薄壁衬套的工装及方法
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技术领域
[0001]本发明涉及机械连接件加工技术领域，具体涉及一种用于加工精密薄壁衬套的工装及方法。
背景技术
[0002]为满足飞机长寿命连接要求，通常采用干涉连接技术提高疲劳强度，在干涉安装过程中，对于8mm以上直径的螺栓实现大的的干涉量，所需的压入力较大，实际操作困难，无法满足使用要求，因此需采用衬套作为干涉连接载体，使用带内锥衬套的紧固系统，可以大大减少干涉安装行程及安装压入力，对于复材结构还可以避免干涉连接分层，同时可起到导电的保护效果。而干涉连接所使用的薄壁衬套的高精度加工极为重要，工艺方法不当经常产生失稳，变形等废品。
[0003]现有技术加工薄壁衬套采用管材碾铆成形，扩口后，衬套头下产生金属堆积，衬套头部与杆部连接处的圆角产生失稳，无法满足实际使用要求，且管材容易变形，造成尺寸超差，头部也容易开裂，造成产品报废。发明内容
[0004]本发明实施例提供了一种用于加工精密薄壁衬套的工装及方法，能够避免衬套变，使用一体复合成形刀具可保证内壁尺寸的稳定一致性。[0005]第一方面，本发明的实施例提出了一种用于加工精密薄壁衬套的工装，包括弹性卡套，用于装夹薄壁衬套；外套，所述外套套设在弹性卡套外部，用于弹性卡套的夹紧与导向；所述弹性卡套包括上部的装夹部及设在装夹部下端的导向部，装夹部内部设有用于放置薄壁衬套的装夹孔且装夹孔轴线与沿薄壁衬套轴线重合，装夹部外侧面为沿X方向尺寸逐渐减小的外锥形面；所述导向部内部设有第一导向孔，第一导向孔内穿设有用于牵引弹性卡套沿X方向运动的拉杆；所述外套上端设有沿X方向尺寸逐步减小的内锥形面，当拉杆沿X方向牵引弹性卡套时，外锥形面与内锥形面相贴合并相对运动，弹性卡套向内侧收缩将衬套卡紧，外套下端沿X方向设有用于弹性卡套导向的第二导向孔，当拉杆沿X方向牵引弹性卡套时，第二导向孔内壁面与导向部外端面相贴合。[0006]进一步地，所述装夹孔内部形状及尺寸与薄壁衬套的外轮廓及外部尺寸相适配。[0007]进一步地，所述装夹部包括沿周向均匀间隔设置的多个夹持块，夹持块内侧围成装夹孔，相邻的夹持块之间沿X方向设有限位孔，限位孔内设有用于限定装夹部向内收缩量的限位销，当拉杆沿X方向牵引弹性卡套时，夹持块相互靠拢夹紧限位销，当限位销被夹紧后，装夹部无法向内侧收缩。[0008]进一步地，所述拉杆包括拉杆轴及拉杆端盖，拉杆端盖与拉杆轴之间形成拉杆台阶，当拉杆沿第一导向孔轴向向外牵引弹性卡套时，拉杆台阶下端面与第一台阶上端面相贴合。[0009]第二方面，本发明提供一种用于加工精密薄壁衬套的方法，包括如下步骤：
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说 明 书
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步骤1：将实心结构的衬套毛胚放置在安装孔内；
[0011]步骤2：拉杆通过导向部带动弹性卡套向X方向运动，弹性卡套向内收缩将衬套毛胚夹紧实现装夹；[0012]步骤3：利用成型刀具去除加工余量，形成衬套的内腔型面。[0013]进一步地，所述步骤3中的成型刀具为一体复合成型刀具，所述成型刀具包括从上至下依次设置的沉头角度刀刃，用于加工衬套内沉头孔；圆弧刀刃，用于加工衬套内圆角；内孔刀刃，用于加工衬套内孔。[0014]进一步地，所述内孔刀刃为锥度刀刃，用于加工内孔锥度。[0015]进一步地，所述内孔锥度为0°或1～2°。[0016]综上，本发明采用弹性卡套与外套相配合实现对薄壁衬套的夹紧，通过设置多个夹持块和销钉限位的方式，能够确保弹性卡套对衬套的精准夹紧，保证装夹不变形，从而保证衬套外径的尺寸精度；使用一体复合成形刀具可保证内壁尺寸的稳定一致性，可以满足干涉连接紧固系统的尺寸精度需求；通过选择不同锥度的内孔刀刃可以加工内孔为直壁和内锥度的衬套。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
[0018]图1是薄壁衬套毛胚的结构示意图；[0019]图2是成型薄壁衬套的剖视图；[0020]图3是本发明的工装结构示意图；[0021]图4是本发明中弹性卡套的半剖视图；[0022]图5是本发明中弹性卡套的结构示意图；[0023]图6是本发明中限位销的结构示意图；[0024]图7是本发明中外套的半剖视图；[0025]图8是本发明中拉杆的结构示意图；
[0026]图9是本发明中一体复合成型刀具的结构示意图。[0027]图中：1、弹性卡套；11、安装孔沉头部；12、安装孔内圆角；13、安装孔管状部；14、导向部；15、第一台阶；16、第一导向孔；17、限位孔；18、夹持块；19、外锥形面；2、限位销；3、外套；31、内锥形面；32、第二导向孔；4、拉杆；41、拉杆台阶；42、拉杆轴；5、衬套；6、一体复合成型刀具；61、沉头角度刀刃；62、圆弧刀刃；63、内孔刀刃。具体实施方式
[0028]下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。
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说 明 书
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需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相
互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。[0030]如图3所示，是本发明实施例的第一方面，本发明中的薄壁衬套内型腔面包括了内沉头面B、衬套内孔、其中衬套内孔的锥度为A、衬套内径为d，衬套内圆角为r，衬套的外径为D，衬套的外圆角为R，衬套的壁厚为T。本发明的实施例提出了一种用于加工精密薄壁衬套的工装。包括弹性卡套1，用于装夹薄壁衬套5；外套3，外套3套设在弹性卡套1外部，用于弹性卡套1的夹紧与导向；弹性卡套1包括上部的装夹部及设在装夹部下端的导向部14，装夹部与导向部14一体成型，装夹部内部设有用于放置薄壁衬套5的装夹孔且装夹孔轴线与沿薄壁衬套5轴线重合，装夹部外侧面为沿X方向尺寸逐渐减小的外锥形面19；导向部14内部设有第一导向孔16，第一导向孔16内穿设有用于牵引弹性卡套1沿X方向运动的拉杆4；外套3上端设有沿X方向尺寸逐步减小的内锥形面31，当拉杆4沿X方向牵引弹性卡套1时，外锥形面19与内锥形面31相贴合并相对运动，弹性卡套1向内侧收缩将衬套5卡紧，外套3下端沿X方向设有用于弹性卡套1导向的第二导向孔32，当拉杆4沿X方向牵引弹性卡套1时，第二导向孔32内壁面与导向部14外端面相贴合。
[0031]为了使装夹孔内壁与衬套5外壁贴合的更加紧密，装夹孔内部形状及尺寸与薄壁衬套5的外轮廓及外部尺寸相适配，装夹孔包括沿X方向依次设置的安装孔沉头部11和安装孔管状部13，安装孔沉头部11与安装孔管状部13之间设有安装孔内圆角12，如图2所示，当衬套5放置在安装孔内时，衬套5头部外端面与安装孔沉头部11内壁相接触，即图2中的衬套5内沉头面B的外部端面与安装孔沉头部11内壁面相接触，衬套5内孔的外壁面与装夹孔内孔的内壁面相接触，衬套5外圆角与安装孔内圆角12相接触，即图2中的衬套5的外圆角R与安装孔内圆角12相接触。
[0032]为了限定装夹部的收缩量，控制夹紧力度，装夹部包括沿周向均匀间隔设置的多个夹持块18，夹持块18内侧围成装夹孔，如图5所示，多个夹持块18的内侧围成了装夹孔，相邻的夹持块18之间沿X方向设有限位孔17，限位孔17内设有用于限定装夹部向内收缩量的限位销2，当拉杆4沿X方向牵引弹性卡套1时，夹持块18相互靠拢夹紧限位销2，当限位销2被夹紧后，装夹部无法向内侧收缩。[0033]如图8所示，拉杆4包括拉杆轴42及拉杆4端盖，拉杆轴42及拉杆4端盖一体成型，拉杆4端盖与拉杆轴42之间形成拉杆台阶41，当拉杆4沿第一导向孔16轴向向外牵引弹性卡套1时，拉杆台阶41下端面与第一台阶15上端面相贴合。[0034]如图1至图3所示，第二方面，本发明提供一种用于加工精密薄壁衬套5的方法，包括如下步骤：[0035]步骤1：将实心结构的衬套5毛胚放置在安装孔内；[0036]步骤2：拉杆4通过导向部14带动弹性卡套1向X方向运动，弹性卡套1向内收缩将衬套5毛胚夹紧实现装夹；[0037]步骤3：利用成型刀具去除加工余量，形成衬套5的内腔型面。[0038]为了保证内壁尺寸的稳定一致性，如图9所示，步骤3中的成型刀具为一体复合成型刀具6，所述成型刀具包括从上至下依次设置的沉头角度刀刃61，用于加工衬套5内沉头孔；圆弧刀刃62，用于加工衬套5内圆角；内孔刀刃63，用于加工衬套5内孔。[0039]为了加工出具有锥度的衬套5内孔，内孔刀刃63为锥度刀刃，用于加工内孔锥度。
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说 明 书
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内孔锥度为0°或1～2°[0040]具体实施例1：加工内径d为φ8mm的衬套5，衬套5内孔锥度A为1.2°±0.05°，衬套5壁厚T为0.20mm，锥度长度为11mm。[0041]在装夹过程中，衬套5头部外端面与安装孔沉头部11内壁相接触，即图2中的衬套5内沉头面B的外部端面与安装孔沉头部11内壁面相接触，衬套5内孔的外壁面与装夹孔内孔的内壁面相接触，衬套5外圆角与安装孔内圆角12相接触，即图2中的衬套5头部与尾部连接处的外圆角R与安装孔内圆角12相接触。当需要夹紧衬套5毛坯时，拉杆4向X方向运动，拉杆台阶41带动第一台阶15向X方向运动，拉杆轴42沿第一导向孔16轴向运动，弹性卡套1的外锥面与外套3的内锥面相对运动，在锥面相对运动的情况下，弹性卡套1向内收缩，从而将衬套5抱紧实现装夹。
[0042]弹性卡套1导向部14与外套3尾部第二导向孔32做X方向相对运动，外套3尾部第二导向孔32起到导向的作用。装夹部沿圆周分布三个限位孔17与限位销2的外圆配合，当弹性卡套1向内收紧时，由于限位销2的限位作用，可得到安装孔管状部13的精确卡紧直径，实现弹性卡套1与衬套5的精密装夹，可保证装夹不变形，从而保证衬套5外径的尺寸精度。[0043]装夹结束后，选用内孔刀刃63的锥度为1.2°±0.05°的一体复合成型刀具6对衬套5毛坯进行内型腔面的加工。[0044]具体实施例2：加工衬套5内径d为φ7.6mm的衬套5，衬套5内孔锥度A为0°，即直壁衬套5，衬套5壁厚T为0.20mm，长度为11mm。[0045]在装夹过程中，衬套5头部外端面与安装孔沉头部11内壁相接触，即图2中的衬套5内沉头面B的外部端面与安装孔沉头部11内壁面相接触，衬套5内孔的外壁面与装夹孔内孔的内壁面相接触，衬套5外圆角与安装孔内圆角12相接触，即图2中的衬套5头部与尾部连接处的外圆角R与安装孔内圆角12相接触。当需要夹紧衬套5毛坯时，拉杆4向X方向运动，拉杆台阶41带动第一台阶15向X方向运动，拉杆轴42沿第一导向孔16轴向运动，弹性卡套1的外锥面与外套3的内锥面相对运动，在锥面相对运动的情况下，弹性卡套1向内收缩，从而将衬套5抱紧实现装夹。
[0046]弹性卡套1导向部14与外套3尾部第二导向孔32做X方向相对运动，外套3尾部第二导向孔32起到导向的作用。装夹部沿圆周分布三个限位孔17与限位销2的外圆配合，当弹性卡套1向内收紧时，由于限位销2的限位作用，可得到安装孔管状部13的精确卡紧直径，实现弹性卡套1与衬套5的精密装夹，可保证装夹不变形，从而保证衬套5外径的尺寸精度。[0047]装夹结束后，选用内孔刀刃63的锥度为0°的一体复合成型刀具6对衬套5毛坯进行内型腔面的加工。
[0048]需要明确的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。对于方法的实施例而言，相关之处可参见设备实施例的部分说明。本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。
[0049]以上所述仅为本申请的实施例而已，并不限制于本申请。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。
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