一种异形工件专用夹具及其操作方法与流程

本发明涉及机械加工辅助设备，尤其涉及一种异形工件专用夹具及其操作方法。

背景技术：

1、随着机械加工精度要求的不断提高，异形结构件因其复杂的外形轮廓及多加工区域的特点，在航空零部件、精密机械构件及自动化设备领域中的应用逐渐增多；此类异形工件通常需要同时加工轴向孔、弧形曲面等多个特征区域，而不同加工区域之间具有较高的位置关联要求，需要保证各加工特征之间的相对位置精度。

2、现有技术中，对于具有轴向孔和顶部弧形加工区域的异形工件，通常采用分区域加工方式，即先通过一套夹具完成轴向孔加工，再拆卸工件并更换另一套夹具对弧形区域进行加工；然而，由于异形工件自身结构不规则，缺少统一稳定的定位基准，在二次装夹过程中容易产生安装偏差，导致不同加工区域之间的位置精度降低；同时，传统夹具多采用局部夹持方式，难以针对异形工件的复杂受力特点提供稳定支撑，在切削加工过程中容易因切削力作用产生振动、偏移或弹性变形，影响加工精度和表面质量。

3、鉴于以上我们提供一种异形工件专用夹具及其操作方法用于解决以上问题。

技术实现思路

1、针对上述情况，本发明提供一种异形工件专用夹具及其操作方法，该装置用于加工所述异形工件表面的轴向孔和顶部弧形区域；包括基座，所述基座中部设有多个支撑板，所述支撑板沿基座的长度方向间隔设置，且其一侧自上而下倾斜设置，所述支撑板的倾斜面上可拆卸安装有支撑台，所述支撑台的顶部安装有工件安装板，所述工件安装板用于安装并定位异形工件，使异形工件安装后其表面的轴承孔轴线保持竖直；

2、所述基座位于支撑板倾斜面的相对一侧设置有几字状承载台，所述承载台的顶部可调安装有第一定位件；

3、所述基座位于支撑板倾斜面一侧设置有抬高台，所述抬高台的顶部设置有与异形工件轴承孔对应的移动台，所述抬高台上对应第一定位件设有第二定位件；

4、所述第一定位件与第二定位件对应异形工件顶部轴承孔两侧设置，用于夹持并定位异形工件顶部弧形区域设有的轴承孔周边区域；所述抬高台拆卸后，在拆卸区的基座上设有安装台，所述安装台顶部区域位于弧形加工区域的两侧；其两侧区域上安装有夹台，其中一夹台与异形工件边缘保持侧向限位间隙0.005~0.01mm，另一夹台与异形工件保持紧贴设置；

5、其中，所述第一定位件、抬高台、移动台与第二定位件形成异形工件轴承孔加工的第一定位夹持状态；

6、所述夹台与安装台配合形成异形工件顶部弧形区域加工的第二定位夹持状态；并在工作时，在弧形区域加工区域背面每25mm设置一块仿形件形成底部支撑，该所述仿形件支撑贴合面平面度0.015mm。

7、优选的，所述支撑板倾斜面的底部向上凸起，承接工件安装板的底部。

8、优选的，所述第一定位件包括驱动轴、转折轴和夹轴；

9、所述驱动轴滑动连接于承载台上；其中，转折轴沿轴向划分为a区和b区，所述a区呈倾斜设置；所述b区的上表面与a区的倾斜方向保持一致，其下表面自前端沿a区的倾斜方向延伸至中部后，通过圆弧过渡向下倾斜延伸，从而使b区的下表面形成中部向上隆起的弧形结构；

10、所述转折轴远离a区的一端，垂直向上延伸形成夹轴，其向上延伸中一侧经过弧向外扩延伸增加其宽度，夹轴贴合异形工件表面设置。

11、优选的，所述a区与所述b区衔接处的上表面开设有一方口。

12、优选的，所述异形工件设有轴向孔周边设有背轴，多个所述背轴与所述对应的第一定位件、移动台或第二定位件通过螺孔连接。

13、优选的，所述安装台包括下轴和两个上轴，两个所述上轴沿下轴的宽度方向间隔设置，并分别通过螺栓与下轴可拆卸连接；所述下轴的两端通过螺栓固定安装于基座上；所述下轴的中下部开设有镂空部，两个上轴之间形成贯通的安装间隙，从而构成中部镂空结构。

14、异形工件专用夹具的操作方法：

15、步骤一，先将支撑板安装固定，随后在支撑板上安装支撑台，并将工件安装板安装在支撑台上固定；

16、步骤二，对应异形工件的轴向孔安装第一定位件、抬高台、移动台以及第二定位件进行轴向孔加工；

17、步骤三，完成轴向孔加工后，将其连接加工的工件全部取下，随后将夹台、安装台以及仿形件对应弧形区域定位安装后，将弧形区两侧弧形面分工序拆分切削余量，降低单次切削力；状态一：只加工外侧圆弧曲面；状态二：翻转/切换夹爪，加工圆弧内侧槽口；单次切深0.3~0.4mm，径向切削力420~550n。

18、上述技术方案有益效果在于：

19、（1）本申请针对异形工件轴向孔加工区域和顶部弧形加工区域分别设置第一定位夹持状态和第二定位夹持状态，通过两种定位状态之间的切换，使工件在完成轴向孔加工后无需重新寻找加工基准即可继续进行弧形区域加工，有效避免传统多次拆装过程中产生的累计定位误差，提高不同加工区域之间的位置一致性。

20、（2）针对顶部弧形区域加工，通过两侧夹台形成一侧贴合夹持、一侧微间隙限位的定位方式，在保证工件定位精度的同时释放部分加工应力，并结合分阶段切削方式降低单次加工负载，使工件在较小位移范围内保持稳定，提高复杂曲面加工精度及表面质量。

21、（3）通过安装台、夹台及仿形件形成第二定位夹持状态，其中夹台对异形工件进行侧向限位夹持，仿形件根据弧形加工区域背面轮廓进行间隔设置，对工件底部形成连续支撑，使加工区域受力更加均匀，有效减少加工过程中产生的振动、下沉及弹性变形，提高弧形曲面的加工质量。

1.一种异形工件专用夹具，用于加工所述异形工件（1001）表面的轴向孔和顶部弧形区域；其特征在于：包括基座（1），所述基座（1）中部设有多个支撑板（2），所述支撑板（2）沿基座（1）的长度方向间隔设置，且其一侧自上而下倾斜设置，所述支撑板（2）的倾斜面上可拆卸安装有支撑台（3），所述支撑台（3）的顶部安装有工件安装板（4），所述工件安装板（4）用于安装并定位异形工件，使异形工件安装后其表面的轴承孔轴线保持竖直；

2.根据权利要求1所述的异形工件专用夹具，其特征在于，所述支撑板（2）倾斜面的底部向上凸起，承接工件安装板（4）的底部。

3.根据权利要求1所述的异形工件专用夹具，其特征在于，所述第一定位件（6）包括驱动轴（61）、转折轴（62）和夹轴（63）；

4.根据权利要求3所述的异形工件专用夹具，其特征在于，所述a区（621）与所述b区（622）衔接处的上表面开设有一方口（6211）。

5.根据权利要求1所述的异形工件专用夹具，其特征在于，所述异形工件（1001）设有轴向孔周边设有背轴（13），多个所述背轴（13）与所述对应的第一定位件（6）、移动台（8）或第二定位件（9）通过螺孔连接。

6.根据权利要求1所述的异形工件专用夹具，其特征在于，所述安装台（10）包括下轴（101）和两个上轴（102），两个所述上轴（102）沿下轴（101）的宽度方向间隔设置，并分别通过螺栓与下轴（101）可拆卸连接；所述下轴（101）的两端通过螺栓固定安装于基座（1）上；所述下轴（101）的中下部开设有镂空部，两个上轴（102）之间形成贯通的安装间隙，从而构成中部镂空结构。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的异形工件专用夹具的操作方法，其特征在于：