一种用于U型截面环形结构薄壁零件的成形工装

技术领域

本发明属于航空钣金零件弯边冷加工工艺领域，涉及一种用于U型截面环形结构薄壁零件的成形工装。

背景技术

钣金工艺生产中，弯曲结构的冷加工工艺一直是钣金件生产中的难点之一。在金属工业制造领域中，金属加工工艺种类繁多，钣金工艺则作为应用范围较广的一种，对钣金技术和钣金操作人员，以及钣金加工设备设施均有比较高的工艺要求。一般地，使金属材料完成一定的角度、形状和曲率的加工方法称为弯曲。基于弯曲工艺而生产的各类零件在冷加工生产中占有相当一部分比例，其常用的坯料一般为薄壁板料，而卡箍的制作在机械加工制造中一般占比较高。在生产中对所加工的卡箍类零件具有一定的精度要求，且生产批量较大，除了需要保证卡箍的质量以外，还要考虑提高生产效率，因此需要专门设计出配套的专业加工设备的专用工装夹具，以保证卡箍类零件的形状位置精度。

一般卡箍类零件所专用的工装夹具采用开放式设计，具有凹模结构和凸模结构，且具有相应的圆角半径与凹模深度，这两项参数决定了卡箍的外形尺寸。但卡箍的弯边结构在加工过程中，由于其轴向始终受到较大的轴向应力，同时受到因旋转结构成形而产生的切向应力，因此往往会出现工装夹持精度不稳定、弯边对称性欠缺等问题。此外，对于具有双侧弯边结构的卡箍零件，若模芯设计公差过小，还会出现双侧弯边加工完毕后，卡箍取件困难的问题，反之模芯设计公差过大，则会进一步加重形位精度低的问题。故而基于此类加工困难，需要设计一种能够既保证卡箍装夹形位精度，又能够保证零件在成形后可以顺利取下的工装夹具，以提高该类零件的成形精度与效率。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于卡箍类零件双侧弯边冷加工成形工装，能够有效改善装夹和取件效率，且通过专用的弹簧卡头保证了零件在车床主轴上的加工定位精度，配合特定结构的胎体以便于零件双侧弯边均加工完毕后的取件操作，既降低了卡箍生产的废品率，同时也节省了操作工时。

基于上述考虑，本发明提供了如下设计方案：

一种用于卡箍零件双侧弯边冷加工的成形工装，工装组成部分包括：定位轴结构1、凸台结构部件2、弹簧卡头结构3、胎体结构4、压头部件5、垫片6、固定螺钉7、紧定螺钉8。

定位轴结构1作为工装的主体连接结构和定位结构，夹角14所在的竖直平面为分界面，界面右侧为定位轴长轴11，界面左侧为定位短轴12。定位轴长轴11末端的端面设有定位孔10，将定位轴长轴11固定在车床主轴上；定位轴短轴12的端头一侧作为工装的装夹设计主体结构部分，支撑多个主要紧固定位部件。

凸台结构部件2固定于定位轴短轴12的根部位置，与定位轴长轴11的大端面相贴合。凸台结构部件2作为配套紧固部件的支撑结构，在凸台结构部件2的侧表面设有紧固螺纹，供配套装夹部件的装配使用。

弹簧卡头3基部与凸台结构部件2的台阶表面贴合，弹簧卡头3设有16处压爪13，用以压紧和固定卡箍零件9；压爪13之间设有紧定螺孔，用以紧定螺钉8的固定。

胎体部件4装于定位轴短轴12端部，与紧定螺钉8相接并由弹簧卡头3、垫片6配合紧固；胎体部件4由中间的凹槽结构分为成形胎体与胎体基座两部分。

压头部件5的螺纹端与凸台结构部件2连接固定，压头部件5倒角端与弹簧卡头3贴合并压紧固定。

压头部件5设有8个紧定螺钉孔，配合紧定螺钉8，与弹簧卡头3和胎体部件4在定位轴短轴12端部的径向位置精度保持一致。

垫片6、螺钉7及紧定螺钉8起到进一步固定成形工装各主要装配部分，保证工装紧固结构的形位精度和操作实用性。垫片6与螺钉7起到轴向固定作用，紧定螺钉8起到径向固定与抵抗旋转扭矩的作用。

弹簧卡头部件3整体为弹簧片性质的结构，通过柔性装夹的方式与紧固部件相匹配，起到实现卡箍零件9的弹性装取操作。

胎体部件4凹槽的尺寸与卡箍零件9的弯边量相匹配，便于取件操作。

压头部件5直壁端内侧设有螺距3mm的螺纹，通过旋紧固定。

本发明能够有效缓解双弯边卡箍成形件取件困难与零件弯边成形过程中形位精度偏差较大的矛盾问题。卡箍在弯边加工过程中，工装有足够的紧固能力应对曲率旋压工作头所带来的剪切力，胎体的结构设计也提高了双侧弯边结构加工的便捷性。

附图说明

图1a是本发明的工装等轴示意图。

图1b是本发明的工装剖面图。

图2是本实施例所加工的卡箍零件等轴示意图。

图3是本发明的定位轴部件等轴示意图。

图4是本发明的凸台等轴示意图。

图5是本发明的弹簧卡头等轴示意图。

图6是本发明的胎体部件等轴示意图。

图7是本发明的压头部件等轴示意图。

图8a是本发明所用的垫片等轴示意图。

图8b是本发明所用紧定螺钉等轴示意图。

图8c是本发明所用固定螺钉等轴示意图。

图中：1定位轴结构；2凸台结构；3弹簧卡头结构；4胎体结构；5压头结构；6垫片；7固定螺钉；8紧定螺钉；9卡箍零件；10定位孔；11定位轴长轴；12定位轴短轴；13压爪；14夹角。

具体实施方式

下面将结合本发明的新型工装实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细、完整地阐述。

本实施例所提供的新型工装设计，其实施操作流程如下：

1、基于定位孔10将工装安装并夹持于车床主轴上，在放置预成形的板料前，将压头部件5向图1b)所示工装模型的左方，即定位轴短轴12的方向旋开取下，准备放置板料；

2、将预成形的板料通过所述弹簧卡头3初步压紧固定于所述胎体结构4之上，检查弯边预加工尺寸，确认无误后通过所述紧定螺钉8对弹簧卡头3进行径向固定；通过垫片6与螺钉7对胎体部件4进行轴向固定，之后将压头部件5向图1b)所示工装模型的右方，即定位轴长轴11的方向旋紧至与弹簧卡头压爪13的端头斜面紧密贴合，对卡箍零件9进行进一步径向固定，方可进行第一次弯边冷加工成形过程；

3、第一道弯边加工完毕后，按照上述步骤2的过程逆向操作进行取件：将压头部件5沿定位轴短轴12的方向旋开并取下，同时取下垫片6与螺钉7，进而取下紧定螺钉8，使得卡箍9能够从弹簧卡头3中取下；

4、将卡箍9调转方向放置于胎体结构4上，并确保卡箍9的已成形弯边贴合放置于胎体结构4的凹槽结构中，按照步骤2所述的操作内容对卡箍9进行第二次固定夹紧，进而进行弯边成形操作，完成第二道弯边加工工序；

5、待双侧弯边结构均成形完毕后，按照步骤3的操作内容将已完成弯边加工的卡箍9取出。