一种多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具的制作方法

1.本实用新型涉及夹具技术领域，尤其涉及一种多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具。


背景技术：

2.随着科技的飞速发展，零件的加工要求越来越高，对夹具也提出更高要求，针对不同零件的特点，逐渐发展出对应的夹具。其中，长深孔薄壁类零件，由于结构长、内孔深、薄壁的特点，在加工中容易夹持不稳、易变形，具有夹持定位难度大的问题(结构参见图11)。
3.目前，对于长深孔薄壁类零件进行外圆加工主要有以下四种方法进行装夹：第一是用三爪卡盘直接撑一端内孔进行加工，用此种装夹后，无法快速压装，且由于壁厚较薄撑内孔时工件容易变形，影响零件加工质量，易出现废品；第二是采用常规的穿芯轴的加工方式，即将一较长的芯轴穿插在长深孔薄壁类零件的内孔中对其进行定位，虽然芯轴可以制作很长，但是由于芯轴制作出来后，芯轴的直径公差也就固定下来，但是被加工零件通常在一个公差范围以内，就会导致有的工件装夹后加工公差合格，表面光洁度很好，有的就超差，或者光洁度很差，合格率难以保证；第三是采用弹簧钢涨套内撑加工，由于长深孔的内孔长度很长，一般的弹簧钢无法制作出长径比很大的涨套；第四，就是采用橡胶涨套，此种装夹方式与弹簧钢的涨套类似，但是由于常规的橡胶涨套长径比达不到要求，因此通常只能采用若干个涨套串联起来进行使用，但是由于每个涨套要依次涨开，受制于制作误差的影响，这多个涨套整体内撑效果也不理想，长深孔产品(薄壁类)还是易产生变形，影响加工质量。可见，现有的多种装夹方式分别存在零件薄壁易变形，穿芯轴不稳定，弹簧涨套和普通橡胶涨套制作难度大，需要串联起来使用，且串联使用的内撑效果也不理想等缺点。
4.因此，现有技术还有待进一步发展。


技术实现要素：

5.针对上述技术问题，本实用新型针对长深孔薄壁类零件的特点提供了一种多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，该夹具将多段式橡胶涨套与对应的芯轴本体进行配合，该涨套的各段部分在液压作用下同时张紧且对零件各部分施加均匀的夹紧作用力，不仅装夹稳定且不易损坏零件。
6.为解决上述问题，本实用新型提供了以下技术方案：
7.一种多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其包括底座法兰、固定连接在底座法兰上的芯轴本体、套设在芯轴本体上的多段式橡胶涨套以及一端限位在芯轴本体底座内腔的拉轴；
8.其中，芯轴本体包括芯轴底座和连接在芯轴底座上的芯轴，多段式橡胶涨套整体套设在芯轴外；多段式橡胶涨套主要由至少两个上下同轴排列的子涨套层一体连接而成，每层子涨套层包括至少三块呈圆周排列的金属块和粘结相邻金属块的第一弹性橡胶，相邻的子涨套层之间通过第二弹性橡胶层相连；多段式橡胶涨套的中央轴向设置有中心定位
孔，沿每个子涨套层的内侧壁向内凹陷形成液压油作用腔；
9.芯轴底座内设置有拉轴活动腔，拉轴头部和拉轴活动腔顶壁之间围合成液压油腔，芯轴内设置连通液压油腔和多段式橡胶涨套的液压油作用腔的油道；
10.拉轴头部在拉轴活动腔中沿轴向进行活塞运动，从而压缩液压油腔内的液压油并将其液压传输到液压油作用腔，多段式橡胶涨套在内部液压作用下发生径向扩张从而涨紧工件。
11.优选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具中，液压油作用腔为沿子涨套层的内壁中部水平周向凹陷的一个环形凹槽；液压油作用腔的内壁设置一层橡胶层。
12.可选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具中，多段式橡胶涨套的最上层的第二弹性橡胶层上还设置有一层顶部金属固定环，最下层的第二弹性橡胶层下连接有一层金属固定座；顶部金属固定环和金属固定座的内侧面分别设置有密封圈安装槽。
13.顶部金属固定环上设置的是第一密封圈安装槽，其内安装有第一密封圈；金属固定座的内侧面设置第二密封圈安装槽，其内安装有第二密封圈。
14.可选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具中，金属固定座与芯轴底座进行固定连接；芯轴的顶端与一紧固件进行螺接。
15.可选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具中，芯轴本体沿轴向设置第一油道，沿芯轴径向分别设置第二油道，第一油道的下端连通液压油腔，第二油道的两端分别与第一油道连通和液压油作用腔相连通。
16.可选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具中，芯轴底座的拉轴活动腔的外侧安装有限位法兰，拉轴的拉杆部穿过限位法兰；拉轴头部外侧面设置第三密封圈。
17.可选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具中，拉轴头部与液压油腔顶壁之间设置有至少一个复位弹簧。可选地，拉轴头部顶面设置有第一定位孔，液压油腔顶壁对应第一定位孔的位置设置有第二定位孔，复位弹簧的两端分别安装在第一定位孔和第二定位孔中。
18.优选地，拉轴头部顶面设置有第一定位孔，液压油腔顶壁对应第一定位孔的位置设置有第二定位孔，复位弹簧的两端分别安装在第一定位孔和第二定位孔中。
19.可选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具还包括设置在拉轴头部的销轴，拉轴头部顶面设置有第三定位孔，液压油腔顶壁对应第三定位孔的设置有第四定位孔，销轴的两端分别安装在第三定位孔和第四定位孔中。
20.可选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具中，销轴的数量至少为两个，进行对称设置；复位弹簧为多个且对称设置。
21.可选地，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具中，芯轴底座上设置与液压油腔相连通的注油孔，注油孔上安装有堵头。
22.本实用新型提供的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具具有以下有益效果：
23.所述夹具结构简单，使用便利，尤其适用于长深孔薄壁类零件的装夹；有别于现有的多种装夹方式，该夹具通过将多段式橡胶涨套与对应的芯轴本体进行配合，该涨套的各段部分在液压作用下同时张紧且对零件各部分施加均匀的夹紧作用力，不仅装夹稳定且不易损坏零件，产品的加工合格率高，光洁度满足要求。
附图说明
24.图1为多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具的整体结构示意图；
25.图2为段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具的纵向剖视图；
26.图3为图2的c-c处结构剖面结构示意图；
27.图4为多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具的立体部分剖视图；
28.图5为多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具的结构爆炸示意图；
29.图6为拉轴处的零件结构示意图；
30.图7为本实用新型中多段式橡胶涨套的立体结构示意图；
31.图8为多段式橡胶涨套的俯视结构示意图；
32.图9为多段式橡胶涨套的a-a平面剖视图；
33.图10为多段式橡胶涨套的a-a立体剖视图；
34.图11为长深孔薄壁类工件的结构示意图；
35.附图标记说明如下：
36.多段式橡胶涨套1、子涨套层11、金属块12、第一弹性橡胶13、第二弹性橡胶层14、液压油作用腔15、中心定位孔16、连接部17、螺孔171、橡胶内层18、第一密封圈安装槽191、第二密封圈安装槽192、顶部金属固定环111、金属固定座112、工件01；
37.芯轴本体2、芯轴底座21、拉轴活动腔211、液压油腔212、芯轴22、第一油道231、第二油道232、拉轴3、拉轴头部31、拉杆部32、底座法兰4、紧固件5、顶紧螺丝51、限位法兰6、复位弹簧8、销轴9、堵头10、第一密封圈71、第二密封圈72、第三密封圈73。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本实用新型。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
39.实施例1
40.本实施例提供一种多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，图1～5示出该夹具的一种
具体实施方式，其包括用于与机床固定的底座法兰4、固定连接在底座法兰上的芯轴本体2、套设在芯轴本体上的多段式橡胶涨套1以及一端限位在芯轴本体底部内腔的拉轴3。
41.其中，芯轴本体2包括芯轴底座21和垂直设置在芯轴底座上的芯轴22，多段式橡胶涨套整体套设在芯轴22外，与芯轴本体进行固定连接。
42.如图7～10所示，多段式橡胶涨套主要由至少两个上下同轴排列的子涨套层1一体连接而成，每层子涨套层包括至少三块呈圆周排列的金属块12和粘结相邻金属块的第一弹性橡胶13，相邻的子涨套层之间通过第二弹性橡胶层14相连。通过上述两种弹性橡胶的粘接作用，将每一层的金属块连接成金属骨架，并赋予其各段部分以相同的弹性扩张力。
43.多段式橡胶涨套的中央轴向设置有用于安装芯轴22的中心定位孔16，沿每个子涨套层的内侧壁向内凹陷形成液压油作用腔15。液压油作用腔15在芯轴外壁的围堵作用下形成一相对封闭的腔室，该腔室与液压油腔212连通。
44.该多段式橡胶涨套为一体结构，在外力作用下，每层子涨套层同时发生均匀的径向扩张对套设在涨套上的工件01进行涨紧，从而实现对工件的夹紧定位。
45.芯轴底座21内设置有拉轴活动腔211，拉轴头部和拉轴活动腔顶壁之间围合成液压油腔212，芯轴22内设置连通液压油腔212和多段式橡胶涨套的液压油作用腔15的油道。安装到位后，液压油腔和芯轴内部油道、多段式橡胶涨套的液压油作用腔内注满液压油，并保持液压油所处腔室的密封性。
46.拉轴3包括限位在芯轴本体内的拉轴头部31和位于外部的拉杆部32，拉杆部与机床内置油缸的输出轴进行传动连接。拉轴头部限位在拉轴活动腔中。
47.工作时，拉轴的拉杆部32在外力作用向内挤压时，拉轴头部31在拉轴活动腔中沿轴向进行活塞运动，从而压缩液压油腔212内的液压油并将其液压传输到液压油作用腔15，多段式橡胶涨套在内部液压作用下发生径向扩张从而涨紧工件，以便对工件进行加工。待完成加工后，反向拉动拉轴移动，此时，芯轴本体内的液压油泄压，多段式橡胶涨套收缩复位并释放工件，便于将工件取下。
48.本实施例中，芯轴本体沿中轴线设置第一油道231，沿芯轴径向分别设置第二油道232，第一油道的下端连通液压油腔212，第二油道的两端分别与第一油道连通和液压油作用腔15相连通。
49.本实施例中，液压油作用腔15为沿子涨套层的内壁中部水平周向凹陷的一个环形凹槽。这样能极大地简化多段式橡胶涨套的加工工艺。每层可仅设置一个第二油道，就可实现第二油道和此层液压油作用腔的整体连通。
50.其他实施例中，所述液压油作用腔15为沿子涨套层的内壁中部水平周向凹陷的多个对称分布的凹槽，相对的，每层子涨套层需要设置多个第二油道，分别将各个独立的液压油作用腔与第一油道进行连通，这种设置方式的加工成本更高。
51.优选地，液压油作用腔15的内壁表面设置一层橡胶内层18。增设的这层橡胶内层18进一步提高涨套的密封性能，更好的防止液压油泄漏，同时使涨套内层也具有发生一定弹性形变的能力，保证每一段的弹性变形具有一定的独立性。
52.多段式橡胶涨套的最上层的第二弹性橡胶层上还设置有一层顶部金属固定环111，最下层的第二弹性橡胶层下连接有一层金属固定座112。顶部金属固定环和金属固定座的内侧面分别设置有密封圈安装槽。
53.具体的，顶部金属固定环上设置的是第一密封圈安装槽191，其内安装有第一密封圈71；金属固定座的内侧面设置第二密封圈安装槽192，其内安装有第二密封圈72。通过这两道密封设置，提高夹具内部油道的密封性。
54.在涨套的两端分别设置顶部金属固定环和金属固定座，不仅提高涨套整体的结构稳定性，便于将其与其他结构进行稳定的连接，并且将两道密封圈设置在这两处不发生形变的位置，能有效提高其内部液压油作用腔的密封性。
55.本实施例中，金属固定座112与芯轴底座21进行固定连接。具体地，金属固定座112水平向外延伸出用于与夹具的芯轴底座固定连接的连接部17，连接部上对称地设置多个螺孔171。
56.在此基础上，芯轴22的顶端与一紧固件5进行螺接。通过这种设置避免工作过程中涨套相对芯轴本体发生偏移。本实施例中，所述紧固件为圆螺母。
57.进一步的，为避免紧固件5发生松动，紧固件的外周设置有顶紧螺丝51。
58.本实施例中，为了实现对拉轴头部的限位，芯轴底座21的拉轴活动腔211的外侧安装有限位法兰6，拉轴的拉杆部32穿过限位法兰；拉轴头部31外侧面设置第三密封圈73。本实施例中，所述限位法兰6与芯轴底座通过多个螺钉进行螺接，其他实施例中也可采用其他方式进行固定连接。
59.为了便于拉轴在内部泄压时快速复位，拉轴头部与液压油腔顶壁之间设置有至少一个复位弹簧8。优选地，为了对复位弹簧进行准确定位，拉轴头部顶面设置有第一定位孔，液压油腔顶壁对应第一定位孔的位置设置有第二定位孔，复位弹簧的两端分别安装在第一定位孔和第二定位孔中。本实施例中，所述复位弹簧为对称分布的4个。其他实施例中，所述复位弹簧的数量和位置可进行合理调整，也可采用其他现有方式进行定位。
60.在此基础上，为了对拉轴进行防转设置，所述多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具还包括设置在拉轴头部的销轴9，拉轴头部顶面设置有第三定位孔，液压油腔顶壁对应第三定位孔的设置有第四定位孔，销轴的两端分别安装在第三定位孔和第四定位孔中。
61.如图6所示，本实施例中，销轴的数量为两个，进行对称设置。其他实施例中，所述销轴的数量和位置可进行合理调整。
62.如图3所示，芯轴底座21上设置与液压油腔212相连通的注油孔，注油孔上可拆卸的安装有堵头10。
63.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及本实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，包括底座法兰(4)、固定连接在底座法兰上的芯轴本体(2)、套设在芯轴本体上的多段式橡胶涨套(1)以及一端限位在芯轴本体底部内腔的拉轴(3)；其中，芯轴本体(2)包括芯轴底座(21)和连接在芯轴底座上的芯轴(22)，多段式橡胶涨套整体套设在芯轴(22)外；多段式橡胶涨套主要由至少两个上下同轴排列的子涨套层(11)一体连接而成，每层子涨套层包括至少三块呈圆周排列的金属块(12)和粘结相邻金属块的第一弹性橡胶(13)，相邻的子涨套层之间通过第二弹性橡胶层(14)相连；多段式橡胶涨套的中央轴向设置有中心定位孔(16)，沿每个子涨套层的内侧壁向内凹陷形成液压油作用腔(15)；芯轴底座(21)内设置有拉轴活动腔(211)，拉轴头部和拉轴活动腔顶壁之间围合成液压油腔(212)，芯轴(22)内设置连通液压油腔(212)和多段式橡胶涨套的液压油作用腔(15)的油道；拉轴头部(31)在拉轴活动腔中沿轴向进行活塞运动从而压缩液压油腔内的液压油并将其液压传输到液压油作用腔(15)，多段式橡胶涨套在内部液压作用下发生径向扩张从而涨紧工件。2.根据权利要求1所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，多段式橡胶涨套的最上层的第二弹性橡胶层上还设置有一层顶部金属固定环(111)，最下层的第二弹性橡胶层下连接有一层金属固定座(112)；顶部金属固定环上设置第一密封圈安装槽，其内安装有第一密封圈(71)；金属固定座的内侧面设置第二密封圈安装槽，其内安装有第二密封圈(72)。3.根据权利要求2所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，金属固定座(112)与芯轴底座(21)进行固定连接；芯轴(22)的顶端与一紧固件(5)进行螺接。4.根据权利要求3所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，液压油作用腔(15)为沿子涨套层的内壁中部水平周向凹陷的一个环形凹槽；液压油作用腔(15)的内壁表面设置一层橡胶内层(18)。5.根据权利要求1～4中任一项所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，芯轴本体沿轴向设置第一油道(231)，沿芯轴径向分别设置第二油道(232)，第一油道的下端连通液压油腔(212)，第二油道的两端分别与第一油道连通、液压油作用腔(15)相连通。6.根据权利要求5所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，芯轴底座(21)的拉轴活动腔(211)的外侧安装有限位法兰(6)，拉轴下部的拉杆部(32)穿过限位法兰；拉轴头部(31)外侧面设置第三密封圈(73)。7.根据权利要求6所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，拉轴头部与液压油腔顶壁之间设置有至少一个复位弹簧(8)。8.根据权利要求7所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，还包括设置在拉轴头部的销轴(9)，拉轴头部顶面设置有第三定位孔，液压油腔顶壁对应第三定位孔的设置有第四定位孔，销轴的两端分别安装在第三定位孔和第四定位孔中。9.根据权利要求8所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，销轴的数量至少为两个且进行对称设置；复位弹簧为多个且对称设置。10.根据权利要求1所述的多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其特征在于，芯轴底座
(21)上设置与液压油腔(212)相连通的注油孔，注油孔上安装有堵头(10)。

技术总结
本实用新型公开了一种多段式橡胶涨套膨胀芯轴反涨夹具，其包括底座法兰、芯轴本体、多段式橡胶涨套以及拉轴；芯轴本体包括芯轴底座和芯轴，多段式橡胶涨套整体套设在芯轴外；多段式橡胶涨套主要由至少两个上下同轴排列的子涨套层，每层子涨套层包括金属块和粘结相邻金属块的第一弹性橡胶，相邻的子涨套层之间通过第二弹性橡胶层相连；沿每个子涨套层的内侧壁向内凹陷形成液压油作用腔；芯轴底座内设置有拉轴活动腔，拉轴头部和拉轴活动腔顶壁之间围合成液压油腔，芯轴内设置连通液压油腔和多段式橡胶涨套的液压油作用腔的油道。所述夹具通过液压作用于橡胶涨套并使橡胶涨套的各部分同时扩张并对零件各部分施加均匀的夹紧作用力。用力。用力。


技术研发人员：于洪利 尚周利 谭睿涵 杜兆豹
受保护的技术使用者：青岛涵锐精密机械有限公司
技术研发日：2023.03.29
技术公布日：2023/7/17