CN110434694A - 一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装及外圆磨加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空航天发动机技术试验技术领域，公开了一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装及外圆磨加工方法，具备保证最佳的精度和同轴度，减少在旋转过程中的振动，提高耐磨性，减少摩擦生热。本发明通过采用两端头的方式，使研磨级别的高精度橡胶密封球头达到研磨要求，并且采用耐磨复合材料与基体材料同时研磨在一个外圆面，保证最佳的精度和同轴度，减少在旋转过程中的振动，提高耐磨性，减少摩擦生热，降低能量损耗，提高产品的使用寿命，提高安全性，通过采用阶梯型的双砂轮机构，同时对产品进行同时研磨，保证在同一方向上的外圆精度高度保持一致，提高产品的精度，并且采用滚轮式辅助工装，安装方便，制造成本低，方便实用。

Description

一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装及外圆磨加工方法

技术领域

本发明涉及航空航天发动机技术试验技术领域，具体为一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装及外圆磨加工方法。

背景技术

目前在航空航天领域，由于技术的进步，多功能产品的要求在提高，高性能产品的要求在提高，很多功能性零件都需要多种材料才能达到，很多零件都需要多种材料组合一起来使用，从而达到某单一材料无法实现的功能，将不同材料的功能复合在一起，就达到常规材料无法达到的高性能，比如在某些密封领域，需要密封的高性能产品，常规方法的材料就无法完成，还有不同材料之间要保证一个同轴度，就需要采用一次加工完成才能真正保证最好的同轴度，比如复合材料的高耐磨性，放在轴的承重区域，就大大减少摩擦生热，减少能量损耗，延长产品的使用寿命，提高产品的稳定性，安全性等。

常规的外圆磨产品都是用顶针顶着产品的两端在再进行外圆磨，但是对于两端都是密封橡胶的产品，就需要设计辅助工装，其辅助工装还要有低成本，实用方便，安装使用方便，稳定性安全性要求高等特点，因此，需要研发设计一些新型的多种材料复合一起的产品，并设计相关专用工装来辅助研磨高精度的产品来满足其要求。

发明内容

(一)解决的技术问题

本发明提供了一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装及外圆磨加工方法，具备保证最佳的精度和同轴度，减少在旋转过程中的振动，提高耐磨性，减少摩擦生热，降低能量损耗，提高产品的使用寿命，提高安全性等优点。

(二)技术方案

本发明提供如下技术方案：一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装，包括阶梯双砂轮组件、阶梯轴组件和辅助工装组件，所述阶梯双砂轮组件位于辅助工装组件上，所述阶梯轴组件位于辅助工装组件上，且阶梯轴组件的右侧位于阶梯双砂轮组件的左侧。

所述阶梯双砂轮组件包括小阶梯砂轮和大阶梯砂轮，所述小阶梯砂轮的正面与大阶梯砂轮的背面连接，且小阶梯砂轮和大阶梯砂轮的圆心相对应。

所述阶梯轴组件包括阶梯轴本体、第一橡胶密封球头、第一复合材料环、第二复合材料环、第二橡胶密封球头、右端头、小阶梯轴、大阶梯轴、平衡圆盘、和左端头，所述左端头位于阶梯轴本体的左端，所述左端头的外表面与第一橡胶密封球头的内侧壁相套接，所述阶梯轴本体左侧的外表面且位于左端头的右侧设置有第二复合材料环槽，且第二复合材料环槽的外表面与第一复合材料环的内侧壁相套接，所述阶梯轴本体左侧的外表面且位于第二复合材料环槽的右侧设置有第二支撑圆弧槽，所述平衡圆盘位于阶梯轴本体上，且平衡圆盘的左侧位于第二支撑圆弧槽的右侧，所述大阶梯轴位于阶梯轴本体上，且大阶梯轴位于平衡圆盘的右侧，所述小阶梯轴位于大阶梯轴的右侧，所述阶梯轴本体的外表面且位于小阶梯轴的右侧设置有第一复合材料环槽，且第一复合材料环槽的外表面与第二复合材料环的内侧壁相套接，所述阶梯轴本体的外表面且位于第一复合材料环槽的右侧设置有第一支撑圆弧槽，所述右端头位于阶梯轴本体的右侧，所述第二橡胶密封球头的内侧壁与右端头的内侧壁相套接。

所述辅助工装组件包括底板、基座、销轴、滚轮、拉簧、曲柄和防护套，所述基座的底部与底板顶部的中间位置连接，所述基座正面的右侧与小阶梯砂轮的背面连接，三个所述滚轮分别通过销轴与基座右侧的顶部和曲柄的右端转动连接，所述曲柄正面的中间位置与基座左侧的顶部通过销轴转动连接，位于基座左侧顶部的两个滚轮的外表面分别与第一支撑圆弧槽的内侧壁相接触，位于曲柄右端滚轮的外表面与第一支撑圆弧槽的内侧壁相接触，所述曲柄的正面与拉簧的一端连接，且拉簧的另一端与基座顶部的中间位置连接。

优选的，所述大阶梯砂轮和小阶梯砂轮的形状均为规则圆形，且大阶梯砂轮的直径为小阶梯砂轮直径的零点八倍。

优选的，所述小阶梯砂轮和大阶梯砂轮的直径之差与小阶梯轴和大阶梯轴的直径之差一致。

优选的，所述平衡圆盘的左侧与左端头左侧之间的距离为40-52cm之间。

优选的，所述曲柄左侧的外表面与防护套相套接，且防护套的外表面设置有防滑纹。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种外圆磨的加工方法，包括以下步骤：

1)将阶梯双砂轮组件精修后检验尺寸合格，然后安装在外圆磨床上；

2)将两个辅助工装组件分别固定在外圆磨床的基板上，两个辅助工装组件之间的距离为两个滚轮与第一支撑圆弧槽和第二支撑圆弧槽之间的距离相一致；

3)打开曲柄，将多种材料复合的阶梯轴组件安装在辅助工装组件上，使两组滚轮分别与第一支撑圆弧槽和第二支撑圆弧槽相接触；

4)需要外圆磨的面有第一橡胶密封球头、第二橡胶密封球头、第一复合材料环、第二复合材料环、小阶梯轴和大阶梯轴的外表面；

5)然后打开外圆磨床设置好相应程序，依次对步骤4中的各个部分外表面进行外圆磨到精度要求。

与现有技术相比，本发明提供了一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装及外圆磨加工方法，具备以下有益效果：

1、本发明通过采用两端头的方式，使研磨级别的高精度橡胶密封球头达到研磨要求，并且采用耐磨复合材料与基体材料同时研磨在一个外圆面，保证最佳的精度和同轴度，减少在旋转过程中的振动，提高耐磨性，减少摩擦生热，降低能量损耗，提高产品的使用寿命，提高安全性。

2、本发明通过采用阶梯型的双砂轮机构，同时对产品进行同时研磨，保证在同一方向上的外圆精度高度保持一致，一次性完成外圆磨，提高产品的精度，并且采用滚轮式辅助工装，安装方便，制造成本低，方便实用。

附图说明

图1为本发明结构的正面示意图；

图2为本发明结构阶梯双砂轮组件的正面示意图；

图3为本发明结构阶梯轴组件的正面示意图；

图4为本发明结构阶梯轴本体的正面示意图；

图5为本发明结构辅助工装的正面示意图。

图中：1阶梯双砂轮组件、2阶梯轴组件、3辅助工装组件、11小阶梯砂轮、12大阶梯砂轮、21阶梯轴本体、22第一橡胶密封球头、23第一复合材料环、24第二复合材料环、25第二橡胶密封球头、26右端头、27第一支撑圆弧槽、28第一复合材料环槽、29小阶梯轴、210大阶梯轴、211平衡圆盘、 212第二支撑圆弧槽、213第二复合材料环槽、214左端头、31底板、32基座、33销轴、34滚轮、35拉簧、36曲柄、37防护套。

具体实施方式

下面将结合本发明的实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，本发明提供一种技术方案：一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装，包括阶梯双砂轮组件1、阶梯轴组件2和辅助工装组件3，阶梯双砂轮组件1位于辅助工装组件3上，阶梯轴组件2位于辅助工装组件3上，且阶梯轴组件2的右侧位于阶梯双砂轮组件1的左侧。

阶梯双砂轮组件1包括小阶梯砂轮11和大阶梯砂轮12，小阶梯砂轮11 的正面与大阶梯砂轮12的背面固定连接，且小阶梯砂轮11和大阶梯砂轮12 的圆心相对应，大阶梯砂轮12和小阶梯砂轮11的形状均为规则圆形，且大阶梯砂轮12的直径为小阶梯砂轮11直径的零点八倍。

阶梯轴组件2包括阶梯轴本体21、第一橡胶密封球头22、第一复合材料环23、第二复合材料环24、第二橡胶密封球头25、右端头26、小阶梯轴29、大阶梯轴210、平衡圆盘211、和左端头214，左端头214位于阶梯轴本体21 的左端，左端头214的外表面与第一橡胶密封球头22的内侧壁相套接，阶梯轴本体21左侧的外表面且位于左端头214的右侧开设有第二复合材料环槽 213，且第二复合材料环槽213的外表面与第一复合材料环23的内侧壁相套接，阶梯轴本体21左侧的外表面且位于第二复合材料环槽213的右侧开设有第二支撑圆弧槽212，平衡圆盘211位于阶梯轴本体21上，且平衡圆盘211 的左侧位于第二支撑圆弧槽212的右侧，大阶梯轴210位于阶梯轴本体21上，且大阶梯轴210位于平衡圆盘211的右侧，小阶梯轴29位于大阶梯轴210的右侧，阶梯轴本体21的外表面且位于小阶梯轴29的右侧开设有第一复合材料环槽28，且第一复合材料环槽28的外表面与第二复合材料环24的内侧壁相套接，阶梯轴本体21的外表面且位于第一复合材料环槽28的右侧开设有第一支撑圆弧槽27，右端头26位于阶梯轴本体21的右侧，第二橡胶密封球头25的内侧壁与右端头26的内侧壁相套接，小阶梯砂轮11和大阶梯砂轮12 的直径之差与小阶梯轴29和大阶梯轴210的直径之差一致，平衡圆盘211的左侧与左端头214左侧之间的距离为40-52cm之间。

辅助工装组件3包括底板31、基座32、销轴33、滚轮34、拉簧35、曲柄36和防护套37，基座32的底部与底板31顶部的中间位置固定连接，基座 32正面的右侧与小阶梯砂轮11的背面固定连接，三个滚轮34分别通过销轴33与基座32右侧的顶部和曲柄36的右端转动连接，曲柄36正面的中间位置与基座32左侧的顶部通过销轴33转动连接，位于基座32左侧顶部的两个滚轮34的外表面分别与第一支撑圆弧槽27的内侧壁相接触，位于曲柄36右端滚轮34的外表面与第一支撑圆弧槽27的内侧壁相接触，曲柄36的正面与拉簧35的一端固定连接，且拉簧35的另一端与基座32顶部的中间位置固定连接，曲柄36左侧的外表面与防护套37相套接，且防护套37的外表面开设有防滑纹。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种外圆磨的加工方法，包括以下步骤：

1)将阶梯双砂轮组件1精修后检验尺寸合格，然后安装在外圆磨床上；

2)将两个辅助工装组件3分别固定在外圆磨床的基板上，两个辅助工装组件3之间的距离为两个滚轮34与第一支撑圆弧槽27和第二支撑圆弧槽212 之间的距离相一致；

3)打开曲柄36，将多种材料复合的阶梯轴组件2安装在辅助工装组件3 上，使两组滚轮34分别与第一支撑圆弧槽27和第二支撑圆弧槽212相接触；

4)需要外圆磨的面有第一橡胶密封球头22、第二橡胶密封球头25、第一复合材料环23、第二复合材料环24、小阶梯轴29和大阶梯轴210的外表面；

5)然后打开外圆磨床设置好相应程序，依次对步骤4中的各个部分外表面进行外圆磨到精度要求。

本发明的有益效果是：本发明通过采用两端头的方式，使研磨级别的高精度橡胶密封球头达到研磨要求，并且采用耐磨复合材料与基体材料同时研磨在一个外圆面，保证最佳的精度和同轴度，减少在旋转过程中的振动，提高耐磨性，减少摩擦生热，降低能量损耗，提高产品的使用寿命，提高安全性，本发明通过采用阶梯型的双砂轮机构，同时对产品进行同时研磨，保证在同一方向上的外圆精度高度保持一致，一次性完成外圆磨，提高产品的精度，并且采用滚轮式辅助工装，安装方便，制造成本低，方便实用。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个引用结构”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装，包括阶梯双砂轮组件(1)、阶梯轴组件(2)和辅助工装组件(3)，其特征在于：所述阶梯双砂轮组件(1)位于辅助工装组件(3)上，所述阶梯轴组件(2)位于辅助工装组件(3)上，且阶梯轴组件(2)的右侧位于阶梯双砂轮组件(1)的左侧；

所述阶梯双砂轮组件(1)包括小阶梯砂轮(11)和大阶梯砂轮(12)，所述小阶梯砂轮(11)的正面与大阶梯砂轮(12)的背面连接，且小阶梯砂轮(11)和大阶梯砂轮(12)的圆心相对应；

所述阶梯轴组件(2)包括阶梯轴本体(21)、第一橡胶密封球头(22)、第一复合材料环(23)、第二复合材料环(24)、第二橡胶密封球头(25)、右端头(26)、小阶梯轴(29)、大阶梯轴(210)、平衡圆盘(211)、和左端头(214)，所述左端头(214)位于阶梯轴本体(21)的左端，所述左端头(214)的外表面与第一橡胶密封球头(22)的内侧壁相套接，所述阶梯轴本体(21)左侧的外表面且位于左端头(214)的右侧设置有第二复合材料环槽(213)，且第二复合材料环槽(213)的外表面与第一复合材料环(23)的内侧壁相套接，所述阶梯轴本体(21)左侧的外表面且位于第二复合材料环槽(213)的右侧设置有第二支撑圆弧槽(212)，所述平衡圆盘(211)位于阶梯轴本体(21)上，且平衡圆盘(211)的左侧位于第二支撑圆弧槽(212)的右侧，所述大阶梯轴(210)位于阶梯轴本体(21)上，且大阶梯轴(210)位于平衡圆盘(211)的右侧，所述小阶梯轴(29)位于大阶梯轴(210)的右侧，所述阶梯轴本体(21)的外表面且位于小阶梯轴(29)的右侧设置有第一复合材料环槽(28)，且第一复合材料环槽(28)的外表面与第二复合材料环(24)的内侧壁相套接，所述阶梯轴本体(21)的外表面且位于第一复合材料环槽(28)的右侧设置有第一支撑圆弧槽(27)，所述右端头(26)位于阶梯轴本体(21)的右侧，所述第二橡胶密封球头(25)的内侧壁与右端头(26)的内侧壁相套接；

所述辅助工装组件(3)包括底板(31)、基座(32)、销轴(33)、滚轮(34)、拉簧(35)、曲柄(36)和防护套(37)，所述基座(32)的底部与底板(31)顶部的中间位置连接，所述基座(32)正面的右侧与小阶梯砂轮(11)的背面连接，三个所述滚轮(34)分别通过销轴(33)与基座(32)右侧的顶部和曲柄(36)的右端转动连接，所述曲柄(36)正面的中间位置与基座(32)左侧的顶部通过销轴(33)转动连接，位于基座(32)左侧顶部的两个滚轮(34)的外表面分别与第一支撑圆弧槽(27)的内侧壁相接触，位于曲柄(36)右端滚轮(34)的外表面与第一支撑圆弧槽(27)的内侧壁相接触，所述曲柄(36)的正面与拉簧(35)的一端连接，且拉簧(35)的另一端与基座(32)顶部的中间位置连接。

2.根据权利要求1所述的一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装，其特征在于：所述大阶梯砂轮(12)和小阶梯砂轮(11)的形状均为规则圆形，且大阶梯砂轮(12)的直径为小阶梯砂轮(11)直径的零点八倍。

3.根据权利要求1所述的一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装，其特征在于：所述小阶梯砂轮(11)和大阶梯砂轮(12)的直径之差与小阶梯轴(29)和大阶梯轴(210)的直径之差一致。

4.根据权利要求1所述的一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装，其特征在于：所述平衡圆盘(211)的左侧与左端头(214)左侧之间的距离为40-52cm之间。

5.根据权利要求1所述的一种多种材料复合的阶梯轴和辅助工装，其特征在于：所述曲柄(36)左侧的外表面与防护套(37)相套接，且防护套(37)的外表面设置有防滑纹。

6.一种外圆磨的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将阶梯双砂轮组件(1)精修后检验尺寸合格，然后安装在外圆磨床上；

2)将两个辅助工装组件(3)分别固定在外圆磨床的基板上，两个辅助工装组件(3)之间的距离为两个滚轮(34)与第一支撑圆弧槽(27)和第二支撑圆弧槽(212)之间的距离相一致；

3)打开曲柄(36)，将多种材料复合的阶梯轴组件(2)安装在辅助工装组件(3)上，使两组滚轮(34)分别与第一支撑圆弧槽(27)和第二支撑圆弧槽(212)相接触；

4)需要外圆磨的面有第一橡胶密封球头(22)、第二橡胶密封球头(25)、第一复合材料环(23)、第二复合材料环(24)、小阶梯轴(29)和大阶梯轴(210)的外表面；

5)然后打开外圆磨床设置好相应程序，依次对步骤4中的各个部分外表面进行外圆磨到精度要求。