大型断路器壳体加工夹具及其加工断路器壳体的方法

摘要

本发明涉及一种大型断路器壳体加工夹具及其加工断路器壳体的方法，其创新点在于：包括芯棒、卡盘固定环和四爪单动卡盘，芯棒的两端端面中心加工顶针孔，芯棒的两端部加工成小于芯棒中部直径的轴肩状，在芯棒两端轴肩安装卡盘固定环，卡盘固定环上固定四爪单动卡盘。本发明的优点在于：利用四爪单动卡盘固定住断路器壳体，使得芯棒与断路器壳体轴线重合，顺利实现装夹。而夹具辅助安装小车能够与行车配合将大型断路器壳体加工夹具放置到断路器壳体内。采用上述大型断路器壳体加工夹具进行断路器壳体的夹装后，利用普通的卧式车床进行壳体法兰部分的加工，法兰面平行度、同轴度以及各项尺寸符合技术设计要求。其比数控加工中心效率提高了近3倍。

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型断路器壳体加工夹具，还涉及一种采用该大型断路器壳体加工夹具进行断路器壳体加工的方法。

背景技术

断路器是变电站的主要电气设备之一。它不仅在系统正常运行时能切断和接通高压线路及各种空载和负荷电流，而且当系统发生故障时，通过继电保护装置的作用能自动、迅速、可靠地切除各种过负荷电流和短路电流，防止事故范围的发生和扩大。

高压电器80万伏断路器壳体，如图1所示，其直径1080mm，长达到度2600mm，在进行其两端法兰加工时，由于对其法兰面平行度、同轴度要求较高。目前普遍采用数控加工中心进行加工，其单件加工效率低，制作成本高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种在普通卧式车床上装夹断路器壳体的大型断路器壳体加工夹具，还提供一种采用该大型断路器壳体加工夹具进行断路器壳体加工的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种大型断路器壳体加工夹具，其创新点在于：包括芯棒、卡盘固定环和四爪单动卡盘，芯棒的两端端面中心加工顶针孔，芯棒的两端部加工成小于芯棒中部直径的轴肩状，在芯棒两端轴肩上开沿径向设置的销轴孔A；四爪单动卡盘有一对，在四爪单动卡盘的端面设置数个沿轴向设置的连接孔A；卡盘固定环也有一对，卡盘固定环的内圈直径与芯棒轴肩直径相同，卡盘固定环端面分布有数个沿轴向贯穿端面的连接孔B，卡盘固定环的圆周面上开有沿径向设置的销轴孔B；卡盘固定环与四爪单动卡盘通过穿过连接孔A、连接孔B的螺栓连接固定，卡盘固定环通过穿过销轴孔A和销轴孔B的销轴固定在芯棒的两端。

进一步的，所述销轴孔B为一对，且对称设置。

进一步的，还包括一夹具辅助安装小车，所述夹具辅助安装小车包括支架和滚轮，支架的底部安装一对滚轮，支架上开有一通孔，该通孔刚好可容芯棒的轴肩嵌入。

一种采用上述大型断路器壳体加工夹具进行断路器壳体加工的方法，其创新点在于所述步骤为：首先将四爪单动卡盘的卡爪径向收缩至小于断路器壳体内径；然后将夹具辅助安装小车的支架套装在芯棒一端的轴肩上；将断路器壳体水平放置，夹具辅助安装小车从断路器壳体一端伸入断路器壳体内腔，并靠近该伸入侧端部，调整夹具辅助安装小车的角度使得滚轮位于芯棒的正下方紧贴断路器壳体内壁；芯棒未安装夹具辅助安装小车的一端由行车吊起，使得芯棒轴线基本与断路器壳体轴线平行；由行车沿断路器壳体轴向方向移动，带动芯棒端部的夹具辅助安装小车沿断路器壳体轴向前移至另一端，使得芯棒两端的四爪单动卡盘位于断路器壳体内腔的两端；调整两四爪单动卡盘，使得其卡爪向外伸出抵住断路器壳体内壁初步固定断路器壳体，移除夹具辅助安装小车；将大型断路器壳体加工夹具及其上的断路器壳体整体吊装至普通卧式车床上，芯棒一端由主轴顶尖顶住，另一端用尾夹活动顶尖顶住进行固定，收紧卧式车床的三爪卡盘夹紧芯棒，略微收缩四爪单动卡盘上的卡爪，转动断路器壳体，根据断路器壳体内圆找正断路器壳体中心，找正断路器壳体中心后，重新利用四爪单动卡盘卡爪抵住断路器壳体实现断路器壳体紧固，然后进行断路器壳体一端法兰面的机加工；加工完一端后，重新调转大型断路器壳体加工夹具及其上的断路器壳体再按上述步骤进行装夹，再加工另一端法兰面。

本发明的优点在于：芯棒两端设置四爪单动卡盘，利用四爪单动卡盘固定住断路器壳体，使得芯棒与断路器壳体轴线重合，顺利实现装夹。而夹具辅助安装小车能够与行车配合将大型断路器壳体加工夹具放置到断路器壳体内。采用上述大型断路器壳体加工夹具进行断路器壳体的夹装后，利用普通的卧式车床进行壳体法兰部分的加工，其平面度0.2mm，同轴度0.2mm，密封面粗糙度1.6，符合技术设计要求。其单件加工时间为2小时，比数控加工中心效率提高了近3倍，日成本费用降低，在保证产品质量的基础上提高加工效率，并节约了生产成本。

附图说明

图1为大型断路器壳体外形图。

图2为本发明中大型断路器壳体加工夹具分解图。

图3为本发明中芯棒主视图。

图4为本发明中芯棒侧视图。

图5为本发明中四爪单动卡盘结构示意图。

图6为本发明中卡盘固定环结构示意图。

图7为图6中沿A-A线剖视图。

图8为发明中大型断路器壳体加工夹具装夹示意图。

具体实施方式

如图1、2所示，大型断路器壳体加工夹具包括芯棒1、卡盘固定环2、四爪单动卡盘3、夹具辅助安装小车4。

如图3、4所示，上述芯棒1的两端部加工成小于芯棒中部直径的轴肩状，在芯棒两端的轴肩上开一沿径向设置的销轴孔A11，在轴肩的端面中心设置顶针孔12。

如图5所示，四爪单动卡盘2有一对，四爪单动卡盘2的内圈外径大于或等于轴肩的外径，四爪单动卡盘2的端面设置四个沿轴向设置的连接孔A21。本实施例中四爪单动卡盘2为四爪卡盘，其由一个盘体，四个小伞齿，一付卡爪22组成。四个小伞齿和盘丝啮合，盘丝的背面有平面螺纹结构，平面矩形螺纹的螺距相等，卡爪22四等分安装在平面螺纹上。可通过扳手扳动小伞齿，盘丝便转动，它背面的平面螺纹就使卡爪22同时向中心靠近收缩或反向伸出。

如图6、7所示，卡盘固定环3也有一对，卡盘固定环3端面分布有四个沿轴向贯穿端面的连接孔B31，该连接孔B31与四爪单动卡盘2的连接孔A21对应。另外，在卡盘固定环3的圆周面上开有沿径向设置的销轴孔B32，销轴孔B32为一对，且对称设置，孔径与销轴孔A11相同。

卡盘固定环3与四爪单动卡盘2通过穿过连接孔A21、连接孔B31的螺栓连接固定，卡盘固定环3通过穿过销轴孔A11和销轴孔B32的销轴固定在芯棒1的两端。使得四爪单动卡盘2通过卡盘固定环3固定在芯棒1的两端轴肩上。

夹具辅助安装小车4包括支架和滚轮，支架的底部安装一对滚轮，支架上开有一通孔，该通孔直径与芯棒1的轴肩直径相同，使得通孔刚好可容芯棒1的轴肩嵌入。

 一种采用上述大型断路器壳体加工夹具进行断路器壳体加工的方法，其具体步骤为：

首先将四爪单动卡盘2的卡爪22径向收缩至小于断路器壳体5内径；

然后将夹具辅助安装小车4的支架套装在芯棒1一端的轴肩上；

将断路器壳体5水平放置，夹具辅助安装小车4从断路器壳体5一端伸入断路器壳体5内腔，并靠近该伸入侧端部，调整夹具辅助安装小车4的角度使得其滚轮位于芯棒1的正下方并在重力作用下紧贴断路器壳体5内壁；

芯棒1未安装夹具辅助安装小车5的一端由行车吊起，使得芯棒1轴线基本与断路器壳体5轴线平行；

如图8所示，由行车沿断路器壳体5轴向方向移动，带动芯棒1端部的夹具辅助安装小车4沿断路器壳体5轴向前移至另一端，使得芯棒1两端的四爪单动卡盘2位于断路器壳体5内腔的两端；

调整两四爪单动卡盘2，使得其卡爪22向外伸出抵住断路器壳体5内壁初步固定断路器壳体5，移除夹具辅助安装小车4；

将大型断路器壳体加工夹具及其上的断路器壳体5整体吊装至普通卧式车床上，芯棒1一端由主轴顶尖顶住，另一端用尾夹活动顶尖顶住进行固定，收紧卧式车床的三爪卡盘夹紧芯棒1。

由于铸造出的断路器壳体存在一定的细微形变，因此需要手动找正：略微收缩四爪单动卡盘2上的卡爪22，转动断路器壳体5，根据断路器壳体内圆找正断路器壳体中心，找正断路器壳体5中心后，重新利用四爪单动卡盘卡爪22抵住断路器壳体5实现断路器壳体紧固、定位，然后方可进行断路器壳体一端法兰面的机加工；

加工完一端后，重新调转大型断路器壳体加工夹具及其上的断路器壳体，由主轴顶尖、尾夹活动顶尖以及三爪卡盘按上述步骤进行重新装夹，再加工另一端法兰面。