本实用新型涉及机加工领域，特别涉及一种专用于车加工电机定子机壳止口的工装夹具。
背景技术：
近年来，随着电机技术的快速发展，人们对电机的品质要求也越来越高，众所周知，定子和转子是电机的主要构件，其中，定子两端设有端盖，端盖上的轴承配合转子的转轴，使转子在定子内转动。然而，只有转子与定子铁芯同轴才能使二者之间的间隙均匀，从而确保电机具有较佳的性能。为保证该同轴度，目前通常在专用机床上加工定子机壳两端的止口，定子铁芯内径与两端止口的同轴度会直接影响电机的性能，因此，车加工电机定子机壳止口已成为电机加工中必要的精加工工序。
但是，在现有技术中，还存在一定弊端。首先，目前较多采用无胀套车止口工装，该类工装适用于套入铁芯绕组前的机壳加工，然而，定子通常由定子机壳和定子铁芯热套过盈配合而成，在套接和冷却过程中容易产生形变，会直接影响同轴度。同时，无胀套车止口工装多适用于需要二次装夹的单端加工，即先固定好定子以加工其一端止口，之后拆卸定子并掉头装夹，才能进行另一端止口的加工。而二次装夹势必会影响定子两端止口的同轴度及内孔与端面的垂直度。
因此，采用上述现有技术远无法确保定子铁芯内径与两端止口的同轴度，从而致使电机性能差，运行过程中噪音大、震动明显，还会直接导致工装磨损严重，影响轴承寿命，可靠性低。而且现有技术生产效率低、耗时耗力。
有鉴于此，如何设计一种专用于车加工电机定子机壳止口的工装夹具，能克服上述现有技术的缺点是本实用新型研究的课题。
技术实现要素：
本实用新型提供一种专用于车加工电机定子机壳止口的工装夹具，其目的是要解决现有技术加工精度差、可靠性低，以及生产效率低的问题。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种专用于车加工电机定子机壳止口的工装夹具，定子包括所述定子机壳、定子铁芯和定子绕组；其创新在于：所述工装夹具包括芯棒、径向锁紧机构、胀套和固定座，其中，所述径向锁紧机构和所述固定座与机床定位连接，且均对应所述芯棒的前端设置。
所述芯棒为一旋转体，该芯棒沿其轴线的前端为第一锥台，后端为第二锥台，两锥台同轴设置，且两锥台的下底面相背；其中，所述第一锥台的锥度大于第二锥台的锥度；所述第一锥台的周侧面为第一锥面，所述第二锥台的周侧面为第二锥面。
所述径向锁紧机构套设于所述芯棒中第一锥台的外周，所述径向锁紧机构由至少三个锁紧块组成；各所述锁紧块沿所述芯棒轴线的圆周方向均匀排列，从而在径向锁紧机构的中心界定形成一第一锥孔；所述第一锥孔与所述第一锥台的第一锥面对位配合。
所述胀套套设于所述芯棒中第二锥台的外周；所述胀套由至少三个胀块组成；各所述胀块沿所述芯棒轴线圆周方向等角度均匀排列，从而在胀套的中心界定形成第二锥孔，所述第二锥孔与所述第二锥台的第二锥面对位配合。
上述技术方案中的有关内容解释如下：
1．在本方案中，所述止口位于所述定子机壳的前端及后端。
2．在本方案中，在“第一锥台和第二锥台的下底面相背”中，“下底面”的定义是标准的，即锥台中半径较大的底面，而并非指本案中上下方向的底面；“相背”是指第一锥台的下底面朝前，第二锥台的下底面朝后。所述“两锥台同轴设置”，是指两锥台的上下底面的几何中心都在同一直线上。
3．在本方案中，所述径向锁紧机构套设于所述芯棒中第一锥台的外周，在非工作状态下，两者间隙配合。
4．在本方案中，优选地，所述芯棒的中段为一圆柱体，从而便于套件间的配合，减少磨损，提高止口加工的同轴度。
5．在本方案中，所述径向锁紧机构由一驱动机构驱动，以令各所述锁紧块产生向内、向外的径向位移，构成所述第一锥孔的收缩、张开两个状态；在所述第一锥孔的收缩状态下，第一锥孔的内侧面贴合并挤压所述第一锥台的第一锥面，进而驱动所述芯棒向前位移；所述第二锥台的第二锥面贴合并挤压所述胀套中第二锥孔的内侧面，进而通过芯棒的向前位移驱动各胀块做向外的径向位移，以令所述胀套与定子达成径向的过盈配合，从而在轴向上定位所述定子。
6．在本方案中，所述芯棒还包括一中段，该中段位于所述第一锥台与所述第二锥台之间；所述固定座上开设有一通孔，所述芯棒的中段穿设于该通孔中，且固定座的后端面与胀套的前端面贴合；所述通孔由位于前段的夹持孔和位于后段的避让孔组成，且两者在轴向上贯通；其中，所述夹持孔的孔径与所述芯棒的中段直径对应，所述避让孔的孔径大于所述芯棒的中段直径。
7．在本方案中，作为优选，相邻胀块于间隙处粘胶连接。间隙处的粘胶连接有助于稳定胀套的弹性，从而有益于提高止口加工的精度和一致性。
8．在本方案中，进一步优选，每一个胀块的前端与该胀块在周向上其中一侧相邻的胀块的前端固定连接，而后端与该胀块周向另一侧相邻的胀块的后端固定连接，以令构成的胀套呈折返结构。相邻胀块于其间的间隙处粘胶连接。胀套的折返结构和间隙处的粘胶连接有助于稳定胀套的弹性，从而有益于提高止口加工的精度和一致性。
9．在本方案中，作为优选，还包括尾座，该尾座轴向上一端为固定凸端；针对该固定凸端，所述芯棒的后端面上开设有固定凹槽；在第一锥孔的收缩状态下，所述尾座定位在机床上，所述固定凸端和固定凹槽卡接配合。该结构用以支撑所述芯棒，使所述芯棒与所述通孔保持同轴设置。
10．在本方案中，作为优选，还包括第二防护罩，该第二防护罩包括一个周向环和一个径向环，该径向环的外缘与所述周向环沿轴向的一端固定连接；在装配状态下，所述第二防护罩套接在所述芯棒上，且所述径向环贴合在所述定子和固定座之间，所述周向环贴合于所述定子前端的内壁上。该结构用以辅助轴向定位和防止金属屑污染定子。
11．在本方案中，作为优选，还包括第一防护罩，该第一防护罩包括一防护板和与该防护板周边对应固接的一侧环；所述防护板上开设有尾座套孔，所述第一防护罩通过所述尾座套孔套接并定位在所述尾座上；在装配状态下，所述防护板和所述尾座共同遮盖在所述定子的后端面上，所述侧环贴合于所述定子机壳后端的内壁上。该结构用以防止金属屑污染定子。
12．在本方案中，作为优选，还包括活动设置的定位块；在装配状态下，在所述径向锁紧机构处于收缩状态前，所述定位块的前端面贴合所述固定座，所述定位块的后端面贴合所述定子的前端面；当所述径向锁紧机构为收缩状态后，取开定位块。放置定位块的目的是限定定子的轴向位置，提高止口加工的精度和一致性；取开定位块是为了便于止口加工。进一步优选，所述定位块的材料为磁性材料。
13．在本方案中，优选地，所述避让孔为一锥孔，该锥孔的前端孔径小于后端孔径。
本实用新型的设计原理和有益效果是：
本实用新型的主要原理在于，经机床上配置的驱动机构的驱动，径向锁紧机构的第一锥孔在径向上具有收缩和张开两个状态：在第一锥孔的收缩状态下，锁紧块向内的径向位移驱动芯棒产生向前的轴向位移，该轴向位移又驱动胀套的胀块产生向外的径向位移，使胀套与套设其上的定子过盈配合，从而实现定子的定位；在第一锥孔的张开状态下，胀套因形变恢复产生收缩，该收缩驱动芯棒产生向后的轴向位移，从而使芯棒向后位移至收缩状态前的轴向位置。
本实用新型能够有效解决现有技术加工精度差、可靠性低，以及生产效率低的问题。
首先，采用本技术方案可以通过一次装夹实现定子两端止口的加工，且是在定子机壳、铁芯和绕组套接后作业，较现有技术提高了同轴加工精度、可靠性以及生产效率，解决了现有技术的基本问题。其次，通过在芯棒上设置第一锥台和第二锥台，并配合以径向锁紧机构和胀套，可以实现从径向位移到轴向位移、再到径向位移的三步联动，较驱动装置直接驱动芯棒从轴向位移转到径向位移的常规的胀套技术，能够明显提高联动的稳定可靠性，从而有效提高止口的同轴度；同时，上述三步联动又结合拉动设计，与常规的推动设计相比，稳定可靠性更高，精度更高。第三，胀套的折返结构和间隙处的粘胶连接有助于稳定胀套的弹性；定位块的设置确保了轴向定位的精准。二者均有利于提高止口加工的精度和产品品质的一致性。第四，机床上设有尾座，用以在加工过程中支撑芯棒，不仅有助于使芯棒与通孔保持同轴设置，还有益于减缓震动，从而能够提高工装寿命。
另外，结合第一防护罩和第二防护罩的设置，还可以有效防止在加工过程中产生的金属屑污染定子，有利于产品的过程品质管控。
附图说明
附图1为本实用新型中装配有电机定子的工装夹具的立体结构示意图；
附图2为本实用新型中第一锥孔张开状态下的轴向剖视图；
附图3为本实用新型中第一锥孔收缩状态下加工止口时的轴向剖视图；
附图4为本实用新型中工装夹具的立体结构示意图；
附图5为图4的轴向剖视图；
附图6为本实用新型中芯棒的立体结构示意图；
附图7为图6的侧视图；
附图8为本实用新型中固定座的立体结构示意图；
附图9为图8的轴向剖视图；
附图10为本实用新型中径向锁紧机构的立体结构示意图；
附图11为图10的右视图；
附图12为图10的轴向剖视图；
附图13为本实用新型中胀套的立体结构示意图；
附图14为本实用新型中胀套的左视图；
附图15为本实用新型中胀套的轴向剖视图；
附图16为本实用新型另一实施例中胀套的立体结构示意图；
附图17为图16的轴向剖视图；
附图18为本实用新型中尾座的立体结构示意图；
附图19为本实用新型中两个定位块的立体结构示意图；
附图20为本实用新型中第一防护罩的立体结构示意图；
附图21为图20的轴向剖视图；
附图22为本实用新型中第二防护罩的立体结构示意图；
附图23为22的轴向剖视图；
附图24为本实用新型实施例中定子的立体结构示意图；
附图25为24的轴向剖视图。
以上附图中：1．芯棒；101．第一锥面；102．第二锥面；103．固定凹槽；2．径向锁紧机构；201．锁紧块；202．第一锥孔；3．胀套；301．胀块；302．第二锥孔；303．折返结构；3031．工艺孔；4．固定座；401．通孔；4011．夹持孔；4012．避让孔；5．尾座；501．固定凸端；6．定位块；7．第一防护罩；701．防护板；7011．尾座套孔；702．侧环；8．第二防护罩；801．周向环；802．径向环；9．定子；901．定子机壳；9011．止口；902．定子铁芯。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：
实施例：一种专用于车加工电机定子机壳止口的工装夹具
请参照图1至图3以及图24、图25所示，一种专用于车加工电机定子机壳止口的工装夹具，定子9包括所述定子机壳901、定子铁芯902和定子绕组。所述工装夹具包括芯棒1、径向锁紧机构2、胀套3和固定座4，其中，所述径向锁紧机构2和所述固定座4与机床定位连接，且均对应所述芯棒1的一端设置。需要说明的是，在本实用新型中，定义所述芯棒1的这一端为前端，另一端则为后端，依次沿轴向的前后方向规定后续描述的前后方向。另外，具体如图25所示，在本实施例中，所述止口9011有两处，分别位于所述定子机壳的前端及后端，为呈绕圆周的台阶状。
结合图6和图7所示，所述芯棒1为一旋转体，该芯棒1沿其轴线的前端为第一锥台，后端为第二锥台。在本实施例中，两锥台为两圆台。两锥台同轴设置，且两锥台的下底面相背。其中，所述第一锥台的锥度大于第二锥台的锥度；所述第一锥台的周侧面为第一锥面101，所述第二锥台的周侧面为第二锥面102。在本实施例中，第一锥面101和第二锥面102为回转面。
结合图1和图2所示，所述径向锁紧机构2套设于所述芯棒1中第一锥台的外周，在非工作状态下，两者间隙配合。结合图10至图12所示，所述径向锁紧机构2由六个锁紧块201组成；各所述锁紧块201沿所述芯棒轴线的圆周方向均匀排列，从而在径向锁紧机构2的中心界定形成一第一锥孔202；所述第一锥孔202与所述第一锥台的第一锥面101对位配合。
结合图4和图5所示，所述胀套3套设于所述芯棒1中第二锥台的外周；结合图13至图15所示，所述胀套3由十二个胀块301组成；各所述胀块301沿所述芯棒轴线圆周方向等角度均匀排列，从而在胀套3的中心界定形成第二锥孔302，所述第二锥孔302与所述第二锥台的第二锥面102对位配合。相邻胀块301在其间的间隙处采用粘胶连接。间隙处的粘胶连接有助于稳定胀套3的弹性，从而有益于提高止口9011加工的精度和一致性。
结合图6和图7所示，所述芯棒1还包括一呈圆柱体的中段，该中段位于所述第一锥台与所述第二锥台之间；结合图5和图8所示，所述固定座4上开设有一通孔401，所述芯棒1的中段穿设于该通孔401中，且固定座4的后端面与胀套3的前端面贴合；结合图8和图9所示，所述通孔401由位于前段的夹持孔4011和位于后段的避让孔4012组成，且两者在轴向上贯通；其中，所述夹持孔4011的孔径与所述芯棒1的中段直径对应，通过夹持定位，对芯棒1具有支撑效果。所述避让孔4012的孔径大于所述芯棒1的中段直径，用于让位芯棒1的轴向位移。在本实施例中，所述避让孔4012为一锥孔，该锥孔的前端孔径小于后端孔径。
结合图2和图3所示，所述径向锁紧机构2由一配置在机床上的液压缸驱动，以令各所述锁紧块201产生向内、向外的径向位移，构成所述第一锥孔202的收缩、张开两个状态；图2为第一锥孔张开状态下的轴向剖视图，在第一锥孔202的张开状态下，相邻两所述锁紧块201之间具有间隙，且该间隙随着第一锥孔202的收缩而减小；所述径向锁紧机构2与所述芯棒1的第一锥面101间隙配合。
图3为第一锥孔收缩状态下的轴向剖视图；在所述第一锥孔202的收缩状态下，第一锥孔202的内侧面贴合并挤压所述第一锥台的第一锥面101，进而驱动所述芯棒1向前位移；所述第二锥台的第二锥面102贴合并挤压所述胀套3中第二锥孔302的内侧面，进而通过芯棒1的向前位移驱动各胀块301做向外的径向位移，以令所述胀套3与定子9达成径向的过盈配合，从而在轴向上定位所述定子9，进而保证加工止口9011时定子9的稳定性。
结合图18所示，所述工装夹具还包括尾座5，该尾座5轴向上一端为固定凸端501；针对该固定凸端501，所述芯棒1的后端面上开设有固定凹槽103；结合图3所示，在第一锥孔202的收缩状态下，所述尾座5定位在机床上，所述固定凸端501和固定凹槽103卡接配合。尾座5用以支撑所述芯棒1，使所述芯棒1与所述通孔401保持同轴设置。
结合图20和图21所示，所述工装夹具还包括第一防护罩7，用以防止金属屑污染定子。该第一防护罩7包括一防护板701和与该防护板701周边对应固接的一侧环702；所述防护板701上开设有尾座套孔7011，所述第一防护罩7通过所述尾座套孔7011套接并定位在所述尾座5上；如图3所示，在装配状态下，所述防护板701和所述尾座5共同遮盖在所述定子9的后端面上，所述侧环702贴合于所述定子机壳901后端的内壁上。
如图22和图23所示，所述工装夹具还包括第二防护罩8，该第二防护罩8用以辅助轴向定位和防止金属屑污染定子，其包括一个周向环801和一个径向环802，该径向环802的外缘与所述周向环801沿轴向的一端固定连接；如图1和图2所示，在装配状态下，所述第二防护罩8套接在所述芯棒1上，且所述径向环802贴合在所述定子9和固定座4之间，所述周向环801贴合于所述定子9前端的内壁上。
如图19所示，所述工装夹具还包括两个活动设置的定位块6。在装配状态下，在所述第一锥孔202处于收缩状态前，如图2所示，所述定位块6的前端面贴合所述固定座4，所述定位块6的后端面贴合所述定子9的前端面；如图3所示，当所述第一锥孔202为收缩状态后，进行止口加工前，取开定位块6。放置定位块6的目的是限定定子9的轴向位置，提高止口9011加工的精度和一致性；取开定位块6是为了便于止口9011的加工。在本实施例中，所述定位块6的材料为磁性材料。
需要指出的是，采用液压千斤顶等驱动机构直接推动芯棒产生轴向位移也可以实现定子的轴向定位，但是其效果远不及本实用新型。因为本实用新型中是通过径向锁紧机构的第一锥孔径向收缩，拉动芯棒作轴向位移。首先，受力方式不同，这种结构位移精度更高，同轴度更高。其次，由于所述第一锥台的锥度大于第二锥台的锥度，即本实用新型采用的是省力结构，降低了对动力的要求，有助于节能降耗。
如图2和图3所示，所述第一锥孔由张开状态到收缩状态的转变过程中，胀块的径向位移量大小为h2-h1，该径向位移量与芯棒的轴向位移量相关联。需要说明的是，实施例中，所述芯棒1的轴向位移量仅为0.1毫米级，图2和图3所展示的径向位移量和轴向位移量的放大是为了清楚地说明问题，仅为示意。
下面针对本实用新型的其他实施情况以及结构变化作如下说明：
1.以上实施例中，径向锁紧机构采用液压缸作为驱动机构，但本实用新型针对径向锁紧机构配置的驱动机构并不限于此，所述驱动机构还可以气缸等驱动机构，这是本领域技术人员容易理解并接受的。
2.以上实施例中，芯棒的形状为旋转体，包括两个锥台和一个圆柱体。但其他合适的形状也可以基本实现该联动功能，例如替代为棱台或横截面为椭圆的锥台，又如用横截面为多边形或椭圆形的柱体代替圆柱体，但是，在这种替代情况下，由于套件间的配合度差，配合工程中的同轴度差、磨损大，会直接影响止口加工的同轴度，无法达到本实用新型的显著的效果。这是本领域技术人员容易理解并接受的。
3.以上实施例中，定位块的形状为t字型的磁性材料定位块，数量为两块，但本实用新型并不限于此。可以实现定子轴向定位功能的定位块形状、已知材料和数量，都落入本实用新型的保护范围内，这是本领域技术人员容易理解并接受的。
4.以上实施例中，胀套中胀块的数量为十二块，但本实用新型并不限于此。只要满足胀块的数量至少为三个的条件的相关技术方案都应落入本实用新型的保护范围内，这是本领域技术人员容易理解并接受的。
5.以上实施例中，径向锁紧机构中锁紧块的数量六块，但本实用新型并不限于此。锁紧块的数量至少为三个的相关技术方案都应落入本实用新型的保护范围内，这是本领域技术人员容易理解并接受的。
6.以上实施例中，各胀块相互独立，相邻胀块在其间的间隙处采用粘胶连接，形成胀套。但本实用新型并不限于此。如图16和图17所示，本实用新型还可以采用具有折返结构的胀套，在该类胀套结构中，每一个胀块的前端与该胀块在周向上其中一侧相邻的胀块的前端固定连接，而后端与该胀块周向另一侧相邻的胀块的后端固定连接，相邻胀块301在其间的间隙处采用粘胶连接。这是本领域技术人员容易理解并接受的。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
1.一种专用于车加工电机定子机壳止口的工装夹具，定子（9）包括所述定子机壳（901）、定子铁芯（902）和定子绕组；其特征在于：所述工装夹具包括芯棒（1）、径向锁紧机构（2）、胀套（3）和固定座（4），其中，所述径向锁紧机构（2）和所述固定座（4）与机床定位连接，且均对应所述芯棒（1）的前端设置；
所述芯棒（1）沿其轴线的前端为第一锥台，后端为第二锥台，两锥台同轴设置，且两锥台的下底面相背；其中，所述第一锥台的锥度大于第二锥台的锥度；所述第一锥台的周侧面为第一锥面（101），所述第二锥台的周侧面为第二锥面（102）；
所述径向锁紧机构（2）套设于所述芯棒（1）中第一锥台的外周，所述径向锁紧机构（2）由至少三个锁紧块（201）组成；各所述锁紧块（201）沿所述芯棒轴线的圆周方向均匀排列，从而在径向锁紧机构（2）的中心界定形成一第一锥孔（202）；所述第一锥孔（202）与所述第一锥台的第一锥面（101）对位配合；
所述胀套（3）套设于所述芯棒（1）中第二锥台的外周；所述胀套（3）由至少三个胀块（301）组成；各所述胀块（301）沿所述芯棒轴线圆周方向等角度均匀排列，从而在胀套（3）的中心界定形成第二锥孔（302），所述第二锥孔（302）与所述第二锥台的第二锥面（102）对位配合。
2.根据权利要求1所述工装夹具，其特征在于：所述芯棒（1）还包括一中段，该中段位于所述第一锥台与所述第二锥台之间；所述固定座（4）上开设有一通孔（401），所述芯棒（1）的中段穿设于该通孔（401）中，且固定座（4）的后端面与胀套（3）的前端面贴合；所述通孔（401）由位于前段的夹持孔（4011）和位于后段的避让孔（4012）组成，且两者在轴向上贯通；其中，所述夹持孔（4011）的孔径与所述芯棒（1）的中段直径对应，所述避让孔（4012）孔径大于所述芯棒（1）的中段直径。
3.根据权利要求2所述工装夹具，其特征在于：所述芯棒（1）的中段为一圆柱体。
4.根据权利要求1所述工装夹具，其特征在于：还包括尾座（5），该尾座（5）轴向上一端为固定凸端（501）；针对该固定凸端（501），所述芯棒（1）的后端面上开设有固定凹槽（103）；在第一锥孔（202）收缩的状态下，所述尾座（5）定位在机床上，所述固定凸端（501）和固定凹槽（103）卡接配合。
5.根据权利要求4所述工装夹具，其特征在于：还包括第一防护罩（7），该第一防护罩（7）包括一防护板（701）和与该防护板（701）周边对应固接的一侧环（702）；所述防护板（701）上开设有尾座套孔（7011），所述第一防护罩（7）通过所述尾座套孔（7011）套接并定位在所述尾座（5）上；在装配状态下，所述防护板（701）和所述尾座（5）共同遮盖在所述定子（9）的后端面上，所述侧环（702）贴合于所述定子机壳（901）后端的内壁上。
6.根据权利要求1所述工装夹具，其特征在于：还包括第二防护罩（8），该第二防护罩（8）包括一个周向环（801）和一个径向环（802），该径向环（802）的外缘与所述周向环（801）沿轴向的一端固定连接；在装配状态下，所述第二防护罩（8）套接在所述芯棒（1）上，且所述径向环（802）贴合在所述定子（9）和固定座（4）之间，所述周向环（801）贴合于所述定子（9）前端的内壁上。
7.根据权利要求1所述工装夹具，其特征在于：每一个胀块（301）的前端与该胀块（301）沿周向一侧相邻的胀块（301）的前端固定连接，而后端与该胀块（301）沿周向另一侧相邻的胀块（301）的后端固定连接，即构成的胀套（3）呈折返结构（303）。
8.根据权利要求1或7所述工装夹具，其特征在于：相邻胀块（301）于其间的间隙处粘胶连接。
9.根据权利要求1所述工装夹具，其特征在于：还包括活动设置的定位块（6）；在装配状态下，在所述径向锁紧机构（2）处于收缩状态前，所述定位块（6）的前端面贴合所述固定座（4），所述定位块（6）的后端面贴合所述定子（9）的前端面；当所述径向锁紧机构（2）为收缩状态后，取开定位块（6）。
10.根据权利要求2所述工装夹具，其特征在于：所述避让孔（4012）为一锥孔，该锥孔的前端孔径小于后端孔径。
技术总结