CN101468438B - 一种定位连杆 - Google Patents

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Abstract

一种定位连杆，该定位连杆用于实现夹持有待加工零件的夹具和机床工作台之间的定位连接，所述定位连杆为一体制成且包括第一端部、第二端部和位于该第一端部和第二端部之间的夹持部分，所述定位连杆还包括沿轴向贯穿该定位连杆的中心孔，其中，所述第一端部与所述机床的工作台配合；所述第二端部与所述夹具配合；所述夹持部分具有沿所述定位连杆轴向延伸的至少两个平面，以便于通过该平面夹持所述定位连杆，其中，所述定位连杆由塑胶材料注塑而成。按照本发明所提供的定位连杆，该定位连杆由塑胶材料注塑而成，从而大大降低了该定位连杆的制造成本。

Description

一种定位连杆
技术领域
本发明涉及机械加工领域，更具体地说，涉及一种用于连接夹具和机床工作台的定位连杆。
背景技术
众所周知，在机械加工过程中，需要通过夹具确保被加工零件在加工设备上准确定位和牢固夹持。在过去，对零件进行机械加工之前，要通过机床的夹具将零件装在机床的加工位置(如工作台)上。具体来说，由操作人员调整好该零件相对于机床(尤其是机床的刀具)的准确位置，再利用夹具的夹紧装置将该零件牢固夹持，从而完成零件在机床上的定位和夹紧。该过程一般都由人工操作完成，因而一方面大大延长了完成机械加工的加工时间(因为利用夹具将零件安装在机床上的时间占据了整个作业时间的大部分)，从而降低了生产率，另一方面，由于零件相对于机床的准确定位需要依赖于作业人员的手工操作，因而该定位精度有限。
而且，零件的机械加工往往需要多步工序，在每步工序中都需要重新将零件装夹一次，不但造成机械加工的生产率较低，而且，由于每次装夹时，零件的定位基准可能发生变化，从而对零件的加工精度造成不利的影响。
因而，随着机械加工过程中自动化程度越来越高，零件的上述装夹过程已不满足尽可能提高生产率的要求，目前在机械加工过程中，要求尽可能地实现零件的快速装夹。
具体为：首先将待加工的零件装夹于单独的夹具上，待加工的零件和夹具组成组合体；然后在各步工序中使该组合体中的夹具与所使用的机床的工作台快速配合。这样，零件在机床中的定位是通过夹具与机床的定位来实现，只要满足零件与夹具的准确定位以及夹具与机床的准确定位，就能够确保零件与机床的准确定位。而夹具和工作台可以通过标准件(如定位孔和定位杆)实现快速定位装夹，因而大大节省了零件的装夹时间，从而提高了生产率。
另外，由于在不同的工序中，零件在该工序中机床的定位是通过夹具与该机床的定位而实现的，不需要将零件从所述组合体中拆卸下来，因而，在零件与夹具一次定位夹紧的情况下，可以实现在多个工序的不同机床中进行多次机械加工。同时，在这个过程中，零件与夹具的定位基准不会发生变化。因而，能在很大程度上提高零件的加工精度。
可见，由零件和夹具组成的组合体与机床的工作台之间的定位配合，直接决定零件的加工精度，具有决定性的影响。在现有的快速装夹过程中，一般通过定位连杆确保夹具与机床的工作台之间的准确定位。
当需要将夹持有待加工零件的夹具在机床的工作台上定位时，该定位连杆的一端与夹具准确配合，另一端与机床工作台准确配合，从而实现该夹具与机床的准确定位，然后再将由待加工零件和夹持该零件的夹具所组成的组合体夹紧。该定位连杆分别与夹具和机床的工作台之间的配合，一般通过定位连杆和定位孔的方式来实现。
图1为一种传统的定位连杆的示意图。定位连杆1包括第一凸缘5和第二凸缘6，这两个凸缘将定位连杆划分为三个部分，即第一端部2、第二端部4和位于该第一端部2和第二端部4之间的夹持部分3，第一端部2和第二端部4分别用于与所述机床的工作台和夹持有零件的夹具配合，而夹持部分3则用于被机械手夹持，从而通过机械手的操作，迅速将夹持有零件的夹具定位，实现快速装夹的作用。为了便于机械手的夹持，夹持部分3在其外圆周上具有至少一对相对的由机械手夹持的平面9以及剩余的圆弧面10。而在第二端部4具有一对相对的定位平面7，该对平面7用于实现该定位连杆的径向定位，要求具有较高的位置精度，在所述一对定位平面7之间为相对的弧面8。
图2为图1中的定位连杆处于工作状态的分解视图。如图2所示，卡盘20紧固定位在机床(未显示)上，夹具50上已经夹持有待加工零件(未显示)，且确保该待加工零件在夹具50上的准确定位。在将夹持有零件的夹具50安装到卡盘20之前，首先将螺栓30、O形环40、定位连杆1以及夹具50装配起来。具体为：O形环40套在定位连杆1的第一端部2上，并位于该第一端部2的台阶部；然后将定位连杆1的第二端部定位设置在夹具50上与该定位连杆1配合的部分中，同时确保该定位连杆1与夹具30的准确定位；然后将螺栓30穿过定位连杆1的中心孔11并与夹具50中的螺纹孔配合，从而实现螺栓30，O形环40、定位连杆1以及夹具50的装配，而且还保证了定位连杆1与夹具50的准确定位。夹具50上已经装有待加工零件，或者在将螺栓30，O形环40、定位连杆1以及夹具50装配完成后，再将待加工零件装到夹具50上。按照上面的过程，螺栓30、O形环40、定位连杆1以及夹具50(夹持有待加工零件)成为准备安装到机床工作台的组件。
当将该组件安装到机床的工作台(如卡盘20)上时，利用机械手抓持定位连杆1的夹持部分3中的两个平面，将该组件插入卡盘20中。然后，卡盘20夹紧定位连杆1的第一端部2以及O形环40，从而实现组件在机床上的快速装夹。
然而，传统的定位连杆1都由金属材料(一般为工具钢)制成，通过机械加工的方法进行加工制造，例如，车削、铣削和磨削等。而且，由于该定位连杆的作用主要是实现夹持有待加工的零件的夹具在机床中的准确定位，因而，该定位连杆的精度要求较高，因而，在机械加工时，对加工精度的要求也较高，从而使加工成本上升。
而且，为了适应于不同规格的零件和机床，定位连杆也具有不同的标准。因此，在实际应用过程中，加工企业需要使用数量众多的定位连杆。然而，由于传统的定位连杆由金属材料制成，并通过机械加工的方法加工而成，可以保证该定位连杆具有相对较高的精度，但是使该定位连杆的制造成本大幅度上升。此外，数量众多的定位连杆对于加工企业来说，也成为不小的经济负担。
因此，需要一种成本相对较低的定位连杆。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的定位连杆成本相对较高的缺陷，而提供一种成本相对较低的定位连杆。
本发明提供了一种定位连杆，该定位连杆用于实现夹持有待加工零件的夹具和机床工作台之间的定位连接，所述定位连杆为一体制成且包括第一端部、第二端部和位于该第一端部和第二端部之间的夹持部分，所述定位连杆还包括沿轴向贯穿该定位连杆的中心孔，其中，所述第一端部与所述机床的工作台配合；所述第二端部通过设置在该第二端部上两个定位平面与所述夹具配合，所述两个定位平面彼此相对且平行；所述夹持部分具有沿所述定位连杆轴向延伸的至少两个平面，以便于通过该平面夹持所述定位连杆，所述定位连杆由塑胶材料注塑而成。
按照本发明所提供的定位连杆，该定位连杆由塑胶材料注塑而成，因而，大大降低了该定位连杆的制造成本。而且，由于该注塑而成的定位连杆同样具有较高的尺寸精度，因而完全能够取代由金属材料通过机械加工而制成的传统定位连杆。
附图说明
图1为传统的定位连杆的示意图；
图2为图1中的定位连杆在工作状态中的分解示意图；
图3为本发明的定位连杆的示意图；
图4为图3的定位连杆的部分截面图；
图5为图3的定位连杆的仰视图。
具体实施方式
下面参考附图对本发明的优选实施方式进行详细地描述。
如图3所示，本发明提供了一种定位连杆，该定位连杆用于实现夹持有待加工零件的夹具(未显示)和机床工作台(未显示)之间的定位连接，所述定位连杆为一体制成且包括第一端部21、第二端部22和位于该第一端部21和第二端部22之间的夹持部分23，所述定位连杆还包括沿轴向贯穿该定位连杆的中心孔24，其中，所述第一端部21与所述机床的工作台配合；所述第二端部22通过设置在该第二端部22上两个定位平面25与所述夹具配合，所述两个定位平面25彼此相对且平行；所述夹持部分23具有沿所述定位连杆轴向延伸的至少两个平面26，以便于通过该平面夹持所述定位连杆，其中，所述定位连杆由塑胶材料注塑而成。
与传统的定位连杆相比，本发明的定位连杆最主要的不同之处在于：本发明的定位连杆由塑胶材料通过注塑而成，而不是由金属材料(如工具钢)通过机械加工而制成。
传统的金属材料在机械加工过程中不可避免地必然会切削一部分材料，从而造成浪费；而注塑工艺中不会造成材料的浪费，基本上成型后的材料量即为注塑中所需的材料量。此外，机械加工过程繁琐，需要多步工序，往往还需要热处理工序，加工成本相对较高。而注塑工艺可以在较短时间内一次成型，一般不需要其他的工序，而且目前注塑工艺完全可以能够使成型的零件具有较高的精度。因而，与传统的定位连杆相比，在具有满足使用要求的定位精度的前提下，本发明所提供的定位连杆显然具有较低的制造成本。
为了确保注塑而成的定位连杆具有足够的机械强度，在优选情况下，选择高强度的塑胶材料通过精密注塑而成，所述塑胶材料可以选择聚碳酸酯与玻纤的复合材料或聚醚酰亚胺中的任意一种，其中，在聚碳酸酯与玻纤的复合材料中，玻纤占该复合材料总重量的10-30％，优选为20％。
根据定位连杆的几何形状，可以由本领域普通技术人员设计出用于注塑成型工艺的注塑模具。而且，由于定位连杆要求具有较高的精度，优选地，所述注塑模具也要求具有较高的精度，从而确保注塑成型的定位连杆具有较高的精确定位作用。
由于制作工艺方法的不同，为了确保本发明的定位连杆在注塑成型过程中具有足够的定位精度，图3中本发明的定位连杆与图1中传统的定位连杆在结构上也有所不同。下面结合图4和图5对此进行详细说明。
如图3所示，本发明的定位连杆包括第一端部21、第二端部22和位于该第一端部21和第二端部22之间的夹持部分23，其中，第一端部21用于与机床的工作台(如图2中的卡盘20)配合，第二端部22用于与夹持有待加工零件的夹具(如图2中的夹具50)配合，而夹持部分23用于由机械手在该夹持部分23夹持定位连杆，从而将该定位连杆装配在机床工作台上。
由于第一端部21用于与机床配合，因而第一端部21在结构上没有太多变化，仅需要所述第一端部21的内径(即中心孔24的尺寸)接近公差的下偏差，且该第一端部21的外径接近公差的上偏差，从而尽可能地使所述第一端部21具有相对稍厚的厚度，从而对整体的结构强度起到加强作用。
如图1所示，传统的定位连杆1的夹持部分3具有用于由机械手夹持的至少两个表面9以及剩余的圆弧面10，其中所述用于夹持的表面9可以通过铣削的方法加工而成。
而对于通过注塑工艺制造的定位连杆而言，由于在注塑形成圆弧面10时，该圆弧面10部分具有的材料较厚，容易发生收缩变形而影响注塑成型的定位连杆的尺寸精度，因而，在优选情况下，将传统的定位连杆1的夹持部分3中具有的圆弧面注塑为都平面。这样，在本发明的定位连杆中，夹持部分23沿该定位连杆的圆周具有四个平面26。也就是说，沿所述夹持部分23的圆周方向具有依次连接的四个平面。同时，为了保持四个平面的均匀分布，优选地，所述四个平面尺寸相同，从而确保在注塑过程中保证该夹持部分23具有较高的尺寸精度。
为了加强夹持部分23的结构强度，优选地，在所述四个平面中的一个平面27上设置有沿轴向延伸的加强筋31。而且，在注塑过程中，注塑模具中形成该加强筋31的位置还可以作为流道，以利于注塑工艺的进行，保证注塑过程中材料的均匀分布。
第二端部22与图1中传统的定位连杆的第二端部4在结构上也有所不同。如图3和图5所示，第二端部22具有两个定位平面25，第二端部22通过该两个定位平面25与所述夹具配合，并通过定位平面25实现定位连杆与所述夹具的准确定位。所述两个定位平面25彼此相对且平行。
此外，第二端部22还包括位于两个定位平面25之间的一对弧面28，而且第二端部22还具有分别从所述一对弧面28内凹且沿轴向延伸的一对凹槽29，所述一对凹槽29之间具有肋33。具体地说，第二端部22具有一对相对的弧面28，在每个弧面28上，第二端部22还具有一对从该弧面28向内凹陷的凹槽29，该凹槽29沿定位连杆的轴向延伸。因而，所述第二端部22总共具有四个凹槽29。
由于本发明所提供的定位连杆同样具有较高精度的定位平面25，因而本发明的定位连杆具有较高的定位精度，满足实际应用场合的需要。之所以在定位平面25之间的弧面处，形成内凹的凹槽29，是因为：通过设置所述凹槽29，可以减小弧面28部位处注塑成型后材料的厚度，这样，在注塑过程中可以避免由于厚度较大而使收缩变形过大的缺陷，从而保证第二端部22的定位平面25具有较高的尺寸精度和定位精度。
由于定位连杆除了具有定位的作用之外，还需要用于连接，因而需要具有足够的结构强度。因此，为了避免凹槽29的存在对于定位连杆的整体强度，尤其是对于第二端部22的结构强度造成不利影响，优选地，在所述一对弧面28中的任意一个上形成一对凹槽29之间，都设置有肋33，如图4和图5所示。
为了尽量保证肋33分布的均匀，从而有利于注塑成型过程中材料分布的均匀性，优选地，所述肋33位于所述两个定位平面25之间的中间位置。也就是说，所述两个定位平面25相对于肋33所在的位置对称。
在第二端部22处，一方面为了防止该第二端部22的材料厚度过大以保证注塑工艺的精度，需要所述凹槽29的尺寸尽量较大。而另一方面，还要保证第二端部22具有足够的结构强度，需要对凹槽29的尺寸加以限制。因而，为了在上述两个方面获得平衡，从而具有最佳的结构，在优选情况下，所述肋33的厚度小于所述凹槽29与距离该凹槽较近的定位平面之间的厚度。具体地说，如图5所示，肋33的厚度为L1，凹槽29与距离该凹槽较近的定位平面之间的厚度为L2，其中，L1＜L2。
在第二端部22，定位平面25为沿定位连杆轴向延伸的平面，自然，距离中心轴线(该中心轴线也即中心孔24的中心轴线)越近的部分，该部分的表面与中心孔24表面之间的距离越小。也就是说，定位平面25距离中心轴线越近的位置上，该位置的壁厚(该点与中心孔24的表面之间的厚度)也越小。
然而，这种厚度的不均匀性会影响注塑工艺成型过程中材料收缩成型的一致性，从而影响注塑成型的产品的尺寸精度。因而，在优选情况下，为了克服上述厚度的不均匀性，第二端部22还包括分别从所述一对定位平面25向外凸出的突出部32，该突出部32的外表面与所述中心孔24的表面之间的距离相等。
如图5所示，突出部32的外表面与中心孔24具有相同的中心轴线，形成环状部分。因而，与中心孔24的表面之间具有相同的厚度，从而有利于注塑过程中该部分材料的成型，保证注塑成型的产品具有较高的尺寸精度。
同样为了尽可能地确保第二端部壁厚的均匀性，在优选情况下，所述凹槽29的底表面34与中心孔24的表面之间的距离，等于突出部32的外表面与中心孔24的表面之间的距离。换句话说，凹槽29的底表面与突出部32的外表面位于同一圆柱表面上，该圆柱表面的中心轴线即为所述定位连杆的中心轴线。
上述关于夹持部分23以及第二端部22的结构上的变化，一般都是为了在保证定位连杆具有足够的结构强度的前提下，尽可能地有利于通过注塑成型工艺制作本发明所提供的定位连杆，从而使该定位连杆既能满足强度上面的要求，也能满足具有较高定位精度的要求。
通过以上描述可知，本发明所提供的定位连杆具有较高的结构强度和定位精度，完全可以代替由金属材料通过机械加工方式制成的传统定位连杆。而且通过利用塑胶材料注塑而成，大大降低了定位连杆的制作成本。

Claims (8)

1.一种定位连杆，其特征在于，该定位连杆用于实现夹持有待加工零件的夹具和机床工作台之间的定位连接，所述定位连杆为一体制成且包括第一端部(21)、第二端部(22)和位于该第一端部(21)和第二端部(22)之间的夹持部分(23)，所述定位连杆还包括沿轴向贯穿该定位连杆的中心孔(24)，其中：
所述第一端部(21)与所述机床工作台配合；
所述第二端部(22)通过设置在该第二端部(22)上两个定位平面(25)与所述夹具配合，所述两个定位平面彼此相对且平行；
所述夹持部分(23)具有沿所述定位连杆轴向延伸的至少两个平面(26)，以便于通过该平面夹持所述定位连杆，
所述定位连杆由塑胶材料注塑而成。
2.根据权利要求1所述的定位连杆，其中，所述塑胶材料为聚碳酸酯与玻纤的复合材料或聚醚酰亚胺，在所述复合材料中，玻纤占该复合材料总重量的20％。
3.根据权利要求1所述的定位连杆，其中，所述夹持部分(23)沿该定位连杆的圆周具有四个平面，该四个平面依次连接且具有相同的尺寸，在其中的一个平面(27)上设置有沿轴向延伸的加强筋(31)。
4.根据权利要求1所述的定位连杆，其中，所述第二端部(22)还包括位于所述两个定位平面(25)之间的一对弧面(28)，所述第二端部(22)具有分别从所述一对弧面(28)内凹且沿轴向延伸的一对凹槽(29)，所述一对凹槽(29)之间具有肋(33)。
5.根据权利要求4所述的定位连杆，其中，所述肋(33)位于所述两个定位平面(25)之间的中间位置。
6.根据权利要求5所述的定位连杆，其中，所述肋(33)的厚度小于所述凹槽(29)与距离该凹槽较近的所述定位平面(25)之间的厚度。
7.根据权利要求4所述的定位连杆，其中，所述第二端部(22)还包括分别从所述两个定位平面(25)向外凸出的突出部(32)，该突出部(32)的外表面与所述中心孔(24)的表面之间的距离均匀一致。
8.根据权利要求7所述的定位连杆，其中，所述凹槽(29)的底表面与所述中心孔(24)的表面之间的距离等于所述突出部(32)的外表面与所述中心孔(24)的表面之间的距离。
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