CN102581658B - 真空夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空夹具，将真空发生器和夹持装置合为一体，夹持工件时不需另外提供真空源，可以直接装夹带有曲面形状的箱体。本发明有基座、支撑杆、密封唇、抽真空杆，液压座和液压调节杆；基座一端面有基座真空室、与其相邻的基座端面上分布若干支撑杆基孔，且前后贯穿基座，基座内部有基座气道，并分别连通各个支撑杆基孔，支撑杆内部有通气孔，该基座气道、通气孔、密封唇、基座真空室和抽真空杆形成一真空腔；液压座由液压油腔、液压调节杆室和注油口堵头构成。本夹具通用性强，可以固定在各种类型的机床上；不需要专门的真空吸盘供气装置，结构简单灵活；除了加工各种平面箱体零件外，还能加工各种曲面箱体零件。

Description

真空夹具

技术领域

本发明涉及一种固持工件的夹具，尤其涉及一种不需要专门的真空吸盘供气装置的真空夹具。

背景技术

随着产品性能的进一步提高，原来在航空、航天领域大量使用的薄壁曲面零件已经广泛出现在民用工业品领域。薄壁曲面箱体零件符合产品“轻、薄、小”的发展趋势，最大限度地避免了铸造件、焊接件的气孔、裂纹等内在缺陷。但是薄壁曲面零件刚度低，表面千变万化不规则，装夹非常困难，在切削力、切削热、切削振颤等因素影响下，极易发生装夹变形和加工变形，不易控制加工精度和提高加工效率。

为解决上述传统夹具中存在的问题，业者便使用真空夹具来代替传统夹具对这些薄件进行固定。虽然这里习惯地使用术语“真空”，实际情况是理想的真空从未达到过，更为常见的情况是真空度平均压力约为0.1Pa。

申请号为201020150937.4的专利公开了一种真空夹具，该真空夹具包括一承载基台，所述承载基台上表面设置有至少一吸盘，所述吸盘通过一真空开关连接有真空发生器，所述真空发生器与气动过滤器连通。该真空夹具比较适用于夹持轻薄的塑料板。

授权公告号为CN1296261C的专利公开了一种真空夹具，该真空夹具包括基板、吸盘装置及支撑柱。其中该基板上设置有螺纹孔，该吸盘装置包括导气管及其连接在导气管一端的吸盘，该支撑柱包括用于支撑工件的支撑头部，该吸盘装置和支撑柱上均设有螺纹，通过螺纹配合可安装该吸盘装置和支撑柱在所述螺纹孔中，该吸盘装置和支撑柱相对于基板的高度可以分别调节，用来夹持曲面形状的薄件。但该装置需要另外配置一个真空发生器来提供真空度。

发明内容

本发明提供了一种真空夹具，将真空发生器和夹持装置合为一体，夹持工件时不需另外提供真空源，可以直接装夹带有曲面形状的箱体表面。

为实现上述目的，本发明提供的真空夹具，包括基座、支撑杆、密封唇、抽真空杆，液压座和液压调节杆；基座一端面上有基座真空室、与基座真空室所在端面相邻的基座端面上分布若干个支撑杆基孔，该支撑杆基孔前后贯穿基座，支撑杆与支撑杆基孔整体滑动配合；密封唇位于支撑杆头部，由柔性材料制成；基座内部有基座气道，并分别连通各个支撑杆基孔，支撑杆内部有通气孔，该基座气道、通气孔、密封唇、基座真空室和抽真空杆形成一真空腔；液压座由液压油腔、液压调节杆室和注油口堵头构成，液压座通过液压油腔的端面和支撑杆基孔的端面密封连接，液压调节杆室内腔有螺纹孔来实现与液压调节杆的螺纹连接。

进一步地，上述支撑杆头部加工成球形，球形头部的中心设有纵向通气孔，支撑杆滑动过程中与基座气道的接触段直径稍小，与支撑杆基孔一起构成一段环形通气槽区，环形通气槽区两端的支撑杆上分别设有气体密封圈，支撑杆侧面处于环形通气槽区的中部处设有横向通气孔，横向通气孔与纵向通气孔相贯通，支撑杆的尾部设有液压密封圈。

进一步地，上述抽真空杆上设有气体密封圈以保证在与基座真空室螺纹连接运动时基座真空室内腔的气体密封，基座真空室内腔有螺纹孔来实现与抽真空杆的螺纹连接。

 进一步地，上述液压调节杆上设有液压油密封圈以保证在与液压调节杆室螺纹连接运动时液压调节杆室内腔液压油的密封性。

更进一步地，上述密封唇头部为人字形结构，外翻的为外密封唇，内翻的为内密封唇，密封唇离支撑杆的头部要长出一定的距离。

上述基座底部两端设置一对导块。

上述支撑杆头部球形端上开设一个端面通气槽。

上述支撑杆的尾部端面上设置一隔离凸台。

本发明与现有技术相比有如下优点：夹具通用性强，可以固定在各种类型的机床上；不需要专门的真空吸盘供气装置，结构简单灵活；除了加工各种平面箱体零件外，还能加工各种曲面箱体零件。

附图说明

图1为真空夹具整体外观示意图。

图2为基座整体外观图。

图3为基座轴向平面剖视图。

图4为支撑杆轴向剖面图。

图5为支撑杆2的头部立体示意图。

图6为密封唇结构示意图。

图7为液压座整体外观示意图。

图8为夹具工作示意图。

图9为初始状态支撑杆位置示意图。

其中：1 基座，2 支撑杆，2-1 端面通气槽，3 密封唇，4 导块，5 基座真空室，6 抽真空杆，7 注油口堵头，8 液压座，8-1 液压油腔，8-2液压调节杆室，9 液压调节杆，10支撑杆基孔，11 基座气道，12 纵向通气孔，13 环形通气槽区，14 气体密封圈，15 液压密封圈，16 隔离凸台，17 横向通气孔，18 外密封唇，19 内密封唇，20 箱体。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，结合附图对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供的真空夹具，包括基座1，支撑杆2，密封唇3，抽真空杆6，液压座8，液压调节杆9.（如图1）；基座1一端有基座真空室5、与所述基座真空室所在端面相邻的基座端面上分布若干个支撑杆基孔10，其中基座真空室5内腔有螺纹孔来实现与抽真空杆6的螺纹连接，抽真空杆6上设有气体密封圈以保证在与基座真空室5螺纹连接运动时与基座真空室5内腔的气体密封。支撑杆基孔10前后贯穿基座1，基座1内部有基座气道11，基座气道11与基座真空室5连通，并分别连通各个支撑杆基孔10（见图2和图3）；支撑杆2与基座1上的支撑杆基孔10整体滑动配合，支撑杆2头部可以加工成球形，球形端面的中心设有纵向通气孔12，支撑杆2滑动过程中与基座气道11的接触区直径稍小，以便与支撑杆基孔10一起构成一段环形通气槽区13，环形通气槽区13两端的支撑杆2上分别设有气体密封圈14，支撑杆2侧面处于环形通气槽区13的中部处设有横向通气孔17，横向通气孔17与纵向通气孔12相贯通；支撑杆2的尾部有液压密封圈15，防止液压油腔8-1内的液压油流入到支撑杆基孔10内（如图4）；密封唇3由柔性材料制成，固定在支撑杆2头部起气体密封作用，密封唇3头部为人字形结构，外翻的为外密封唇18，内翻的为内密封唇19，密封唇3离支撑杆2的头部要长出一定的距离（见图6）。液压座8由液压油腔8-1、液压调节杆室8-2和注油口堵头7构成，液压座8通过液压油腔8-1的端面侧和基座1上的支撑杆基孔10的端面侧密封连接，液压调节杆室8-2内腔有螺纹孔来实现与液压调节杆9的螺纹连接（见图7）。液压调节杆9上设有液压油密封圈以保证在与液压调节杆室8-2螺纹连接运动时液压调节杆室8-2内腔液压油的密封性。

 初始状态时，抽真空杆6上的螺纹全部旋入与基座真空室5的螺纹孔内，液压调节杆9的螺纹大部分裸露在液压调节杆室8-2的螺纹孔外（见图8）。所有支撑杆2的尾部端都延伸到液压油腔8-1内（图9）。

工作状态时，拧开注油口堵头7向液压油腔8-1内注入液压油，直到液压油注满液压调节杆室8-2和液压油腔8-1；向箱体20方向移动基座1，此时某个或者某几个支撑杆2上的外密封唇18和内密封唇19与箱体20上曲面接触，由于密封唇3离支撑杆2的头部要长出一定的距离且由柔性材料制成，因此密封唇3会随着曲面的形状产生空间扭曲和变形，外密封唇18和内密封唇19会贴在箱体20的曲面上，随着基座1的继续移动，大部分支撑杆2的前部球形端与与箱体20上曲面的某个部位点线接触，然后将基座1固定在工作台上，开始旋转调节液压调节杆9上的螺纹，支撑杆2在液压油的压力作用下沿着支撑杆基孔10滑动，直到所有的支撑杆2的头部都与箱体1上曲面的不同部位点线接触，密封唇3上的外密封唇18和内密封唇19贴在箱体20的曲面上为止。因为外密封唇18和内密封唇19是由很薄的柔性材料制成，变形性能很好，因此密封唇3与箱体20上的曲面接触缝隙不大，此时箱体20曲面、密封唇3，纵向通气孔12、横向通气孔17、环形通气槽区13、气体密封圈14，基座气道11，基座真空室5和带有气体密封圈的抽真空杆6形成一近似的密闭空间，然后旋转抽真空杆6使其向离开基座真空室5的方向运动，这时密闭空间体积变大形成负压，使得外密封唇18和内密封唇19在大气压力下进一步变形紧紧贴合在曲面上构成一密闭空间，密闭空间真空度和抽真空杆6移动距离成正比。此时箱体20侧面在真空吸力下与支撑杆2的前端面紧密接触，完成夹紧过程。

当箱体20加工完毕需要拆缷时，首先旋转抽真空杆6使得抽真空杆6向基座真空室5的方向运动，此时密闭空间体积变小，负压也随之慢慢恢复。然后旋转液压调节杆9上的螺纹使得液压调节杆9向离开箱体20的方向运动，此时相当于在液压油腔8-1内形成一定的负压，支撑杆2在大气压的作用下开始复位。为进一步增加复位动作的可靠性，可以在用一平板沿支撑杆2的轴向平推，同时旋转液压调节杆9使得液压调节杆9向离开箱体20的方向运动，因此支撑杆2能在平板和大气压力的联合作用下移动实现可靠的复位。

上述工作状态过程中，基座1固定在工作台之前向箱体20方向移动时，为保证移动方向的科学性，可以在基座1底部两端边界上设置一对导块4（如图1和图8），使其沿着工作台上的导轨运动；为了防止支撑杆2头部球形端面的中心与箱体20的曲面贴合非常好的时候影响抽真空的效果，在支撑杆2头部球形端上开设一个端面通气槽2-1（如图5所示）。

当箱体20加工完毕支撑杆2在复位过程中，为避免支撑杆2与液压油腔8-1的底面碰撞损害支撑杆2的尾部端面，可以在支撑杆2的尾部端面上设置一个隔离凸台16（如图4）。

上述方案中，尽管密封唇3上的外密封唇18和内密封唇19贴在箱体20的曲面上，但接触的是曲面仍会导致接触缝隙的存在，对策是减小支撑杆2的直径的同时增加数量，而且由于支撑杆2与曲面是点线接触也需要增加支撑点的数量。

Claims (3)

1.一种真空夹具，其特征在于，包括基座、支撑杆、密封唇、抽真空杆，液压座和液压调节杆；所述基座一端面上有基座真空室、与所述基座真空室所在端面相邻的基座端面上分布若干个支撑杆基孔，该支撑杆基孔前后贯穿基座，所述支撑杆与支撑杆基孔整体滑动配合；所述密封唇位于支撑杆头部，由柔性材料制成；所述基座内部有基座气道，并分别连通各个支撑杆基孔，支撑杆内部有通气孔，该基座气道、通气孔、密封唇、基座真空室和抽真空杆形成一真空腔；所述液压座由液压油腔、液压调节杆室和注油口堵头构成，液压座通过液压油腔的端面和支撑杆基孔的端面密封连接，液压调节杆室内腔有螺纹孔来实现与液压调节杆的螺纹连接；所述密封唇头部为人字形结构，外翻的为外密封唇，内翻的为内密封唇，所述密封唇离所述支撑杆的头部要长出一定的距离；所述基座底部两端设置一对导块；所述支撑杆的尾部端面上设置一隔离凸台；所述支撑杆头部加工成球形，球形头部的中心设有纵向通气孔，所述支撑杆滑动过程中与所述基座气道的接触段直径稍小，与所述支撑杆基孔一起构成一段环形通气槽区，所述环形通气槽区两端的支撑杆上分别设有气体密封圈，所述支撑杆侧面处于所述环形通气槽区的中部处设有横向通气孔，所述横向通气孔与所述纵向通气孔相贯通，所述支撑杆的尾部设有液压密封圈；所述支撑杆头部球形端上开设一个端面通气槽。

2.如权利要求1所述的真空夹具，其特征在于，所述抽真空杆上设有气体密封圈以保证在与所述基座真空室螺纹连接运动时所述基座真空室内腔的气体密封，所述基座真空室内腔有螺纹孔来实现与所述抽真空杆的螺纹连接。

3.如权利要求1所述的真空夹具，其特征在于，所述液压调节杆上设有液压油密封圈以保证在与所述液压调节杆室螺纹连接运动时所述液压调节杆室内腔液压油的密封性。