CN102765002B - 用于具有回转凸台和/或孔的工件的自动定心夹具 - Google Patents

用于具有回转凸台和/或孔的工件的自动定心夹具 Download PDF

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姜昕亚
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邵新宇
崔海斌
喻道远
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龚文明
周伯华
张三强
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江苏高精机电装备有限公司
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Abstract

本发明公开了一种自动定心夹具,包括:底盘,其上设置有沿径向均匀布置的多个导轨,每个所述导轨上可滑动地设置有一自动定心滑块;至少一个内部夹紧装置,每个所述内部夹紧装置固定安装在一个所述自动定心滑块上,以用于从工件内孔夹紧工件或者用于从回转凸台外轮廓抵接工件实现工件定心;至少一个外部夹具装置,沿径向安装在所述底盘上,用于从工件的回转凸台的外轮廓夹紧工件;定心驱动装置,其用于驱动所述自动定心滑块在所述导轨上滑动,使得所述内部夹紧装置适应不同的内孔孔径,实现对工件的夹紧。本发明可以大幅减低具有回转凸台或内孔工件的定心和锁紧的工作量和时间,定心准确,锁紧可靠。

Description

用于具有回转凸台和/或孔的工件的自动定心夹具
技术领域
[0001] 本发明涉及机械切削加工中的夹具领域,具体是一种针对带有回转凸台或回转孔 的零件的自动定心和锁紧的夹具。
背景技术:
[0002] 在机械切削加工中,为保证工件的加工精度,加工机床和工件之间要有准确的定 位,即对工件的精确夹紧定位是保证加工精度的重要因素。特别是对于具有回转凸台和/ 或回转孔的零件,如大型回转体零件等,通常在加工中需要进行轴心定位,而且要进行多次 装夹定位,这类零件的装夹夹具的选择非常重要。
[0003]目前,现场加工机床和大型零件之间的定位并未有专门的夹具,一般是机床上自 带的夹具,装夹时要连同机床一并安放在大型零件上,在调整定位时要移动机床,定位安装 费时费力,且影响定位精度。
[0004] 专利文献CN101972943A公开了一种回转体零件的车工定位夹具,其包括定位体 和螺纹环,定位体为圆柱体,定位端外表面车制外螺纹,螺纹环为内径与定位体外径相同的 圆环,内表面具有与定位体外螺纹相配合的内螺纹,定位时定位体的一端夹在机床上,定位 端与零件紧密接触,且定位体与零件均通过外表面的外螺纹与螺纹环的内螺纹紧密配合, 克服了传统加工径向受力导致工件变形的不良影响,能保证零件的平面度和平行度,在螺 纹环旋紧的同时能自动找正定位,操作方便,减少人为操作误差。但是,这种定位夹具需要 在装夹前对待装夹的工件进行车螺纹加工,以将定位件在工件上固定,工序复杂。该夹具只 正针对一种类型的工件进行定位夹紧,不能根据工件的孔径或直径大小进行调整,不同尺 寸大小或形状的工件需要配备不同的夹具,灵活性差。另外,这种夹具难以保证对具有回转 凸台或孔的工件的准确定心。
发明内容
[0005] 针对现有技术中存在的问题,本发明提出了一种定心准确、锁紧可靠、装夹简便灵 活的自动定心夹具,用于对具有回转凸台和/或内孔的工件的定心夹紧。
[0006] 实现本发明目的的自动定心夹具,包括:
[0007] -种自动定心夹具,用于对具有回转凸台和/或内孔的工件的定心夹紧,其特征 在于,该夹具包括:
[0008] 底盘,其上设置有沿径向均匀布置的多个导轨,每个所述导轨上可滑动地设置有 一自动定心滑块;
[0009] 至少一个内部夹紧装置,每个所述内部夹紧装置固定安装在一个所述自动定心滑 块上,以用于从工件内孔夹紧工件或者用于从回转凸台外轮廓抵接工件实现工件定心;
[0010] 至少一个外部夹具装置,沿径向安装在所述底盘上,用于从工件的回转凸台的外 轮廓夹紧工件;
[0011] 定心驱动装置,其用于驱动所述自动定心滑块在所述导轨上滑动,使得所述内部 夹紧装置适应不同的内孔孔径,实现对工件的夹紧。
[0012] 作为本发明的改进,所述的定心驱动装置包括:
[0013] 驱动壳体,其罩在所述底盘中心,内部具有空腔;
[0014] 主轴,其一端伸入驱动壳体内部空腔中,该端部固定连接有主动齿轮,另一端通过 驱动壳体上的开口伸出并与外部驱动装置连接,用于驱动所述主动齿轮旋转;
[0015] 丝杠,其一端伸入驱动壳体内部空腔中,该端部固定连接有与所述主动齿轮啮合 的从动齿轮,另一端通过驱动壳体上的开口伸出并与所述自动定心滑块可相对运动地连 接;
[0016] 所述主轴带动所述主动齿轮转动,驱动与其啮合的从动齿轮转动,进而通过所述 丝杆驱动所述自动定心滑块相对该丝杠在所述导轨上运动。
[0017] 作为本发明的改进,所述内部夹紧装置固定设置在所述自动定心滑块端部,其包 括夹钳和驱动该夹钳上下运动的气缸组件,在所述自动定心滑块定位后,通过气缸组件驱 动所述夹钳穿过工件内孔后夹紧工件端面,实现从工件内孔夹紧回转体。
[0018] 作为本发明的改进,所述的外部夹具装置包括:
[0019] 支撑板,其固定设置在所述底盘上;
[0020] 气缸动力装置,固定设置在所述支撑板上,用于提供夹紧的动力;
[0021] 夹紧块,其呈杆状,一端与所述气缸动力装置固定连接,另一端为自由端,用于与 工件的回转凸台的外轮廓抵接,且该夹紧块的中部可转动地铰接支撑在所述支撑板上;在 所述气缸动力装置的作用下,所述夹紧块一端被推动,该夹紧块其绕中部转动,从而推动其 另一端压紧工件外轮廓。
[0022] 作为本发明的改进,所述支撑板上开有腰型槽,通过螺栓穿过所述腰型槽将所述 外部夹具装置固定在所述底盘上。
[0023] 作为本发明的改进,在从工件内孔夹紧工件时,所述外部夹具装置可从底盘上拆 卸。
[0024] 作为本发明的改进,所述工件内孔优选为通孔。
[0025] 本发明中的丝杠与自动定心滑块中心的旋合螺母实现丝杠副连接,自动定心滑块 通过两侧安装的滑块与底盘上的导轨形成导轨副,当主轴带动主动锥齿轮旋转时,主动锥 齿轮将动力传给从动锥齿轮,从动锥齿轮与丝杠固定连接,从而丝杠驱动自动定心滑块在 矩形导轨内运动。内部夹紧装置由夹紧块和两个气缸组成,两个气缸内置在自动定心滑块 中。外部夹紧装置包括支撑板、气缸动力装置、夹紧块,外部夹紧装置通过支撑板上的腰槽 和底盘上均布的螺钉组与底盘连接,连接可移动、可拆卸。定位驱动可由手动驱动也可外联 电机驱动,夹紧装置动力由外部气压机提供。
[0026] 本发明中的底盘优选呈圆形,中心开有圆形凹槽,导轨均匀分布在底盘上,三个导 轨之间夹角为120度,自动定心滑块安装在导轨上,圆形凹槽用于为定心驱动装置的安装 提供空间,要求定心驱动装置与底盘同轴安装,圆形盘上均布与导轨夹角60度的螺钉组, 螺钉组与外部夹紧装置的支撑板上开的一对腰槽连接,实现底盘与外部夹紧装置的可动连 接。
[0027] 本发明中的定心驱动装置的主轴通过一对深沟球轴承安装在驱动缸盖上,与驱动 缸缸盖同轴安装,主动锥齿轮安装在主轴下端,从动锥齿轮与丝杠一端相连,3根丝杠通过 轴承均布安装在驱动缸缸体圆柱上3个孔内,丝杠另一端与互呈120°角的3个自动定心滑 块中心的丝杠螺母相连。定心驱动装置将主轴的转动转化为定心滑块沿导轨的直线运动, 当主轴转动时,带动主动锥齿轮转动,从而使3个均布的尺寸相同的从动锥齿轮同时转动, 带动3根均布的丝杠转动,通过滚珠丝杠副和直线导轨副转化为自动定心滑块沿导轨方向 的直线运动,因 3个从动锥齿轮尺寸相同、3根丝杠相同,且相互呈120°角,所以3个自动 定心滑块实现同步运动,且运动量相等,从而实现自动定心。
[0028] 本发明中的自动定心滑块上下为平面,安装在矩形导轨上,前后位圆弧面,中心有 丝杠螺纹孔,丝杠孔两边有气缸。滑块内圆弧面用于与零件外圆柱面接触实现定位,定位时 先将滑块调到最外端,将夹具安放在零件表面,再通过转动主轴使自动定心滑块向内移动, 使3个自动定心滑块内圆弧面与零件外圆柱面充分接触实现定心,滑块内圆弧面曲率半径 大于最大装夹外圆柱面半径。滑块外圆弧面用于与零件内圆柱面接触,实现通过内圆柱面 的定位,先将自动定心滑块调到最内,内部夹紧装置松开,将夹具安放在零件表面,通过转 动主轴使自动定心滑块向外运动,至3个自动定心滑块外圆弧面都与零件内圆柱面充分接 触实现定心,自动定心滑块外圆弧面的曲率半径小于最小装夹内圆柱面半径。丝杠孔用于 安装与定心驱动装置的丝杠相匹配的旋合螺母,气缸用于连接活塞内部夹紧装置,通过内 部气压变化实现零件的夹紧与松开。
[0029] 本发明中的内部夹紧装置通过活塞与自动定心滑块的气缸相连,通过气缸气压改 变,使活塞上下移动,实现零件的夹紧。通过零件内孔壁定心时,要先将内部夹紧装置松开, 在最下端的位置,后安放在零件表面,待定心结束后再通过气缸进行夹紧,通过零件外圆柱 面的定心和装夹不必使用内部夹紧装置,处在松开的状态即可。
[0030] 本发明中的外部夹紧装置在装夹前,将外部夹紧装置调至最外端,在通过零件外 圆柱面定心后,启动气缸,将活塞杆向外顶出,夹紧块上端被顶出,通过连接在支撑板上的 部分,形成杠杆,使夹紧块下端向内夹紧零件外圆柱面。
[0031] 本发明的夹具可以大幅减低回转体零件的定心和锁紧的工作量和时间,特别适用 于大型回转体零件的现场切削加工、修复专机或者测量装备的装夹,并且定心准确,锁紧可 A+^. Ο
附图说明
[0032] 图1为本实施例的自动定心夹具的主视图;
[0033] 图2为本实施例的自动定心夹具的俯视图;
[0034] 图3为本实施例的自动定心夹具的部分剖视图;
[0035] 图4为本实施例的自动定心夹具的外部夹紧装置俯视图;
[0036] 图5为本实施例的自动定心夹具夹紧零件内圆柱面示意图;
[0037] 图6为本发明型零件圆柱面自动定心夹具的零件外圆柱面定位示意图;
[0038] 图7为本发明型零件圆柱面自动定心夹具的零件外圆柱面夹紧示意图。
[0039] 图中:1.底盘、2.导轨、3.自动定心滑块、4.滑块、5.内部夹紧装置、6.滚珠丝 杠副、7.驱动缸缸盖、8.主轴、9.深沟球轴承、10.支撑板、11.气缸动力装置、12.夹紧块、 13.主动锥齿轮、14.从锥小齿轮、15.凸台、16.螺钉组。
具体实施方式
[0040] 下面参照附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
[0041] 本实施例中以一带圆柱凸台和圆形通孔的工件为例进行示例说明,该工件其即可 以从通孔内部进行内部夹紧,也可以从圆柱凸台的外轮廓进行定心夹紧。但是,本发明不 限于上述工件,也可以为其他类型,只要具有回转凸台或内孔(如回转内孔,优选是通孔)即 可。
[0042] 如图1-3,本实施例中的自动定心夹具包括底盘1、导轨2,定心驱动装置、自动定 心滑3块、内部夹紧装置以及外部夹紧装置。
[0043] 导轨2为多组,径向均匀分布安装在底盘1上,本实施例中选用的是3组导轨2,呈 120°的间隔径向均匀布置在底盘1上。
[0044] 底盘1上还均布优选的三组螺钉组16及优选的六个凸台15,其中凸台15用于将 零件与机床相连接。
[0045] 定心驱动装置包括驱动缸缸盖7 (即驱动壳体)、主轴8、深沟球轴承9、主动锥齿轮 13、从动锥齿轮14和丝杠 6。
[0046] 驱动缸缸盖7罩在所述底盘1中心,内部具有空腔,壳体上表面和其中一个侧面上 开有安装孔,孔中设置有深沟球轴承9,每个安装孔中设置的深沟球轴承9优选为一对。主 轴8 -端穿过上表面上的安装孔后伸入驱动壳体7内部空腔中,主动齿轮13容置于壳体空 腔中,并与主轴8端部固定连接,主轴8的转动驱动该主动齿轮13转动,主轴8通过深沟球 轴承9支撑旋转。驱动壳体7内部空腔中还容置有从动齿轮14,其与主动齿轮13啮合并随 主动齿轮13的转动而转动。丝杠 6 -端通过侧面上的安装孔伸入驱动壳体7内部空腔中, 其该丝杠 6端部与从动齿轮14固定连接,从动齿轮14的转动带动丝杠 6转动,丝杠 6另一 端穿过壳体7上的孔后沿导轨2延伸,丝杠 6通过深沟球轴承9支撑旋转。
[0047] 本实施例中主动齿轮13和从动齿轮14可优选为锥齿轮,两者轴线垂直,主轴8与 丝杠 6的轴线也相互垂直。
[0048]自动定心滑块3安装在导轨2上,并且与丝杠 6螺纹连接。丝杠转动时,驱动自动 定心滑块3相对丝杠 6在导轨2上直线移动。
[0049]自动定心滑块3穿过底盘1,在位于底盘1的另一侧面上的滑块3的下部C固定安 装有内部夹紧装置5,其包括有夹钳和驱动机构,夹钳用于夹紧圆柱体,驱动机构一般为气 缸,也可以为其他动力装置,其用于驱动夹钳运动,以夹紧圆柱体端面。
[0050] 当主轴8的转动时,主动锥齿轮13转动,带动三个从动锥齿轮14,从动锥齿轮的转 动带动丝杠 6转动,丝杠 6的转动通过滚珠丝杠副的传递转换为自动定心滑块3的直线运 动,自动定心滑块3上的滑块4与导轨2配合,使自动定心滑块3的直线移动沿导轨方向, 因三个从动小齿轮14呈120°角均布,三个均布的自动对心滑块3的运动量是相等的,在调 节定位尺寸的过程中零件圆柱面的中心轴线跟夹具的中心轴线是对齐的,从而达到不同尺 寸零件的自动定心。
[0051]自动定心滑块3上下面为平面,安装在矩形导轨上,前后为圆弧面,中心有丝杠螺 纹孔。滑块3内圆弧面用于与零件外圆柱面接触实现定位,定位时先将滑块调到最外端,将 夹具安放在零件表面,再通过转动主轴8使自动定心滑块3向内移动,使自动定心滑块3内 圆弧面与零件外圆柱面充分接触实现定心,滑块3内圆弧面曲率半径大于最大装夹外圆柱 面半径。滑块3外圆弧面用于与零件内圆柱面接触,实现通过内圆柱面的定位,先将自动定 心滑块调到最内,内部夹紧装置松开,将夹具安放在零件表面,通过转动主轴使自动定心滑 块向外运动,至自动定心滑块3外圆弧面都与零件内圆柱面充分接触实现定心,自动定心 滑块3外圆弧面的曲率半径小于最小装夹内圆柱面半径。
[0052] 如图4,外部夹紧装置用于对回转体的外轮廓进行夹紧紧固,其包括支撑板10、气 缸动力装置11和夹紧块12。支撑板10上开有腰槽,螺钉组16穿过腰槽后将支撑板10固 定于底盘1上。气缸动力装置11固定设置在支撑板10上,夹紧块12呈杆状,其一端与气 缸动力装置11固定连接,另一端为自由端,用于抵接与工件的外轮廓上,夹紧块12的中部 可转动地铰接在支撑板10上,在气缸动力装置11的作用下,推动夹紧块12是其绕中部转 动,从而推动另一端压紧工件外轮廓。
[0053] 外部夹紧装置为可拆卸装置,用于夹紧零件外圆柱面,当通过内圆柱面夹紧时,该 装置不安装。该外部夹紧装置通过气缸内气压的变化带动夹紧块上部向内、向外运动,通过 夹紧块中部与支撑板端部的可转动连接(如图3右边部分所示),使夹紧块下部往与上部相 反的运动放下运动,从而实现对零件外圆柱面的夹紧和松开。
[0054] 该夹具需外联气压机,装夹时,圆柱体轴线与主轴8同轴,且圆柱体的一端端面抵 接在底盘1的下底面上。装夹可以分为内圆柱面装夹和外圆柱面装夹。
[0055] 如图5所示,进行内圆柱面装夹时,外部夹紧装置可以不安装。首先转动主轴8,将 自动定心滑块3调节到小于被装夹零件内圆较小的位置,将夹具的自动定心滑块3和内部 夹紧装置5放入零件内孔中,底盘1支撑在零件上表面。转动主轴8使三个自动定心滑块 3沿导轨向外同步运动,当自动定心滑块3外圆弧面与零件圆柱孔表面相接触时,夹具可能 会在零件上移动,继续旋转主轴8,直至夹具不能移动,三块自动定心滑块3都与零件孔圆 柱面良好接触,此时完成零件与夹具的定心。然后启动与自动定心滑块3内部气缸相连的 活塞,使内部夹紧装置5活塞杆向上移动,直至夹紧零件。
[0056] 外圆柱面的定位及夹紧要用到外部夹紧装置,在装夹前先将外部夹紧装置通过螺 钉组16安装于底盘1上,将外部夹紧装置调至装夹尺寸最大处(此时螺钉组16与支撑板10 上腰槽最内端接触),不必锁紧。
[0057] 首先进行定心。如图6所示,将自动定心滑块3调至定位尺寸最大处(半径最大 处),将整个夹具安放在零件的圆柱上,使三个自动定心滑块3和三个外部夹紧装置在圆柱 面外,使底盘1支撑在零件的圆柱上端面。转动主轴8,使三个自动定心滑块3沿导轨向内 同步运动,当自动定心滑块3内圆弧面与零件外圆柱面相接触时,继续旋转主轴8,直至夹 具不能移动,三块自动定心滑块3都与零件孔圆柱面良好接触,此时完成零件与夹具的定 心。
[0058] 然后夹紧外圆柱面。如图7所示,在定心后,外部夹紧装置通过支撑板10上腰槽 和螺钉组16的调节,使外部夹紧装置的夹紧块12与零件外圆柱面接触,然后启动与气缸 动力装置11,与其相连的杠杆(夹紧块12)上部向外推,夹紧块下部就向内夹紧零件外圆柱 面,实现零件的夹紧。
[0059] 在自动定心装夹完成后,将相应的加工、修复专机或检测装备等设备通过凸台15 连接到夹具上,实现回转体零件的自动定心装夹。本发明的夹具特别适用于大型带圆柱凸 台或圆孔零件的夹紧定位。

Claims (6)

1. 一种自动定心夹具,用于对具有回转凸台和/或内孔的工件的定心夹紧,其特征在 于,该夹具包括: 底盘(1),其上设置有沿径向均匀布置的多个导轨(2),每个所述导轨(2)上可滑动地 设置有一自动定心滑块(3); 至少一个内部夹紧装置(5),每个所述内部夹紧装置(5)固定安装在一个所述自动定 心滑块(3)上,以用于从工件内孔夹紧工件或者用于从回转凸台外轮廓抵接工件实现工件 定心; 至少一个外部夹具装置(10、11、12),其沿径向安装在所述底盘(1)上,以用于从工件 的回转凸台的外轮廓夹紧工件; 定心驱动装置,其用于驱动所述自动定心滑块(3)在所述导轨(2)上滑动,使得所述内 部夹紧装置(5 )适应不同的内孔孔径,实现对工件的夹紧; 所述的定心驱动装置包括: 驱动壳体(7),其罩在所述底盘(1)中心,内部具有空腔; 主轴(8),其一端伸入驱动壳体(7)内部空腔中,该端部固定连接有主动齿轮(13),另 一端通过驱动壳体(7)上的开口伸出并与外部驱动装置连接,用于驱动所述主动齿轮(13) 旋转; 丝杠(6),其一端伸入驱动壳体(7)内部空腔中,该端部固定连接有与所述主动齿轮 (13)啮合的从动齿轮(14),另一端通过驱动壳体(7)上的另一开口伸出并与所述自动定心 滑块(3)可相对运动地连接; 所述主轴(8)带动所述主动齿轮(13)转动,驱动与其啮合的从动齿轮(14)转动,进而 通过所述丝杆(6)驱动所述自动定心滑块(3)相对该丝杠(6)在所述导轨(2)上运动。
2.根据权利要求1所述的自动定心夹具,其特征在于,所述内部夹紧装置(5)固定设置 在所述自动定心滑块(3)端部,其包括夹甜和驱动该夹甜上下运动的气缸组件,在所述自动 定心滑块(3)定位后,通过气缸组件驱动所述夹钳穿过工件内孔后夹紧工件端面,实现从工 件内孔夹紧回转体。
3.根据权利要求1或2所述的自动定心夹具,其特征在于,所述的外部夹具装置(10、 11、12)包括: 支撑板(10 ),其固定设置在所述底盘(1)上; 气缸动力装置(11 ),固定设置在所述支撑板(10)上,用于提供夹紧的动力; 夹紧块(12),其呈杆状,一端与所述气缸动力装置(11)固定连接,另一端为自由端,用 于与工件的回转凸台的外轮廓抵接,且该夹紧块(12)的中部可转动地铰接支撑在所述支撑 板(10)上; 在所述气缸动力装置(11)的作用下,所述夹紧块(12)-端被推动,该夹紧块(12)其绕 中部转动,从而推动其另一端压紧工件外轮廓。
4.根据权利要求3所述的自动定心夹具,其特征在于,所述支撑板(10)上开有腰型槽, 通过螺栓(16 )穿过所述腰型槽将所述外部夹具装置(10、11、12 )固定在所述底盘(1)上。
5.根据权利要求1或2所述的自动定心夹具,其特征在于,在从工件内孔夹紧工件时, 可将所述外部夹具装置(10、11、12)从底盘(1)上拆卸。
6.根据权利要求1或2所述的自动定心夹具,其特征在于,所述工件具有的内孔优选为
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