CN103612138B - 连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位方法与装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位方法与装置，在夹具体的上端面上安装支承板以支承被加中件的左右下底面，将两个可转位定位板转到竖直方向，使其U形切口穿在相应的双头螺柱上，用螺母拧紧可转位定位板；B、将被加工件的哈夫面紧贴可转位定位板，横向微调两个销使其同时接触被加中件的圆弧孔的内壁，确定出圆弧孔中心线的位置；弹簧始终推着滑杆，滑杆受被加工件推力沿导柱滑动，以便适应不同大小的圆弧孔的孔径；以哈夫面的定位为自定位，直接定位工件圆弧孔中心线的位置，保证了定位基准与设计基准重合，以柔性定位方法解决粗加工的圆弧孔因余量不等而难定位的问题。

Description

连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位方法与装置

技术领域

本发明涉及一种机械加工工艺与装备技术领域，具体涉及一种零件加工定位方法及其装置。

背景技术

在机械制造领域，对连杆盖、轴承盖等零件的螺栓孔以及定位销孔进行加工时，需保证螺栓孔、定位销孔与圆弧孔中心线的位置要求，但是，由于圆弧孔是粗加工，其余量不等，因此，批量生产时采用固定定位销定位，容易产生定位不准确、加工误差大等问题，而通过基准变换采用连杆盖、轴承盖等零件的一侧面作为定位基准的方法，由于基准不重合会增加夹具的定位误差，若要达到工件的加工精度要求，则需要提高夹具本身的精度，这无疑增加了工装资金的投入。

被加工件以某型号柴油机的连杆盖为例，连杆盖的零件图如图1-图2所示，加工内容为铣削连杆盖的哈夫面1（齿面未加工为平面）、钻扩绞4个螺栓孔4以及定位销孔6。要求螺栓孔4的中心线、定位销孔6的中心线以及圆弧孔5的圆弧孔中心线7都与哈夫面1垂直，并且从哈夫面1加工螺栓孔4以及定位销孔6，哈夫面1与侧面3以及端面2垂直，哈夫面1与其对面的螺栓座面8平行，螺栓孔4的中心线、定位销孔1的中心线以及圆弧孔中心线7互相平行。主要技术参数为：螺栓孔4、定位销孔6与哈夫面1的垂直度要求为0.03mm，螺栓孔4与圆弧孔中心线7的位置要求分别为1450.2mm、1300.2mm，定位销孔6与圆弧孔中心线7的位置要求为1250.02mm。

在现有技术中，加工哈夫面1的方法是：以螺栓座面8、端面2和侧面3为定位基准，或者以端面2、侧面3和哈夫面1（哈夫面的定位为自定位）为定位基准，粗、精铣哈夫面1。加工该类零件螺栓孔4和定位销孔6的方法有三种：第一种方法是采用加工中心加工，通过划线找正以及加工中心的测量头多点检测圆弧孔5内壁的方法来确定圆弧孔中心线7的位置，其精度可以达到要求，但其效率低，成本高，目前行业中使用较少；第二种方法是以连杆盖的侧面3、端面2和哈夫面1为定位基准，采用自制的双孔钻模板，连杆体、盖组合加工螺栓孔4和定位销孔6，其工序集中，效率比加工中心高，但专用性强，无法实现柔性化，并且工装资金投入大，其工序能力指数较低；第三种方法则是第二种方法的改进，同样以连杆盖的侧面3、端面2和哈夫面1为定位基准，但采用了双刀具加工螺栓孔4，单刀具加工定位销孔6，并且夹具的部分部件可调整以实现夹具的柔性化，因此效率比前两种方法高，并且夹具实现了柔性功能，但其以连杆的侧面3作为定位基准，通过基准变换的方法来保证螺栓孔4、定位销孔6与内圆弧孔中心线5的位置精度要求，这增大了定位误差，从而增加了夹具本身的精度要求，并且工装资金投入大，如：专利中国专利号为ZL200610124794.8、名称为“双镗刀镗销连杆螺栓定位孔柔性夹具”。

发明内容

本发明的目的是为克服现有连杆盖、轴承盖类零件加工夹具存在的专用性强、对夹具本身精度要求高、工装资金投入大等问题，提供一种定位更加准确的连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位方法与装置。

本发明所述连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位装置采用的技术方案是：包括方体结构的夹具体，夹具体的前端面的左右各设一个可转位定位板，两个可转位定位板均与夹具体9的前端面平行，每个可转位定位板的中间部分开有U形切口，下部开有一个孔，可转位定位板的上部分高出夹具体上表面，下部的孔通过双头螺柱连接夹具体，可转位定位板可在U形切口的限制下沿下部孔中的双头螺柱转动；夹具体的上表面固设一个U形开口朝向正上方且两侧壁一前一后布置的U形支座，且所述两侧壁垂直于夹具体的上表面；两个可转位定位板的位置相对于U形支座左右对称；U形支座的U形开口上部空间设两个左右平行且距离夹具体上表面的高度相等的导柱，两根导柱的前后两端均固接U形支座的U形开口的两侧壁；滑杆一端套在导柱上，导柱还同轴套一根弹簧，弹簧一端压靠在U形开口的一内侧壁上，另一端压靠在滑杆上；两个滑杆的另一端分别向左、向右水平地伸出U形支座外且各连接一个垂直于夹具体上表面的销。

本发明所述连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位装置的定位方法采用的技术方案是：A、在夹具体的上端面上安装支承板以支承被加工件的左右下底面，将两个可转位定位板转到竖直方向，使其U形切口穿在相应的双头螺柱上，用螺母拧紧可转位定位板；B、将被加工件的哈夫面紧贴可转位定位板，横向微调两个销使其同时接触被加工件的圆弧孔的内壁，确定出圆弧孔中心线的位置；C、弹簧始终推着滑杆，滑杆受被加工件推力沿导柱滑动，以便适应不同大小的圆弧孔的孔径；D、定位完成后，通过夹紧装置夹紧被加工件，拧松螺母，转下两块可转位定位板即可。

本发明以哈夫面的定位为自定位，直接定位工件圆弧孔中心线的位置，保证定位基准与设计基准重合；以柔性定位的方法解决粗加工的圆弧孔因余量不等而难定位的问题；其原理可靠、操作简便、制作成本低、适用范围广。

下面结合附图和具体实施方式本发明作进一步的详细描述。

附图说明

图1为背景技术中所述被加工件的主视图；

图2为图1的俯视图；

图1-2中：1.哈夫面；2.下端面；3.侧面；4、螺栓孔；5.圆弧孔；6.定位销孔；7.圆弧孔中心线；8.螺栓孔座面。

图3为本发明的立体结构示意图；

图4为图3的主视图，其中右侧的可转位定位板12在转下的位置。

图5为图4中A-A向阶梯剖面图；

图6为图4的俯视图；

图7为本发明中滑杆13是可伸缩滑杆时，在缩短状态下的结构示意图；

图8为图7中B-B断面图；

图9为本发明中滑杆13是可伸缩滑杆时，在伸长状态下的结构示意图；

图10为图1-2所示被加工件定位工作状态图；

图11为本发明用于定位半椭圆形孔特征、半腰形孔特征、定位梯形孔特征的零件示意图。

图3-11中：9.夹具体；10.双头螺柱；11.螺母；12.可转位定位板；13.滑杆；14.销；15.导柱；16.紧定螺钉；17.衬套；18.支座；19.弹簧；20.螺钉；21.定位销；22.伸缩杆；23.紧定螺钉；25.滑杆；26.椭圆弧孔；27.半腰形孔；28.梯形孔；29.支承板。

具体实施方式

如图3-6所示，本发明包括一个夹具体9，夹具体9为方体结构，在夹具体9的前端面的左右各设一个可转位定位板12，两个可转位定位板12均与夹具体9的前端面平行。每个可转位定位板12的中间部分开有U形切口，下部开有一个孔，可转位定位板12下部的孔和中间的U形切口中均安装双头螺柱10，双头螺柱10垂直于夹具体9的前端面，并且双头螺柱10的后端固定连接夹具体9，固定安装在夹具体9前端面的螺纹孔中。双头螺柱10的中间间隙穿过可转位定位板12下部的孔和中间的U形切口，U形切口起固定限位作用，并且双头螺柱10的前端以螺母11配合。可转位定位板12的上部分高出夹具体9上表面。可使可转位定位板12在中间的U形切口的限制下沿下部孔中的双头螺柱10转动，拧紧螺母11即可压紧可转位定位板12。

在夹具体9的上表面固定一个有U形支座18，U形支座18的U形开口朝向正上方，U形开口的两侧壁一前一后布置，并且两侧壁垂直于夹具体9的上表面。U形支座18通过左右定位销21和螺钉20定位并紧固在夹具体9的上表面上，左右两个定位销21与夹具体9的上表面垂直。

U形支座18的前侧面与夹具体9的前侧面平齐。两个可转位定位板12的安装位置相对于U形支座18左右对称。

在U形支座18的U形开口上部空间安装两根导柱15，两根导柱15左右平行且距离夹具体9的上表面的高度相等，两根导柱15的前后两端均固定在U形支座18的U形开口的两侧壁上，用紧定螺钉16将导柱15与支座18紧固。滑杆13的一端套在导柱15上，导柱15还同轴套一根弹簧19，弹簧19一端压靠在U形开口的一内侧壁上，另一端压靠在滑杆13上。在导柱15和滑杆13的一端之间通过过盈配合衬套17，衬套17用于延长导柱15的使用寿命。两个滑杆13的另一端分别向左、向右水平地伸出U形支座18外，形成水平悬梁结构，在两个滑杆13的另一端各连接一个销14，销14通过过盈配合安装到滑杆13的销孔中，销14垂直于夹具体9的上表面。

滑杆13为不可伸缩滑杆或者是可伸缩滑杆，图3-6所示的滑杆13为钢性件，是不可伸缩滑杆。如图7-图9所示，当滑杆13是可伸缩滑杆时，滑杆13由伸缩杆22、平键24和滑动件25组成，滑动件25的一端连接在导柱15上，另一端通过平键24连接伸缩杆22一端，伸缩杆22另一端连接销14。在伸缩杆22上开多个与平键24相配的槽，按工装所需定位的孔的大小调整伸缩杆22的伸出长度，用紧定螺钉23通过伸缩杆22上开设的槽将伸缩杆22与滑动件25紧定。图7所示为伸缩杆22缩短时的状态，图9所示为伸缩杆22伸长时的状态。

定位加工时，以图1-2所示的被加工件为例，在夹具体9的上端面上安装合适的支承板29，支承被加工件的左右下底面，将两个可转位定位板12转到竖直方向，使其U形切口穿过上面的双头螺柱10，拧紧螺母11，哈夫面1紧贴可转位定位板12，横向微调连杆盖的位置使滑杆13两端的销14同时接触连杆盖圆弧孔5的内壁，销14用于与被加工件的圆弧孔5内壁接触，此时本发明提供的装置就确定了连杆盖圆弧孔5中心线的位置，具体是滑杆13两端的两个销14之间中心位置，从而实现了定位基准与设计基准的重合，导柱15上的弹簧19始终推着滑杆13，滑杆13受被加工件推力可沿导柱15滑动，以便适应不同大小的孔径。定位完成后，通过夹紧装置夹紧被加工件，然后拧松螺母11，转下两块可转位定位板12即可，完成被加工件的定位与夹紧。

如图11所示，本发明还可以用于定位其他类型的零件，如图11（a）所示具有椭圆弧孔26特征的零件，图11（b）所示具有半腰形孔27特征的零件，如图11（c）所示具有梯形孔28特征的零件，其定位方式与本发明中所述的连杆盖实施例相似。

Claims (4)

1.一种连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位装置，包括方体结构的夹具体（9），其特征是：夹具体（9）的前端面的左右各设一个可转位定位板（12），两个可转位定位板（12）均与夹具体（9）的前端面平行，每个可转位定位板（12）的中间部分开有U形切口，下部开有一个孔，可转位定位板（12）的上部分高出夹具体（9）上表面，下部的孔通过双头螺柱（10）连接夹具体（9），可转位定位板（12）可在U形切口的限制下沿下部孔中的双头螺柱（10）转动；夹具体（9）的上表面固设一个U形开口朝向正上方且两侧壁一前一后布置的U形支座（18），且所述两侧壁垂直于夹具体（9）的上表面；两个可转位定位板（12）的位置相对于U形支座（18）左右对称；U形支座（18）的U形开口上部空间设两个左右平行且距离夹具体（9）上表面的高度相等的导柱（15），两根导柱（15）的前后两端均固接U形支座（18）的U形开口的两侧壁；滑杆（13）一端套在导柱（15）上，导柱（15）还同轴套一根弹簧（19），弹簧（19）一端压靠在U形开口的一内侧壁上，另一端压靠在滑杆（13）上；两个滑杆（13）的另一端分别向左、向右水平地伸出U形支座（18）外且各连接一个垂直于夹具体（9）上表面的销（14）。

2.根据权利要求1所述连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位装置，其特征是：滑杆（13）为不可伸缩滑杆或可伸缩滑杆。

3.根据权利要求1所述连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位装置，其特征是：U形支座（18）的前侧面与夹具体（9）的前侧面平齐。

4.一种如权利要求1所述连杆盖、轴承盖类零件加工的夹具柔性定位装置的定位方法，其特征是具有以下步骤：

A、在夹具体（9）的上端面上安装支承板（29）以支承被加工件的左右下底面，将两个可转位定位板（12）转到竖直方向，使其U形切口穿在相应的双头螺柱（10）上，用螺母（11）拧紧可转位定位板（12）；

B、将被加工件的哈夫面紧贴可转位定位板（12），横向微调两个销（14）使其同时接触被加工件的圆弧孔的内壁，确定出圆弧孔中心线的位置；

C、弹簧（19）始终推着滑杆（13），滑杆（13）受被加工件推力沿导柱（15）滑动，以便适应不同大小的圆弧孔的孔径；

D、定位完成后，通过夹紧装置夹紧被加工件，拧松螺母（11），转下两块可转位定位板（12）即可。