CN103878617B - 液压浮动定心夹紧传动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种液压浮动定心夹紧传动装置。圆柱形的卡盘体中心孔内装有顶尖，顶尖的尖端向外的卡盘体中心孔中装有对称布置的半圆形夹头，两个半圆形夹头外的卡盘体上对称开有长方形孔，长方形孔中分别装有结构相同、安装方向相反的液压夹紧装置，分别与各自半圆形夹头固接，端盖与两个液压夹紧装置外侧构成滚动副；两个液压夹紧装置中的液压缸均分别经各自的软管、柔性接头和卡盘体上的液压管道接卡盘体中心油口，旋转接头与卡盘体中心油口螺纹连接。根据轴类零件加工的特点，实现了轴类零件定心和装夹的自动化。本发明配合机械手和数控机床，就能够实现轴类零件的自动化生产，从而降低人为因素影响，提高产品质量和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种液压夹紧传动装置，特别是涉及针对加工同轴度要求较高零件时的一种液压浮动定心夹紧传动装置。
背景技术
轴类零件是主体为回转类结构，径向尺寸小、轴向尺寸大的一类零件的总称，零件批量大，规格多，如广泛应用于汽车行业的的输出轴等零件。在传统汽车工业制造加工中，迫于一些轴类零部件的高精度要求，譬如阶梯轴高同轴度要求等，需要采取多种辅助方法。目前生产中普扁采用以下三种辅助方法：1）额外添加多道辅助工序，譬如预先车工艺外圆面等，该方法中，辅助工序的增加，会使制造成本急剧上升；2）采用普通鸡心夹头，如专利90217969.1中所述方法，普通液压卡盘自带顶尖定位，通过鸡心夹头（或类似鸡心夹头功能的机构）进行夹紧并传递转矩，从而带动零件转动；3）采用自动鸡心夹头，如王书兴和刘季秋等人研制的可自动夹紧的鸡心夹头，需人工将零件安装到机床死顶尖上，用活动顶尖顶牢，然后安装上自动鸡心夹头，在机床主轴转动时，夹头会利用自锁力自动夹紧零件，并与主轴保持同步转动；上述方法在加工过程中，每台机床必须配备一个操作工人进行零件装夹，很难实现轴类零件的自动化生产，普通鸡心夹头用在批量生产中，尤其是切削加工周期很短的零件,就显得紧张费劲，效率不高。
随着汽车工业的蓬勃发展，我国已成为轴类零件的制造消费大国，但其目前生产模式仍为劳动密集型，技术含量低、附加值低。随着劳动力成本上升、人民币升值等因素的恶化，我国制造低成本的优势将逐渐丧失，不可避免的会出现招工和管理困难、制造成本上升、难以按时完成订单任务等一系列问题。因此如何提升轴套类零件加工工艺，实现轴类零件自动化生产已迫在眉睫。
发明内容
为了解决背景技术中存在的突出问题，本发明的目的在于提供一种液压浮动定心夹紧传动装置，可以实现小型轴类零件的自动定心和装夹。此外，本发明配合上料机械手和数控机床，就能够实现轴类零件半成品的自动化加工，从而降低人为因素影响，提高产品质量和生产效率。
本发明采用的技术方案如下：
本发明包括卡盘体和旋转接头、两个半圆形夹头、顶尖、端盖和结构相同的两个液压夹紧装置。圆柱形的卡盘体中心孔内装有顶尖，顶尖的尖端向外的卡盘体中心孔中装有对称布置的半圆形夹头，两个半圆形夹头外的卡盘体上对称开有长方形孔，两个长方形孔中分别装有结构相同、安装方向相反的液压夹紧装置，两个液压夹紧装置分别与各自半圆形夹头固接，液压夹紧装置外侧装有端盖，端盖与两个液压夹紧装置外侧构成滚动副；两个液压夹紧装置中的液压缸均分别经各自的软管、各自柔性接头和卡盘体上的各自液压管道接卡盘体中心油口，旋转接头与卡盘体中心油口螺纹连接。
所述结构相同的两个液压夹紧装置，其中一个液压夹紧装置的结构，包括槽形浮动块、液压缸、倒F形传动块、复位弹簧和浮动弹簧；在所述长方形孔的内侧面与槽形浮动块长外侧面构成滚动副，倒F形传动块中间部分插入槽形形浮动块中，槽形浮动块两短外侧面与倒F形传动块内侧面构成滚动副，倒F形传动块中间部分的上表面与槽形浮动块内支撑面间装有液压缸，倒F形传动块中间部分下表面与槽形浮动块内侧空间分别装有复位弹簧，槽形浮动块外侧与长方形孔内侧间装有浮动弹簧，倒F形传动块外侧装有端盖。
所述两个半圆形夹头的组成工作面为鸡心状孔。
所述浮动弹簧的刚度要大于复位弹簧的刚度。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明利用夹头夹紧后，零件连同夹头等机构相对卡盘体可以沿卡盘径向微幅移动的特点，完美的实现了轴类零件加工时自动夹紧和定心，极大地克服了传统鸡心夹头手动夹紧繁琐、卡盘夹紧与顶尖定心过定位等缺陷。
2、使用本发明，简易机械手只需将零件放入预定位置，装夹和定心工作由液压浮动定心夹紧传动装置自动一次性完成，生产效率高，操作简单。本发明极大地提高了轴类零件加工自动化程度，操作简单，有效地减少了劳动力人数，缓解了招工和管理困难。
3、本发明夹头型号有多种，可以根据加工零件的轴径规格不同进行更换，这样在不改变夹头内部结构的前提下，可以实现多种规格零件的加工，操作方便，极大地提高了整套设备利用率。
4、本发明从机电一体化设计思想出发，根据轴类零件的加工特点，为轴套类零件的自动化定心和装夹提供了一套切实可行的解决方案。
附图说明
图1是本发明液压浮动定心夹紧传动装置的示意图。
图2是本发明液压浮动定心夹紧传动装置的四分之一剖轴测图（顶尖、零件不剖）。
图3是本发明液压浮动定心夹紧传动装置的槽型浮动块轴测图。
图4是本发明液压浮动定心夹紧传动装置的F形传动块轴测图。
图中：1、卡盘体，2、旋转接头，3、液压管道，4、柔性接头，5、软管，6、槽型浮动块，601、短外侧面，602、第一滚动槽，603、上内支撑面，604、油管孔，605、下内支撑面，7、液压缸，8、倒F形传动块，801、第二滚动槽，802、内侧面，803、上表面，9、复位弹簧，10、半圆形夹头，11、顶尖，12、滚子，13、伸缩空间，14、浮动弹簧，15、浮动空间，16、端盖，17、零件，18、活动顶尖。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
如图1、图2所示，本发明包括卡盘体1和旋转接头2、两个半圆形夹头10、顶尖11、端盖16和结构相同的两个液压夹紧装置。圆柱形的卡盘体1中心孔内装有顶尖11，顶尖11尾端固定在卡盘体1的锥孔内，顶尖的尖端向外的卡盘体1中心孔中装有对称布置的半圆形夹头，两个半圆形夹头10外的卡盘体1上对称开有长方形孔，两个长方形孔中分别装有结构相同、安装方向相反的液压夹紧装置，两个液压夹紧装置分别与各自半圆形夹头固接，液压夹紧装置外侧装有端盖16，端盖16与两个液压夹紧装置外侧构成滚动副；两个液压夹紧装置中的液压缸均分别经各自的软管5、各自柔性接头4和卡盘体1上的各自液压管道3接卡盘体1中心油口，旋转接头2与卡盘体1中心油口螺纹连接。卡盘体1固定在机床主轴上，随机床主轴一起转动，柔性接头4是由柔性材料制成，可以改变形状适应槽型浮动块6小幅度上下运动，柔性接头4一端与液压管道3连接，另一端与槽形浮动块6的油管孔604连接。
所述结构相同的两个液压夹紧装置，其中一个液压夹紧装置的结构，包括槽形浮动块6、液压缸7、倒F形传动块8、复位弹簧9和浮动弹簧14；在所述长方形孔的内侧面与槽形浮动块6长外侧面构成滚动副，倒F形传动块8中间部分插入槽形浮动块6中，槽形浮动块6两短外侧面601与倒F形传动块8内侧面802构成滚动副，倒F形传动块8中间部分的上表面803与槽形浮动块6上内支撑面603间装有液压缸7，倒F形传动块8中间部分下表面与槽形浮动块6下内支撑面605间装有复位弹簧9，槽形浮动块6外侧与长方形孔内侧间装有浮动弹簧14，倒F形传动块8外侧装有端盖16。
两个半圆形夹头10的组成工作面为鸡心状孔。两个半圆形夹头10型号有多种，可以根据加工零件17的轴径规格不同进行更换。
浮动弹簧14的刚度要大于复位弹簧9的刚度。
槽型浮动块6与卡盘体1的径向留有浮动空间15；半圆形夹头10夹紧后，槽型浮动块6可以上下浮动，使得零件17与顶尖11同心。
槽型浮动块6两侧同卡盘体1构成滑动副;倒F形传动块8两侧同卡盘体1构成滑动副。只保留沿卡盘体1径向运动的一个自由度。
如图3所示，槽型浮动块6正反两面各有四个第一滚动槽602。
如图4所示，倒F形传动块8正反面两面各有四个第二滚动槽801。
本发明的实施过程如下：
以对汽车行业常用的某传动轴为例，来具体的说明本发明的液压浮动定心夹紧传动装置的工作过程。
1）初始状态，两个液压缸7中无液压油，两块倒F形传动块8在复位弹簧9、滚子12的作用下呈张开状态；
2）工作时，简易机械手抓取零件17从卡盘体1右端进入，至顶尖11顶入零件17左端预先打好的中心孔内，然后活动顶尖18在机床尾架带动下，顶入零件17右端预先打好的中心孔内；
3）液压油通过旋转接头2、液压管道3、柔性接头4以及软管5进入液压缸7内，在液压缸7的作用下，伸缩空间13容积变大，同时复位弹簧被压缩，此时，倒F形传动块8在滚子12的作用下以滚动副沿卡盘体1的径向向零件17移动，半圆形夹头10在倒F形传动块8的作用下夹紧零件17，若半圆形夹头10夹持中心与零件17中心同心，则进行下一步；若夹头夹持中心与零件中心不同心，由于两个液压缸7的油压相等，两根复位弹簧9的刚度相同，伸缩空间13容积不变，则槽型浮动块6压缩或拉伸浮动弹簧14，以此调节浮动空间15的容积，从而进行补偿，达到半圆形夹头10夹持中心与零件17中心同心；
4）机床主轴转动，带动卡盘体1一起转动，卡盘体1将转矩通过倒F形传动块8和半圆形夹头10传递给零件17，从而带动零件17一起转动，进行切削加工；
5）切削加工完成后，液压油通过软管5、柔性接头4、液压管道3以及旋转接头2流出液压缸7，在复位弹簧9的作用下，伸缩空间13容积变小，此时，倒F形传动块8在滚子12的作用下以滚动副沿卡盘体1的径向远离零件17，半圆形夹头10在倒F形传动块8的作用下松开零件17；
6）简易机械手抓取零件17，活动顶尖18在机床尾架带动下，移出零件17右端中心孔，简易机械手从卡盘体1右端移出零件17；
7）吹气口对半圆形夹头10进行吹气，为下一循环做准备。
Claims (3)
1.一种液压浮动定心夹紧传动装置，其特征在于：包括卡盘体(1)和旋转接头(2)、两个半圆形夹头(10)、顶尖(11)、端盖(16)和结构相同的两个液压夹紧装置；圆柱形的卡盘体(1)中心孔内装有顶尖(11)，顶尖的尖端向外的卡盘体(1)中心孔中装有对称布置的半圆形夹头，两个半圆形夹头(10)外的卡盘体(1)上对称开有长方形孔，两个长方形孔中分别装有结构相同、安装方向相反的液压夹紧装置，两个液压夹紧装置分别与各自半圆形夹头固接，液压夹紧装置外侧装有端盖(16)，端盖(16)与两个液压夹紧装置外侧构成滚动副；两个液压夹紧装置中的液压缸均分别经各自的软管、各自柔性接头和卡盘体(1)上的各自液压管道接卡盘体(1)中心油口，旋转接头(2)与卡盘体(1)中心油口螺纹连接；
所述结构相同的两个液压夹紧装置，其中一个液压夹紧装置的结构，包括槽形浮动块(6)、液压缸(7)、倒F形传动块(8)、复位弹簧(9)和浮动弹簧(14)；在所述长方形孔的内侧面与槽形浮动块(6)长外侧面构成滚动副，倒F形传动块(8)中间部分插入槽形形浮动块(6)中，槽形浮动块(6)两短外侧面(601)与倒F形传动块(8)内侧面(802)构成滚动副，倒F形传动块(8)中间部分的上表面(803)与槽形浮动块(6)内支撑面(603)间装有液压缸(7)，倒F形传动块(8)中间部分下表面与槽形浮动块(6)内侧空间分别装有复位弹簧(9)，槽形浮动块(6)外侧与长方形孔内侧间装有浮动弹簧(14)，倒F形传动块(8)外侧装有端盖(16)。
2.根据权利要求1所述的一种液压浮动定心夹紧传动装置，其特征在于：所述两个半圆形夹头(10)的组成工作面为鸡心状孔。
3.根据权利要求1所述的一种液压浮动定心夹紧传动装置，其特征在于：所述浮动弹簧(14)的刚度要大于复位弹簧(9)的刚度。
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