CN103949909B - 一种cnc加工球形件组合夹具及装夹方法 - Google Patents
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Abstract
一种CNC加工球形件组合夹具，包括夹具A、夹具B和夹具C，夹具A设有夹具主板和底盘，夹具主板上表面设有定位圆柱，定位圆柱上表面中间部分向上凸起形成定位圆柱面，圆柱面中心处设有螺纹孔，螺纹孔设有相对应的M4固定螺丝；夹具B设有夹具主板和底盘，夹具主板上表面设有收纳孔，收纳孔的中间位置设有加工孔，加工孔直径比球形件加工参数小0.1-0.3mm，加工孔的中间位置设有定位孔，定位孔的直径与夹具A的定位圆柱面中心位置螺纹孔的直径一致；夹具C与夹具B的结构相同，定位孔的直径与夹具B的加工孔直径一致。本发明采用三个夹具组成组合式夹具控制了工件的变形性，同时保证了产品的垂直度、同轴度、圆柱度要求，提高了加工精度和生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种CNC加工球形件组合夹具及装夹方法。
背景技术
较早的夹具型式，主要由两幅动钳口和定钳口组成，型式比较简易。该型存在的缺陷为：加工时容易造成工件孔的变形，垂直度和圆柱度很难保证，不易定位，影响加工精度。
发明内容
本发明旨在提供一种保证产品的垂直度、同轴度和圆柱度的CNC加工球形件组合夹具及装夹方法。
为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案，一种CNC加工球形件组合夹具，所述组合夹具包括夹具A、夹具B和夹具C，其中夹具A设有夹具主板和底盘，夹具主板的两端分别设置在两个底盘上，夹具主板与底盘通过M20固定螺丝连接在一起，夹具主板的上表面设有定位圆柱，定位圆柱设有两个，定位圆柱之间的距离与球形件两端球体之间的距离一致，定位圆柱的上表面中间部分向上凸起形成定位圆柱面，定位圆柱面的直径为定位圆柱的一半，圆柱面的高度为球形件两端球体的四分之一，圆柱面的中心处设有螺纹孔，螺纹孔设有相对应的M4固定螺丝；
夹具B设有夹具主板和底盘，夹具主板的两端分别设置在两个底盘上，夹具主板与底盘通过M20固定螺丝连接在一起，夹具主板的上表面设有用于安放球形件的收纳孔，球形件两端的球体分别安放在夹具主板上表面的两个收纳孔内，收纳孔的中间位置设有加工孔，加工孔的直径比球形件的加工参数小0.1-0.3mm，加工孔的中间位置设有定位孔，定位孔的直径与夹具A的定位圆柱面中心位置螺纹孔的直径一致，定位孔在定位销钉的协助下对产品进行定位，收纳孔的上方设有压板，压板通过M4固定螺丝固定在夹具主板上，加工时压板压住球形件两端球体完成装夹，压板的中间位置设有与球形件直径一致的通孔；
夹具C设有夹具主板和底盘，夹具主板的两端分别设置在两个底盘上，夹具主板与底盘通过M20固定螺丝连接在一起，夹具主板的上表面设有用于安放球形件的收纳孔，球形件两端的球体分别安放在夹具主板上表面的两个收纳孔内，收纳孔即为夹具C的加工孔，收纳孔的直径与球形件的加工参数一致，收纳孔的中间位置设有定位孔，定位孔的直径与夹具B的加工孔直径一致，定位孔在定位销钉的协助下对产品进行定位，收纳孔的上方设有压板，压板通过M4固定螺丝固定在夹具主板上，加工时压板压住球形件两端球体完成装夹，压板的中间位置设有与球形件直径一致的通孔。
本发明中的CNC加工球形件装夹方法，包括以下步骤：
1）初步加工步骤，在将球形件放在夹具A上之前，先对球形件进行简单的加工，将球形件两端的球体加工出上下两个水平面，并在其中一个水平面加工一个与定位圆柱面直径一致的圆孔，圆孔深度为定位圆柱面的一半，随后在球体的中心位置加工出一个上下贯穿的通孔，通孔直径与螺纹孔直径相同，方便定位；
2）台阶加工步骤，球形件初步加工完成后，将球形件的两端球体通过夹具A的定位圆柱固定在夹具A上，将加工有圆孔的那个面对准定位圆柱面，定位圆柱面卡入球体，M4固定螺丝穿过球体的通孔拧入定位圆柱面的螺纹孔，完成固定，随后由机床对球体的上表面进行铣切加工，加工出来的圆孔直径及深度与定位圆柱面的直径及高度一致，完成一个面的加工后，松开M4固定螺丝，将球形件翻转，定位圆柱面卡入刚加工出来的圆孔，M4固定螺丝再次拧入螺纹孔进行固定，机床将原先深度为定位圆柱面一半的圆孔加工至深度与定位圆柱面一致；
3）钻孔粗加工步骤，完成步骤2）后，将球形件放入夹具B，夹具B的夹具主板上表面设有安放球形件的收纳孔，两端的球形体放入收纳孔，随后用定位销钉穿过球体中心的通孔穿入定位孔进行定位，夹具B定位孔的直径与夹具A螺纹孔的直径一致，此时再用M4固定螺丝将压板压在收纳孔上方，压住球体，完成装夹，拔掉定位销钉，随后由机床进行钻孔操作，为了防止孔加工时产生形变，加工孔一般都留有余量，加工孔的直径比加工参数小0.1-0.3mm；
4）钻孔精加工步骤，完成步骤3）后，将球形件放入夹具C，夹具C的夹具主板上表面设有安放球形件的收纳孔，两端的球形体放入收纳孔，收纳孔即为夹具C的加工孔，收纳孔的直径与球形件的加工参数一致，收纳孔的中间位置设有定位孔，随后用定位销钉穿过球体中心的通孔穿入定位孔进行定位，夹具C定位孔的直径与夹具B加工孔的直径一致，此时再用M4固定螺丝将压板压在收纳孔上方，压住球体，完成装夹，拔掉定位销钉，随后由机床进行钻孔操作，加工孔的直径与加工参数相同。
为了解决较早夹具造成工件加工易变形和不易定位、加工精度的不稳定，本实用新型调整了夹具的整体设计和定位方式，采用三个夹具组成组合式夹具，并将加工的过程分为多部，采取循序渐进的加工精度方法，给加工留下余量，控制了工件的变形性，同时保证了产品的垂直度、同轴度、圆柱度要求，提高了加工精度和生产效率。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是夹具A的结构示意图；
图2是夹具B的结构示意图；
图3是夹具B的俯视图；
图4是夹具C的结构示意图；
图5是夹具C的俯视图。
图中：1、底盘；2、夹具主板；3、定位圆柱；4、定位圆柱面；4-1、螺纹孔；5、M4固定螺丝；6、M20固定螺丝；7、底盘；8、夹具主板；9、压板；10、定位销钉；11、M4固定螺丝；12、M20固定螺丝；13、收纳孔；14、加工孔；15、定位孔；16、底盘；17、夹具主板；18、压板；19、定位销钉；20、M4固定螺丝；21、M20固定螺丝；22、收纳孔；23、定位孔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面参照图1至图5描述根据本发明实施例的CNC加工球形件组合夹具。一种CNC加工球形件组合夹具，所述组合夹具包括夹具A、夹具B和夹具C，其中夹具A设有夹具主板2和底盘1，夹具主板2的两端分别设置在两个底盘1上，夹具主板2与底盘1通过M20固定螺丝6连接在一起，夹具主板2的上表面设有定位圆柱3，定位圆柱3设有两个，定位圆柱3之间的距离与球形件两端球体之间的距离一致，定位圆柱3的上表面中间部分向上凸起形成定位圆柱面4，定位圆柱面4的直径为定位圆柱3的一半，圆柱面4的高度为球形件两端球体的四分之一，圆柱面4的中心处设有螺纹孔4-1，螺纹孔4-1设有相对应的M4固定螺丝5；
夹具B设有夹具主板8和底盘7，夹具主板8的两端分别设置在两个底盘7上，夹具主板8与底盘7通过M20固定螺丝12连接在一起，夹具主板8的上表面设有用于安放球形件的收纳孔13，球形件两端的球体分别安放在夹具主板上表面的两个收纳孔13内，收纳孔13的中间位置设有加工孔14，加工孔14的直径比球形件的加工参数小0.1-0.3mm，加工孔14的中间位置设有定位孔15，定位孔15的直径与夹具A的定位圆柱面4中心位置螺纹孔4-1的直径一致，定位孔15在定位销钉10的协助下对产品进行定位，收纳孔13的上方设有压板9，压板9通过M4固定螺丝11固定在夹具主板8上，加工时压板9压住球形件两端球体完成装夹，压板9的中间位置设有与球形件直径一致的通孔；
夹具C设有夹具主板17和底盘16，夹具主板17的两端分别设置在两个底盘16上，夹具主板17与底盘16通过M20固定螺丝21连接在一起，夹具主板17的上表面设有用于安放球形件的收纳孔22，球形件两端的球体分别安放在夹具主板17上表面的两个收纳孔22内，收纳孔22即为夹具C的加工孔，收纳孔22的直径与球形件的加工参数一致，收纳孔22的中间位置设有定位孔23，定位孔23的直径与夹具B的加工孔14直径一致，定位孔23在定位销钉19的协助下对产品进行定位，收纳孔22的上方设有压板18，压板18通过M4固定螺丝20固定在夹具主板17上，加工时压板18压住球形件两端球体完成装夹，压板18的中间位置设有与球形件直径一致的通孔。
本发明中的CNC加工球形件装夹方法，包括以下步骤：
1）初步加工步骤，在将球形件放在夹具A上之前，先对球形件进行简单的加工，将球形件两端的球体加工出上下两个水平面，并在其中一个水平面加工一个与定位圆柱面4直径一致的圆孔，圆孔深度为定位圆柱面4的一半，随后在球体的中心位置加工出一个上下贯穿的通孔，通孔直径与螺纹孔4-1直径相同，方便定位；
2）台阶加工步骤，球形件初步加工完成后，将球形件的两端球体通过夹具A的定位圆柱3固定在夹具A上，将加工有圆孔的那个面对准定位圆柱面4，定位圆柱面4卡入球体，M4固定螺丝5穿过球体的通孔拧入定位圆柱面4的螺纹孔4-1，完成固定，随后由机床对球体的上表面进行铣切加工，加工出来的圆孔直径及深度与定位圆柱面4的直径及高度一致，完成一个面的加工后，松开M4固定螺丝5，将球形件翻转，定位圆柱面4卡入刚加工出来的圆孔，M4固定螺丝5再次拧入螺纹孔4-1进行固定，机床将原先深度为定位圆柱面4一半的圆孔加工至深度与定位圆柱面4一致；
3）钻孔粗加工步骤，完成步骤2）后，将球形件放入夹具B，夹具B的夹具主板8上表面设有安放球形件的收纳孔13，两端的球形体放入收纳孔13，随后用定位销钉10穿过球体中心的通孔穿入定位孔15进行定位，夹具B定位孔15的直径与夹具A螺纹孔4-1的直径一致，此时再用M4固定螺丝11将压板9压在收纳孔13上方，压住球体，完成装夹，拔掉定位销钉10，随后由机床进行钻孔操作，为了防止孔加工时产生形变，加工孔14一般都留有余量，加工孔14的直径比加工参数小0.1-0.3mm；
4）钻孔精加工步骤，完成步骤3）后，将球形件放入夹具C，夹具C的夹具主板17上表面设有安放球形件的收纳孔22，两端的球形体放入收纳孔22，收纳孔22即为夹具C的加工孔，收纳孔22的直径与球形件的加工参数一致，收纳孔22的中间位置设有定位孔23，随后用定位销钉19穿过球体中心的通孔穿入定位孔23进行定位，夹具C定位孔23的直径与夹具B加工孔14的直径一致，此时再用M4固定螺丝20将压板18压在收纳孔22上方，压住球体，完成装夹，拔掉定位销钉19，随后由机床进行钻孔操作，加工孔23的直径与加工参数相同。
为了解决较早夹具造成工件加工易变形和不易定位、加工精度的不稳定，本实用新型调整了夹具的整体设计和定位方式，采用三个夹具组成组合式夹具，并将加工的过程分为多部，采取循序渐进的加工精度方法，给加工留下余量，控制了工件的变形性，同时保证了产品的垂直度、同轴度、圆柱度要求，提高了加工精度和生产效率。
为了解决较早夹具造成工件加工工序较繁琐、不易定位和装夹、易变形和加工精度不稳定的问题，本发明调整了夹具的整体设计和定位方式，控制了工件的变形性，采用压块和定位孔结合的装夹方式，在机床的配合下可以对工件进行三个方位的加工，夹具主板侧面处加工孔的巧妙设计精准的完成了一道侧孔的加工，同一夹具实现了四道工序的加工，费时较少，提高了加工精度和生产效率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (2)
1.一种CNC加工球形件组合夹具，其特征在于，所述组合夹具包括夹具A、夹具B和夹具C，其中夹具A设有夹具主板和底盘，夹具主板的两端分别设置在两个底盘上，夹具主板与底盘通过M20固定螺丝连接在一起，夹具主板的上表面设有定位圆柱，定位圆柱设有两个，定位圆柱之间的距离与球形件两端球体之间的距离一致，定位圆柱的上表面中间部分向上凸起形成定位圆柱面，定位圆柱面的直径为定位圆柱的一半，圆柱面的高度为球形件两端球体的四分之一，圆柱面的中心处设有螺纹孔，螺纹孔设有相对应的M4固定螺丝；
夹具B设有夹具主板和底盘，夹具主板的两端分别设置在两个底盘上，夹具主板与底盘通过M20固定螺丝连接在一起，夹具主板的上表面设有用于安放球形件的收纳孔，球形件两端的球体分别安放在夹具主板上表面的两个收纳孔内，收纳孔的中间位置设有加工孔，加工孔的直径比球形件的加工参数小0.1-0.3mm，加工孔的中间位置设有定位孔，定位孔的直径与夹具A的定位圆柱面中心位置螺纹孔的直径一致，定位孔在定位销钉的协助下对产品进行定位，收纳孔的上方设有压板，压板通过M4固定螺丝固定在夹具主板上，加工时压板压住球形件两端球体完成装夹，压板的中间位置设有与球形件直径一致的通孔；
夹具C设有夹具主板和底盘，夹具主板的两端分别设置在两个底盘上，夹具主板与底盘通过M20固定螺丝连接在一起，夹具主板的上表面设有用于安放球形件的收纳孔，球形件两端的球体分别安放在夹具主板上表面的两个收纳孔内，收纳孔即为夹具C的加工孔，收纳孔的直径与球形件的加工参数一致，收纳孔的中间位置设有定位孔，定位孔的直径与夹具B的加工孔直径一致，定位孔在定位销钉的协助下对产品进行定位，收纳孔的上方设有压板，压板通过M4固定螺丝固定在夹具主板上，加工时压板压住球形件两端球体完成装夹，压板的中间位置设有与球形件直径一致的通孔。
2.一种使用根据权利要求1所述的CNC加工球形件组合夹具的装夹方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）初步加工步骤，在将球形件放在夹具A上之前，先对球形件进行简单的加工，将球形件两端的球体加工出上下两个水平面，并在其中一个水平面加工一个与定位圆柱面直径一致的圆孔，圆孔深度为定位圆柱面的一半，随后在球体的中心位置加工出一个上下贯穿的通孔，通孔直径与螺纹孔直径相同，方便定位；
2）台阶加工步骤，球形件初步加工完成后，将球形件的两端球体通过夹具A的定位圆柱固定在夹具A上，将加工有圆孔的那个面对准定位圆柱面，定位圆柱面卡入球体，M4固定螺丝穿过球体的通孔拧入定位圆柱面的螺纹孔，完成固定，随后由机床对球体的上表面进行铣切加工，加工出来的圆孔直径及深度与定位圆柱面的直径及高度一致，完成一个面的加工后，松开M4固定螺丝，将球形件翻转，定位圆柱面卡入刚加工出来的圆孔，M4固定螺丝再次拧入螺纹孔进行固定，机床将原先深度为定位圆柱面一半的圆孔加工至深度与定位圆柱面一致；
3）钻孔粗加工步骤，完成步骤2）后，将球形件放入夹具B，夹具B的夹具主板上表面设有安放球形件的收纳孔，两端的球形体放入收纳孔，随后用定位销钉穿过球体中心的通孔穿入定位孔进行定位，夹具B定位孔的直径与夹具A螺纹孔的直径一致，此时再用M4固定螺丝将压板压在收纳孔上方，压住球体，完成装夹，拔掉定位销钉，随后由机床进行钻孔操作，为了防止孔加工时产生形变，加工孔一般都留有余量，加工孔的直径比加工参数小0.1-0.3mm；
4）钻孔精加工步骤，完成步骤3）后，将球形件放入夹具C，夹具C的夹具主板上表面设有安放球形件的收纳孔，两端的球形体放入收纳孔，收纳孔即为夹具C的加工孔，收纳孔的直径与球形件的加工参数一致，收纳孔的中间位置设有定位孔，用定位销钉穿过球体中心的通孔穿入定位孔进行定位，夹具C定位孔的直径与夹具B加工孔的直径一致，此时再用M4固定螺丝将压板压在收纳孔上方，压住球体，完成装夹，拔掉定位销钉，随后由机床进行钻孔操作，加工孔的直径与加工参数相同。
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