CN105458798B - 一种弹性芯胎自动定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种弹性芯胎自动定位装置，包括压紧机构、弹性定位机构和开关阀，弹性定位机构包括芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ、轴套、销轴、第一压紧弹簧、第二压紧弹簧、第三压紧弹簧和定位压块，芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ横截面均呈倒U形，轴套设于芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ上部，轴套外壁均布有第一卡槽、第二卡槽、第三卡槽和第四卡槽，销轴贯穿芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ和轴套，轴套和芯胎体Ⅰ之间销轴上套设有第一压紧弹簧，轴套和芯胎体Ⅱ之间设有第二压紧弹簧和第三压紧弹簧，定位压块一端依次与芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ、销轴的下端穿装连接，另一端固定于转角油缸顶部。本发明自动定位装置定位精确，操作方便，铣面和定位同时实现，尤其适合小型工件的加工。

Description

一种弹性芯胎自动定位装置

技术领域

本发明涉属于汽车发动机生产技术领域，具体涉及一种弹性芯胎自动定位装置。

背景技术

排气歧管，是与发动机气缸体相连的，将各缸的排气集中起来导入排气总管，带有分歧的管路。传统的排气歧管加工定位方法通常采用手动定位芯胎，这种加工定位方法不仅效率低下，无法适应排气歧管大规模工业化生产的需要，而且工件的定位受人为因素影响多，误差大，合格率低，往往需要反复进行多次定位操作。现有的自动化定位装置对法兰面进行铣面与钻孔通常分都是分开加工，但对于单缸排气歧管或外形小的排气歧管铣面与钻孔分开后钻孔反而不易装夹，同时快速准确定位“气道”进行高效精确加工又成为加工中的难点。

中国专利CN201711715U公开了一种弹性夹紧定位装置，包括弹性定位机构和压紧臂，所述的弹性定位机构包括定位销，定位销通过弹簧接有定位块。该定位装置可实现弹性活动定位，从而有效地减少焊接过程中因应力集中导致的产品件变形，提升了焊件装配尺寸的稳定性，有效的保证了产品件（尤其是空腔形焊接件）的装配尺寸和产品质量，提高产品合格率。但是，该弹性夹紧定位装置适用于空腔形焊接件，不适合工件的钻孔。

中国专利102649171B公开了一种可调式排气歧管进气法兰钻孔定位装置及钻孔定位方法，其中，钻孔定位装置具有一个夹具体，夹具体的顶板底部设置用于排气歧管基准面定位的定位平面，顶板上设置双孔定位胎具、单孔定位胎具以及分别与双孔定位胎具、单孔定位胎具配合的多个通孔，并设置有用于钻头导向的钻模孔，顶板下方设置至少2套工件夹紧机构。钻孔定位方法是以排气歧管的2个进气孔为定位基准，所述进气孔采用三点定位。本专利的钻孔定位装置及钻孔定位方法能够实现排气歧管进气法兰的精确定位，可靠地保证钻孔质量，并能实现各种排气歧管进气法兰钻孔加工的规模化生产。钻孔定位装置结构简单，造价低廉，操作方便。但是，该专利只适合钻孔，不能铣面，不适用于单缸排气歧管或小型工件的定位加工。

发明内容

为克服上述缺陷，本发明的目的在于提供一种弹性芯胎自动定位装置，定位精确，操作方便，尤其适合小型工件的加工。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种弹性芯胎自动定位装置，包括压紧机构、弹性定位机构和开关阀，所述的弹性定位机构包括芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ、轴套、销轴、第一压紧弹簧、第二压紧弹簧、第三压紧弹簧和定位压块，所述的芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ横截面均呈倒U形，所述的轴套设于芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ上部，所述的轴套外壁均布有第一卡槽、第二卡槽、第三卡槽和第四卡槽，所述的第一卡槽和第二卡槽卡合芯胎体Ⅰ，所述的第三卡槽和第四卡槽卡合芯胎体Ⅱ，所述的第一卡槽与第二卡槽关于销轴对称，所述的第三卡槽与第四卡槽关于销轴对称，所述的第一卡槽和第二卡槽深度大于第三卡槽和第四卡槽，所述的销轴贯穿芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ和轴套，销轴末端由螺母固定，所述的轴套和芯胎体Ⅰ之间销轴上套设有第一压紧弹簧，所述的轴套和芯胎体Ⅱ之间设有第二压紧弹簧和第三压紧弹簧，所述的第二压紧弹簧和第三压紧弹簧关于销轴对称，所述的定位压块一端依次与芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ、销轴的下端穿装连接，另一端通过螺栓固定于转角油缸顶部。

根据上述的弹性芯胎自动定位装置，所述的压紧机构包括底板、压紧油缸、压紧油缸垫块、压紧压板、支撑柱、支撑块Ⅰ、支撑块Ⅱ、转角油缸、转角油缸垫块、浮动支撑油缸和浮动支撑油缸支撑架，所述的压紧油缸通过压紧油缸垫块设于底板上，所述的压紧压板通过螺栓固定于压紧油缸顶部；所述的支撑柱、支撑块Ⅰ和支撑块Ⅱ依次设于压紧油缸一侧；所述的转角油缸通过转角油缸垫块设于底板上；所述的浮动支撑油缸设于浮动支撑油缸支撑架上，所述的浮动支撑油缸支撑架设于转角油缸后侧底板上。

根据上述的弹性芯胎自动定位装置，所述的浮动支撑油缸支撑架侧面设有加强板。

根据上述的弹性芯胎自动定位装置，所述的支撑块Ⅰ上端面设有凹陷，所述的凹陷横截面为V形、U形或者倒等腰梯形。

根据上述的弹性芯胎自动定位装置，所述的凹陷横截面为倒等腰梯形。

一种利用上述的弹性芯胎自动定位装置进行排气歧管法兰气道铣面、钻孔定位的方法，以排气歧管法兰气道初始定位点a、b、c、d为基准，且a与b位于排气歧管的Y坐标、c与d位于排气歧管的X坐标，所述的a与b定位点用芯胎体Ⅰ13定位，所述的c与d定位点用芯胎体Ⅱ14定位。

本发明的积极有益效果：

1. 本发明采用转角油缸为弹性定位机构提供动力来源及确保芯胎准确定位，操作方便，可以根据弹性芯胎自动定位装置与工件的空间大小更改转角油缸型号、转角油缸垫块的位置及尺寸；芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ设于轴套中，相互垂直，芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ是依据工件定位基准分别定位且互不干涉，结构简单、紧凑，由于芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ为独力的定位零件，操作互不影响，有效地为钻孔提供可靠的定位，两者在设计上可以自由根据工件定位点、工件形状、工件尺寸的变化而变化，维修、更换配件方便，其制作成本低，不需要特种材料，无论是小批量或大批量生产中都有突出的成本优势。

2. 本发明弹性芯胎自动定位装置压紧机构与弹性定位机构分别独力控制，且顺序分明（先定位后压紧），压紧机构为压紧油缸、浮动支撑油缸组成，压紧时压紧油缸压力方向由上向下不会破坏工件最终定位位置、且压紧可靠，浮动支撑油缸的弹力也不会克服工件的磨擦力使工件在压紧中产生移动，而使工件定位失效反而更有助锁紧工件。

3. 本发明弹性芯胎因芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ与轴套卡槽、销轴配合精密，最大间隙不超过0.09 mm（相对毛坯及工件位置要求0.76-1.02 mm），所以自动定位装置定位精确，可以实现铣面和钻孔同在一个装置上连续进行，尤其适合小型工件的加工，相对于以初始基准定的工件分工序进行铣面钻孔来说，除了定位精度高，使加工稳定特点外，节能降耗更为突出：（1）节省一套装置及一套装置设计制造费用；（2）降低工作人员因弹性芯胎自动定位装置或工件定位不准需要多次装夹而付出的额外劳动；（3）降低工件因定位不准导致的废品率。

附图说明

图1为本发明弹性芯胎自动定位装置使用状态结构示意图；

图2为本发明弹性芯胎自动定位装置结构示意图；

图3为本发明轴套结构示意图；

图4为本发明定位压块结构示意图；

图5为本发明销轴结构示意图；

图6为本发明芯胎体Ⅰ结构示意图之一；

图7为本发明芯胎体Ⅰ结构示意图之二；

图8为本发明芯胎体Ⅰ结构示意图之三；

图9为本发明芯胎体Ⅱ结构示意图之一；

图10为本发明芯胎体Ⅱ结构示意图之二；

图11为本发明芯胎体Ⅱ结构示意图之三；

图12为本发明弹性定位机构俯视结构示意图之一；

图13为本发明弹性定位机构俯视结构示意图之二

图14为图13的A-A方向剖视图；

图15为图13的B-B方向剖视图；

图16为本发明工件结构示意图之一；

图17为本发明工件结构示意图之二；

图中：1-底板，2-压紧油缸，3-压紧油缸垫块，4-压紧压板，5-支撑柱，6-支撑块Ⅰ，7-支撑块Ⅱ，8-转角油缸，9-转角油缸垫块，10-浮动支撑油缸，11-浮动油缸支撑架，12-开关阀，13-芯胎体Ⅰ，14-芯胎体Ⅱ，15-轴套，16-销轴，17-第一压紧弹簧，18-第二压紧压簧，19-第三压紧弹簧，20-定位压块，21-第一卡槽，22-第三卡槽，23-加强板，24-工件，25-支撑点Ⅰ，26-支撑点Ⅱ，27-管口。

具体实施方式

下面结合一些具体实施例对本发明进一步说明。

实施例1

参见图1-15，一种弹性芯胎自动定位装置，包括压紧机构、弹性定位机构（见图12-15）和开关阀12，所述的压紧机构包括底板1、压紧油缸2、压紧油缸垫块3、压紧压板4、支撑柱5、支撑块Ⅰ6、支撑块Ⅱ7、转角油缸8、转角油缸垫块9、浮动支撑油缸10和浮动支撑油缸支撑架11，所述的压紧油缸2通过压紧油缸垫块3设于底板1上，所述的压紧压板4通过螺栓固定于压紧油缸2顶部；所述的支撑柱5、支撑块Ⅰ6和支撑块Ⅱ7依次设于压紧油缸2一侧，所述的支撑块Ⅰ6上端面设有凹陷，所述的凹陷横截面为倒等腰梯形；所述的转角油缸8通过转角油缸垫块9设于底板1上；所述的浮动支撑油缸10设于浮动支撑油缸支撑架11上，所述的浮动支撑油缸支撑架11设于转角油缸8后侧底板1上，所述的浮动支撑油缸支撑架11侧面还设有加强板23；

所述的弹性定位件包括芯胎体Ⅰ13（见图6-8）、芯胎体Ⅱ14（见图9-11）、轴套15（见图3）、销轴16（见图5）、第一压紧弹簧17、第二压紧压簧18、第三压紧弹簧19和定位压块20（见图4），所述的芯胎体Ⅰ13、芯胎体Ⅱ14横截面均呈倒U形，所述的轴套15设于芯胎体Ⅰ13、芯胎体Ⅱ14上部，所述的轴套15外壁均布有第一卡槽21、第二卡槽、第三卡槽22和第四卡槽，所述的第一卡槽21和第二卡槽卡合芯胎体Ⅰ13，所述的第三卡槽22和第四卡槽卡合芯胎体Ⅱ14，所述的第一卡槽21与第二卡槽关于销轴16对称，所述的第三卡槽22与第四卡槽关于销轴16对称，所述的第一卡槽21和第二卡槽深度大于第三卡槽22和第四卡槽，所述的销轴15贯穿芯胎体Ⅰ13、芯胎体Ⅱ14和轴套15，销轴16末端由螺母固定，所述的轴套15和芯胎体Ⅰ13之间销轴16上套设有第一压紧弹簧17，所述的轴套15和芯胎体Ⅱ14之间设有第二压紧弹簧18和第三压紧弹簧19，所述的第二压紧弹簧18和第三压紧弹簧19关于销轴16对称，所述的定位压块20一端依次与芯胎体Ⅰ13、芯胎体Ⅱ14、销轴16的下端穿装连接，另一端通过螺栓固定于转角油缸8顶部；

所述的开关阀12包括定位开关阀和压紧开关阀。

参见图16-17，一种利用上述的弹性芯胎自动定位装置进行排气歧管法兰气道铣面、钻孔定位的方法，以排气歧管法兰气道初始定位点a、b、c、d为基准，且a与b位于排气歧管的Y坐标、c与d位于排气歧管的X坐标，所述的a与b定位点用芯胎体Ⅰ13定位，所述的c与d定位点用芯胎体Ⅱ14定位，具体包括以下步骤：

（1）预先设计好弹性定位机构移动的轨迹，将弹性定位机构的定位压块20通过螺栓固定在转角油缸8顶部，支撑点Ⅰ25对应支撑柱5，支撑点Ⅱ26对应支撑块Ⅱ7，管口27对应支撑块Ⅰ6；

（3）扳动定位开关阀，转角油缸8带动芯胎体Ⅰ13、芯胎体Ⅱ14、定位压块20由初始位置旋转至定位位置，当弹性定位机构到达工件24气道位置上方时，转角油缸8带动弹性定位机构向下移动，芯胎体Ⅰ13、芯胎体Ⅱ14分别与工件24的定位基准点ab、cd相接触，如果工件24在其中一向有所偏差，弹性定位机构会在转角油缸8向下压紧力下利用芯胎体下端的倒角部分将工件24移至正确位置；为使工件ab、cd两个向都能实现准确定位且又不干涉，芯胎体Ⅰ13使用压紧弹簧17、芯胎体Ⅱ14使用压紧弹簧18和压紧弹簧19，使其中任一芯胎体在定位完成的过程中有向上移动的足够空间，以便另一芯胎体顺利向下与工件24相应的基准点接触，以完成定位；

假设芯胎体Ⅰ13在芯胎向下压紧过程中最先到达定位a、b定位点，且定位部分已撑紧a、b两点即完成ab向定位；但芯胎体Ⅱ14定位部分尚没有到达（或没有完全撑紧）c、d定位点，芯胎体Ⅰ13会在弹性定位机构向下压紧的动作中受到工件a、b点的反作用力，当反作用力大于压紧弹簧的力后芯胎体Ⅰ13会上移动，其压紧弹簧17会进一步压缩，而芯胎体Ⅱ14因一直没有受到或受到的反作用小于压紧弹簧的力而继续向下运行，直至完成定位（其后动作如芯胎体Ⅰ13情况），当转角油缸8最终停止向下压紧时，芯胎体Ⅰ13、芯胎体Ⅱ14才停止向上的移动；

（4）扳动压紧开关阀，压紧压板4压紧工件24，浮动支撑油缸10锁紧；

（5）反向扳动定位开关阀，则弹性定位机构返回初始位置，此时，可启动设备进行加工。

实施例2

本实施例弹性芯胎自动定位装置结构与实施例1弹性芯胎自动定位装置结构相似，相同部分不重述，有些不同的是：所述的支撑块Ⅰ6上端面设有凹陷，所述的凹陷横截面为V形。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种弹性芯胎自动定位装置，其特征在于，包括压紧机构、弹性定位机构和开关阀，所述的弹性定位机构包括芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ、轴套、销轴、第一压紧弹簧、第二压紧弹簧、第三压紧弹簧和定位压块，所述的芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ横截面均呈倒U形，所述的轴套设于芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ上部，所述的轴套外壁均布有第一卡槽、第二卡槽、第三卡槽和第四卡槽，所述的第一卡槽和第二卡槽卡合芯胎体Ⅰ，所述的第三卡槽和第四卡槽卡合芯胎体Ⅱ，所述的第一卡槽与第二卡槽关于销轴对称，所述的第三卡槽与第四卡槽关于销轴对称，所述的第一卡槽和第二卡槽深度大于第三卡槽和第四卡槽，所述的销轴贯穿芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ和轴套，销轴末端由螺母固定，所述的轴套和芯胎体Ⅰ之间销轴上套设有第一压紧弹簧，所述的轴套和芯胎体Ⅱ之间设有第二压紧弹簧和第三压紧弹簧，所述的第二压紧弹簧和第三压紧弹簧关于销轴对称，所述的定位压块一端依次与芯胎体Ⅰ、芯胎体Ⅱ、销轴的下端穿装连接，另一端通过螺栓固定于转角油缸顶部；

所述的压紧机构包括底板、压紧油缸、压紧油缸垫块、压紧压板、支撑柱、支撑块Ⅰ、支撑块Ⅱ、转角油缸、转角油缸垫块、浮动支撑油缸和浮动支撑油缸支撑架，所述的压紧油缸通过压紧油缸垫块设于底板上，所述的压紧压板通过螺栓固定于压紧油缸顶部；所述的支撑柱、支撑块Ⅰ和支撑块Ⅱ依次设于压紧油缸一侧；所述的转角油缸通过转角油缸垫块设于底板上；所述的浮动支撑油缸设于浮动支撑油缸支撑架上，所述的浮动支撑油缸支撑架设于转角油缸后侧底板上；

所述的支撑块Ⅰ上端面设有凹陷，所述的凹陷横截面为V形、U形或者倒等腰梯形。

2.根据权利要求1所述的弹性芯胎自动定位装置，其特征在于，所述的浮动支撑油缸支撑架侧面设有加强板。

3.根据权利要求1所述的弹性芯胎自动定位装置，其特征在于，所述的凹陷横截面为倒等腰梯形。