CN106272160B - 一种自动定心夹紧机构 - Google Patents

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Abstract

一种自动定心夹紧机构，外环体套装在所述内环体的外圆周表面，并且二者之间间隙配合。多个伸缩体中的伸缩轴的球头端穿过内环体圆周上的导向孔后装入位于外环体内圆表面上的各滑槽内。蜗轮体固定在所述内环体的端面；所述蜗杆通过轴承座固定在所述外环体的端面,并与所述蜗轮体咬合，使外环体与内环体之间产生相对转动。所述内环体的外圆周表面导向孔的数量、外环体内圆周表面滑槽的数量和伸缩体的数量相同。本发明在夹紧的过程中，所有的夹紧块通过伸缩螺栓同时伸出和缩回，在夹紧过程中同时使其变圆，而且在整个实施的过程中不需要机床，操作简便，效率高，具有广泛的推广应用价值。

Description

一种自动定心夹紧机构
技术领域
本发明涉及机械制造领域，具体是一种用于航天固体火箭发动机金属壳体的制造和压力容器以及其它领域薄壁筒体类零件的制造的自动定心夹紧机构
背景技术
在航天火箭发动机金属壳体制造和各种压力容器的制造中，基本都是由板材卷焊成形，或将旋压成形的薄壁筒段加工焊接而成。无论是旋压成形的筒段还是卷焊成形的薄壁筒段都有较大的变形。在筒段的加工、筒段与筒段的组焊以及形成壳体的加工都需要外加紧机构将筒段校圆或内撑具撑圆才能进行加工和焊接，且对于直径小于200mm及小开口的筒体或壳体，则只能用外夹紧机构进行加紧并使其变圆后才能焊接、加工。传统的夹紧机构基本上是在机床上进行找正后，用螺栓逐一进行调整夹紧，且需要反复进行。该方法工作效率低、劳动强度大。
发明内容
为克服现有技术中存在的工作效率低、劳动强度大的不足，本发明提出了一种自动定心夹紧机构。
本发明包括外环体、内环体、蜗杆、蜗轮体、轴承座和伸缩体。其中，外环体套装在所述内环体的外圆周表面，并且二者之间间隙配合。多个伸缩体中的伸缩轴的球头端穿过内环体圆周上的导向孔后装入位于外环体内圆表面上的各滑槽内。蜗轮体固定在所述内环体的端面；所述蜗杆通过轴承座固定在所述外环体的端面,并与所述蜗轮体咬合，使外环体与内环体之间产生相对转动。所述内环体的外圆周表面导向孔的数量、外环体内圆周表面滑槽的数量和伸缩体的数量相同。
在所述蜗轮体的两侧分别固定有限位块，用于限定所述外环体与内环体之间相对转动的角度。在所述外环体的两个端面分别均布有四个轴向挡块，用于限制外环体与内环体相对转动是产生轴向窜动。
所述外环体的内径与外环体的外径配合。在该外环体的内圆周表面均布有多个滑槽；该滑槽的长度方向与所述外环体的周向一致；该滑槽的底表面为弧面，并且该一端的槽深度为h，另一端的槽深度为h1，h1＝h+l；l为伸缩螺杆在滑槽中滑动时在径向的伸缩量。所述滑滑槽槽的横截面采用梯形槽结构。在所述滑槽深度为h一端端头处为圆孔，该圆孔的孔径略大于伸缩螺杆端头的球头的直径，以便于装入该伸缩螺杆的球头。
所述滑槽槽底部的硬度为HRC40～45。
所述伸缩体有多个，各伸缩体包括伸缩轴和夹紧块。在各伸缩体中，撑紧块的外表面和内表面均为弧面，伸缩螺杆的一端通过螺纹固定在撑紧块外表面的几何中心，并垂直于该外表面。所述伸缩螺杆的另一端端头为球头。所述撑紧块采用铝或铝合金或铜或铜合金制成；所述伸缩螺杆采用碳钢或合金钢制成。所述伸缩螺杆的球头表面经淬火处理。
本发明在工作中，使全部夹紧块在伸缩螺栓的作用下同时伸出和缩回，实现筒段、筒体、壳体在夹紧过程中同时变圆。本发明中的伸缩轴和夹紧块的伸缩运动是通过安装在外环体上的蜗杆和装在内环体上的一段蜗轮体实现的，运动时，通过手轮转动带动蜗杆转动，从而带动蜗轮转动，使内外环体相对转动，由于内、外环体的相对旋转运动，使伸缩轴头部在外环体内的梯形槽移动，在梯形槽顶面和底面的作用下使伸缩轴沿定向伸缩，从而实现对筒段、筒体、壳体类零件的夹紧，并同时使其变圆。
本发明的关键技术在于：
1、实现内外环体相对转动的机构；
2、实现伸缩轴及夹紧块伸缩机构技术。
在本发明中，转动手轮带动通过轴承座连接在外环体上的蜗杆转动，驱动固定在内环体上的一段蜗轮体转动，从而带动内环体转动，此时，装在外环体梯形滑槽内的伸缩轴的球头部分在滑槽内滑动，在滑槽底部或顶部的作用下，伸缩轴沿装在内环体上的导向套伸出或缩回，伸缩轴带动夹紧块伸出或缩回，从而使工件被加紧或松开；在所有伸缩轴的伸缩过程中，其中心始终为内环体的回转中心，所有伸缩轴带动夹紧块伸缩在不同位置时，夹紧块的内表面形成不同大小的同心圆，其圆心就是内环体的回转中心，也就是工件被加紧时其圆度由夹紧块内表面确定，圆心也是内环体的圆心，因此该发明能够在工件加紧的过程中，一次实现工件的装夹和找正，使工件变圆并自动定心。本发明在夹紧的过程中，所有的夹紧块通过伸缩螺栓同时伸出和缩回，在夹紧过程中同时使其变圆，而且在整个实施的过程中不需要机床，操作简便，效率高，具有广泛的推广应用价值。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中A－A剖视图；
图3是外环体的结构示意图，其中，图3a是主视图，图3b是图3a中的B-B向视图，图3c是图3a中的A向视图；图3d是图3a中滑槽的局部示意图；
图4是内环体的结构示意图。图中：
1.外环体；2.内环体；3.手轮；4.蜗杆；5.蜗轮体；6.轴承座；7.限位块；8轴向挡块；9导向套；10.伸缩轴；11.夹紧块。
具体实施方式
本实施例是一种自动定心夹紧机构，能够实现筒体类、壳体类零件在夹紧过程中使其自动变圆。
本实施例包括外环体1、内环体2、手轮3、蜗杆4、蜗轮体5、轴承座6、导向套9、限位7、轴向挡块8和伸缩体。所述的伸缩体包括伸缩轴10和夹紧块11。其中，外环体1套装在所述内环体2的外圆周表面，并且二者之间间隙配合。多个伸缩体中的伸缩轴10的球头端穿过内环体2圆周上的导向孔后装入位于外环体1内圆表面上的各滑槽内。蜗轮体5固定在所述内环体2的端面；所述蜗杆4通过轴承座6固定在所述外环体1的端面,并与所述蜗轮体5咬合，使外环体1与内环体2之间产生相对转动。手轮3安装在所述蜗杆的一端。
在所述蜗轮体的两侧分别固定有限位块7，用于限定所述外环体1与内环体2之间相对转动的角度。
在所述外环体的两个端面分别均布有四个轴向挡块，用于限制外环体与内环体2相对转动是产生轴向窜动。
所述外环体1为环状，采用合金钢并进行淬火热处理。该外环体的内径与外环体2的外径配合。在该外环体的内圆周表面均布有多个滑槽；该滑槽的长度方向与所述外环体的周向一致；该滑槽的底表面为弧面，并且该一端的槽深度为h，另一端的槽深度为h1，h1＝h+l；l为伸缩螺杆在滑槽中滑动时在径向的伸缩量。所述滑滑槽槽的横截面采用梯形槽结构。在所述滑槽深度为h一端端头处为圆孔，该圆孔的孔径略大于伸缩螺杆端头的球头的直径，以便于装入该伸缩螺杆的球头。所述滑槽槽底部的硬度为HRC40～45。
所述伸缩体有多个。在各伸缩体中，撑紧块11的外表面和内表面均为弧面，伸缩螺杆10的一端通过螺纹固定在撑紧块11外表面的几何中心，并垂直于该外表面。所述伸缩螺杆10的另一端端头为球头。所述撑紧块11采用铝或铝合金或铜或铜合金制成；所述伸缩螺杆10采用碳钢或合金钢制成。所述伸缩螺杆的球头表面需经淬火处理。
所述内环体的外圆周表面导向孔的数量、外环体内圆周表面滑槽的数量和伸缩体的数量相同。
所述蜗杆4采用碳钢或合金钢制成。该蜗杆的尺寸和参数除按照夹持工件所需的夹紧力总合计算确定。在蜗杆输入轴一端端面的中心有方形轴杆，用于安装手轮3。
所述蜗轮5为一段扇形体结构。采用锡青铜或铝青铜制成。
所述导向套9的内径与伸缩轴直径相同，外径与内环体上孔径相同。
所述轴向挡块8为方形块，采用碳钢制成。
所述限位块7为扇形块状，采用碳钢制成。
轴承座6采用碳钢制成，内装向心推力轴承。
在本发明中：
外环体1是套装在内环体2上，外环体的内径与内环体相同；蜗杆4通过轴承座6与外环体连接；手轮3通过其内方孔与蜗杆相连；蜗轮体5通过螺栓与内环体连接；限位块7用螺栓与外环体装蜗杆同一侧的端面连接；伸缩轴10一端的球头部分是通过内环体中的孔装于外环体的梯形槽内，而另一端伸出内环体内孔中；导向套9装在内环体径向孔中，用顶丝固定；轴向挡块8用螺栓固定在外环体的两侧端面上；夹紧块11通过其上的螺孔装在伸缩轴10上，并进行铆接。
装配过程是：
首先在外环体内表面和梯形槽中均匀涂装润滑脂，然后套装于内环体上，并使内环体上的孔与外环体孔对齐，将伸缩轴球头部分通过内环体孔穿入外环体孔中并使球头部分进入梯形槽内，待所有伸缩轴装入后，相对转动内外环体使伸缩轴球头部分进入梯形槽中，这时分别将导向套7装入内环体的孔中并用顶丝固定；将加紧块11装入伸缩轴端并用顶丝固定；将轴向挡块用螺栓与外环体连接；将蜗杆4装入轴承座上，将轴承座用螺栓与外环体连接；将蜗轮调整好与蜗杆的位置，保证蜗轮蜗杆齿的正确啮合后用螺栓与内环体连接；将手轮3装入蜗杆端，并正反转动手轮检查有无卡阻现象，自此装配完成。
本发明的工作过程是：
以蜗杆螺旋线方向为左旋为例，顺时针转动手轮，在蜗杆的驱动下，蜗轮带着内环体相对外环体做顺时针旋转，同时带着伸缩轴一同转动，这时伸缩轴球头的下部在外环体梯形槽的内侧底面的作用下向外移动，使伸缩轴缩回；继续顺时针转动手轮，当蜗轮侧面转动到该侧限位块时停止转动，此时伸缩轴缩回为最大值。将本发明套在要夹持的工件上，逆时针方向转动手轮，在蜗杆的驱动下蜗轮带动内环体、伸缩轴相对外环体做逆时针方向旋转，同时，伸缩轴也相对于外环体的梯形槽做逆时针方向旋转运动。这时，伸缩轴球头部分的顶部圆弧面在外环体梯形槽的顶面的的作用下，使伸缩轴向内伸出，当蜗轮的侧面旋转到该侧限位块时，伸缩轴伸出值为最大，也就是夹紧力最大的时候，使工件完全夹紧。由于内外环体的相对转动，伸缩轴在各自的梯形槽顶面和底面的作用下，同步伸缩，在导向套的作用下，伸缩轴始终是沿径向伸缩，因此，在工件被夹紧的过程中能够同时自动变圆。

Claims (4)

1.一种自动定心夹紧机构，其特征在于，包括外环体、内环体、蜗杆、蜗轮体、轴承座和伸缩体；其中，外环体套装在所述内环体的外圆周表面，并且二者之间间隙配合；多个伸缩体中的伸缩轴的球头端穿过内环体圆周上的导向孔后装入位于外环体内圆表面上的各滑槽内；蜗轮体固定在所述内环体的端面；所述蜗杆通过轴承座固定在所述外环体的端面,并与所述蜗轮体咬合，使外环体与内环体之间产生相对转动；所述内环体的外圆周表面导向孔的数量、外环体内圆周表面滑槽的数量和伸缩体的数量相同；
所述伸缩体有多个，各伸缩体包括伸缩轴和夹紧块；在各伸缩体中，夹紧块的外表面和内表面均为弧面，伸缩轴的一端通过螺纹固定在夹紧块外表面的几何中心，并垂直于该外表面；所述伸缩轴的另一端端头为球头；
在所述蜗轮体的两侧分别固定有限位块，用于限定所述外环体与内环体之间相对转动的角度；在所述外环体的两个端面分别均布有四个轴向挡块，用于限制外环体与内环体相对转动时产生轴向窜动。
2.如权利要求1所述自动定心夹紧机构，其特征在于，所述外环体的内径与内环体的外径配合；在该外环体的内圆周表面均布有多个滑槽；该滑槽的长度方向与所述外环体的周向一致；该滑槽的底表面为弧面，并且一端的槽深度为h，另一端的槽深度为h1，h1＝h+l；l为伸缩轴在滑槽中滑动时在径向的伸缩量；所述滑槽的横截面采用梯形槽结构；在所述滑槽深度为h一端端头处为圆孔，该圆孔的孔径略大于伸缩轴端头的球头的直径，以便于装入该伸缩轴的球头。
3.如权利要求2所述自动定心夹紧机构，其特征在于，所述滑槽槽底部的硬度为HRC40～45。
4.如权利要求1所述自动定心夹紧机构，其特征在于，所述夹紧块采用铝或铝合金或铜或铜合金制成；所述伸缩轴采用碳钢或合金钢制成；所述伸缩轴的球头表面经淬火处理。
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