CN107052856B - 树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具及加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其要点在于底板、导柱、支撑气缸、活动板、顶板组成夹具框架，真空固定座放置在活动板上方，真空固定座内腔与球罩外表面相配合，真空固定座上端有两层台阶，第一台阶内沿面外径小于球罩法兰边的外径加工尺寸，第二台阶内沿面的外径等于球罩法兰边的外径未加工尺寸，顶板中心开有台阶孔，球罩定位环嵌在顶板的台阶孔中，真空发生装置上连接有常开单向电磁阀、常闭单向负压电磁阀，与真空固定座相连，为真空固定座内腔抽真空，活动板、真空固定座及球罩随着支撑气缸的动作沿着导柱做上下运动。本发明利用真空进行夹紧，一次装夹完成所有加工，加工工序得到巨大优化，提高加工效率和成品良品率。
Description
技术领域
本发明属于树脂光学球罩的加工夹具，特别是光学球罩法兰边的精雕铣面铣槽铣孔铣直径的夹具。
背景技术：
本发明所述的树脂光学球罩为球型摄像机所用的保护外罩，是如图1、2所示的带法兰边的光学球罩。由于树脂光学球罩通过模具注塑成型，法兰边为其安装位，相同直径球罩，不同用户所配的机型不同，安装位有所不同，不能通用。如果根据每个法兰边尺寸重新制作模具注塑产品，开发周期长，成本高；因此通常需对光学球罩的法兰边进行加工，以达到使用要求。由于光学球罩参与光学成像，因此球罩除法兰边外，其它位置不能有碰伤、污渍、模糊等不良，这对球罩的法兰边加工提出更高的定位夹紧要求。现有的加工方式是如图3所示，将球罩放入第一固定座21中以球罩的法兰边内圆Φ2为定位夹紧面，法兰边A表面81为支撑面，通过定位块23和车床的尾座22将球罩定位夹紧，用车刀20进行法兰边的B表面82和外圆加工,完成后将球罩卸下，放入第二固定座24，如图4所示，第二固定座上表面有与加工好的法兰边相配合的嵌槽25，以球罩的法兰边外圆Φ1为定位面，法兰边A表面为支撑面，用压紧夹具26在法兰边B表面82压紧，将球罩固定在第二固定座上，通过精雕机的铣刀27加工出相应的孔位28和槽位29。该方法加工工序多，存在二次定位误差问题，产品需要多次取放和运输，加工周期长，同时很容易造成球罩碰伤和污染问题。
发明内容：
本发明的目的在于克服上述球罩加工中存在二次定位误差问题，提供一种一次装夹完成所有加工的夹具，以提高球罩的加工质量和效率。
设计一套夹具，利用真空夹紧将球罩法兰边的厚度、外圆、槽和孔加工等多道加工整合在同一工序完成。
本发明所采用的技术方案为一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其要点在于它包括底板、支撑气缸、活动板、真空固定座、导柱、顶板、球罩定位环、常开单向电磁阀、常闭单向负压电磁阀、真空发生装置、气缸电磁阀，不少于三根的导柱固定在底板上，支撑气缸固定于底板中部，活动板套在导柱中放置在支撑气缸的上方，顶板固定在导柱的上表面，底板、导柱、支撑气缸、活动板、顶板组成夹具框架，真空固定座放置在活动板上方，真空固定座内腔与球罩外表面相配合，真空固定座上端有两层台阶，第一台阶内沿面外径小于球罩法兰边的外径加工尺寸，第二台阶内沿面的外径等于球罩法兰边的外径未加工尺寸，顶板中心开有台阶孔，内孔的内径大于真空固定座第二台阶内沿面的外径，小于真空固定座的最大外径，球罩定位环嵌在顶板的台阶孔中，球罩定位环的内径与球罩法兰边外径为间隙配合，真空发生装置上连接有常开单向电磁阀、常闭单向负压电磁阀，与真空固定座相连，为真空固定座内腔抽真空，支撑气缸在气缸电磁阀控制下进行顶起复位的动作，活动板、真空固定座及球罩随着支撑气缸的动作沿着导柱做上下运动。
本发明主要有三部分：顶出气缸、球罩固定部分、球罩定位部分。通过球罩预定位、真空固定、气缸顶出、刀具加工，在同一个夹具完成相关的定位夹紧动作，精雕机开始动作，进行法兰边端面厚度、外圆、槽和孔的加工。支撑气缸部分在加工时将球罩顶出，保证精雕加工球罩法兰边厚度、槽和孔时，精雕刀具不碰到装置的定位区域。球罩固定部分，采用真空方式固定，真空固定座、球罩定位环用尼龙或者其它工程塑料制作，避免取放过程中碰伤球罩表面。
使用本发明，球罩的加工工序得到巨大优化，解决了球罩多次定位和取放运输存在的定位误差和碰伤污染等问题，提高加工效率、加工精度和成品良品率。
真空固定座第一台阶的高度大于等于1mm，球罩定位环的内孔厚度大于球罩法兰边厚度与第一台阶高度的和。第一台阶用于精雕加工刀进刀，防止精雕加工碰伤真空固定座。
真空固定座两层台阶的总高度大于顶板内孔的厚度和球罩定位环内孔厚度之和，真空固定座上升后,球罩的法兰边脱离球罩定位环。让出铣刀的工作位。
活动板与导柱采用滚珠轴套连接，保证活动板上下滑动顺畅。
球罩定位环与顶板固定好后，真空固定座先与球罩定位环间隙配合后再固定在活动板上，此时真空固定座中心线与球罩定位环中心线在同一直线上。
支撑气缸固定在底板上，支撑气缸中心线与真空固定座中心线在同一直线上。
真空固定座端直径方向设计有两个凹槽，在球罩定位环内径直径方向的相应处也设计有与之相配合的两个定位环凹槽，解决球罩取放困难问题。
球罩定位环为“ L“型结构，增加与顶板的接触面积，保证球罩定位环与整体结构的对中性问题；同时增加球罩定位环强度，增加球罩取放空间，解决球罩取放困难问题。
真空固定座用尼龙或者其它工程塑料制作、球罩定位环用铝合金制作。
支撑气缸为短行程薄壁气缸，减少整体夹具的高度。
一种树脂光学球罩法兰边加工方法，将不少于三根的导柱固定在底板上，支撑气缸固定于底板上，将活动板套入导柱置于支撑气缸上端，真空固定座放在活动板上，顶板固定于导柱上组成夹具框架，支撑气缸在运动行程的最低处，球罩定位环固定在顶板上，球罩定位环内径与真空固定座之间为间隙配合，球罩定位环对真空固定座进行定位固定，将常开单向电磁阀、常闭单向负压电磁阀、真空发生装置连接好后，再将连接管与真空固定座连接，气缸电磁阀与支撑气缸连接，球罩放入真空固定座，常开单向电磁阀、常闭单向负压电磁阀和真空发生装置动作，真空发生装置对真空固定座进行抽真空，到设定压力后，保持，气缸电磁阀动作，支撑气缸动作顶起活动板，球罩脱离球罩定位环，铣刀先加工法兰边外圆，再加工法兰边B表面，再加工出相应的孔位和槽位，球罩加工完成后，关闭常开单向电磁阀和常闭单向负压电磁阀，球罩与真空固定座间隙泄压，取出球罩，关闭气缸电磁阀，支撑气缸回程，真空固定座和活动板回到初始状态，重新放入第二个球罩，重复以上动作，进行第二个球罩加工。
本发明的优点在于利用真空进行夹紧，一次装夹完成所有加工，球罩的加工工序得到巨大优化，解决了球罩多次定位和取放运输存在的定位误差和碰伤污染等问题，提高加工效率、加工精度和成品良品率。
附图说明
图1为球罩外形图
图2为图1的仰视图
图3为现有球罩法兰边厚度和外圆加工方式
图4为现有球罩法兰边槽和孔加工方式
图5为本发明使用状态图
图6为图5去除真空发生装置部分的俯视图
图7为本发明支撑气缸顶起加工状态图
图8为真空固定座的结构示意图
图9为图8的俯视图
其中： 1 底板、2支撑气缸、3 顶块、4 滚珠滑动轴套、5 活动板、6 真空固定座61第一台阶内沿面 62第二台阶内沿面63凹槽7 导柱 8 球罩 81法兰边A表面 82法兰边B表面 9 顶板 10 球罩定位环 101定位环凹槽11常开单向电磁阀 12常闭单向负压电磁阀 13真空发生装置 14气缸电磁阀20车刀21第一固定座22车床的尾座23定位块24第二固定座、25嵌槽26压紧夹具27铣刀 28孔位 29槽位。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更理解本发明，对下述的实施例进行修改，添加和替换都是可能的，都没有超出本发明的保护范围。
如图5-9所示，一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，它包括底板1、支撑气缸2、活动板5、真空固定座6、导柱7、顶板9、球罩定位环10、常开单向电磁阀11、常闭单向负压电磁阀12、真空发生装置13、气缸电磁阀14，真空固定座6用尼龙或者其它工程塑料制作、球罩定位环10用铝合金或其他金属制作。
真空固定座6内腔与球罩外表面相配合，真空固定座6上端有两层台阶，第一台阶内沿面61外径小于球罩法兰边的外径加工尺寸，第一台阶的高度大于等于1mm。第一台阶用于精雕加工刀进刀，防止精雕加工碰伤真空固定座。第二台阶内沿面62的外径等于球罩法兰边的外径未加工尺寸，顶板9中心开有台阶孔92，顶板内孔91的内径大于真空固定座6第二台阶内沿面62的外径，小于真空固定座6的最大外径，顶板9卡在真空固定座第二台阶面上，作为支撑气缸上升的限位。球罩定位环10嵌在顶板9的台阶孔92中，球罩定位环10的内径与球罩8法兰边外径及第二台阶内沿面62的外径为间隙配合，球罩定位环10内孔的厚度大于球罩法兰边厚度与第一台阶高度的和，球罩放入真空固定座后靠球罩定位环10内孔进行定位。真空固定座6两层台阶的总高度大于顶板内孔的厚度和球罩定位环内孔厚度之和，真空固定座6上升后,球罩的法兰边脱离球罩定位环10，让出铣刀的工作位。
不少于三根的导柱7固定在底板1上，支撑气缸2固定于底板1中部，活动板5套在导柱7中放置在支撑气缸2的上方，活动板5与导柱7采用滚珠轴套4连接，保证活动板5上下滑动顺畅。顶板9固定在导柱7的上表面，底板1、导柱7、支撑气缸2、活动板5、顶板9组成夹具框架，真空固定座6放置在活动板5上方，球罩定位环10与顶板9固定好后，真空固定座6先与球罩定位环10间隙配合后再固定在活动板5上，此时真空固定座6中心线、支撑气缸2中心线与球罩定位环10中心线在同一直线上。即真空固定座6、支撑气缸2、球罩定位环10三者同轴。
真空发生装置13上连接有常开单向电磁阀11、常闭单向负压电磁阀12，与真空固定座6相连，为真空固定座6内腔抽真空，支撑气缸2在气缸电磁阀14控制下进行顶起复位的动作，活动板5、真空固定座6及球罩8随着支撑气缸2的动作沿着导柱7做上下运动。
对不同法兰边外径的球罩，可通过制作不同内径的球罩定位环来满足不同法兰边外径球罩定位问题。
对不同大小的球罩，可通过制作不同的真空固定座来满足不同大小球罩固定问题。
真空固定座6顶端直径方向设计有两个凹槽63，在球罩定位环10内径直径方向的相应处也设计有与之相配合的两个定位环凹槽101，解决球罩取放时手指的位置。
球罩定位环10可以为平板结构，加工方便，但不利于保证其刚性，增加其厚度保证刚性后，相应增加真空固定座台阶62的高度，不利于保证真空固定座台阶62的强度。
或如图所示，球罩定位环10为“ L“型结构，增加与顶板9的接触面积，保证球罩定位环10与整体结构的对中性问题；同时增加球罩定位环10强度，增加球罩取放空间，解决球罩取放困难问题。
支撑气缸2为短行程薄壁气缸，减少整体夹具的高度。
整体夹具的高度要小于精雕机可正常工作的高度。
一种利用上述夹具加工树脂光学球罩法兰边方法，将不少于三根的导柱7固定在底板1上，支撑气缸2固定于底板1上，将活动板5套入导柱7置于支撑气缸2上端，真空固定座6放在活动板5上，顶板9固定于导柱7上组成夹具框架，支撑气缸2在运动行程的最低处，球罩定位环10用固定件（螺钉）固定在顶板9上，球罩定位环内径与真空固定座之间为间隙配合，球罩定位环对真空固定座6进行定位固定，将常开单向电磁阀11、常闭单向负压电磁阀12、真空发生装置13连接好后，再将连接管与真空固定座6连接，气缸电磁阀14与支撑气缸2连接，球罩8放入真空固定座6，通过球罩定位环10定位，打开常开单向电磁阀11、常闭单向负压电磁阀12和真空发生装置13，真空发生装置13对真空固定座6进行抽真空，到设定压力后，保持，气缸电磁阀14动作，支撑气缸2动作顶起活动板5，球罩8脱离球罩定位环10，铣刀先加工法兰边外圆，再加工法兰边B表面，再加工出相应的孔位和槽位，球罩8加工完成后，关闭真空发生装置13、常开单向电磁阀11和常闭单向负压电磁阀12，球罩8与真空固定座6间隙泄压，取出球罩8，关闭气缸电磁阀14，支撑气缸2回程，真空固定座6和活动板5回到初始状态，重新放入第二个球罩，重复以上动作，进行第二个球罩加工。每个电磁阀的动作顺序都通过电连接至一个开关上，易于操作。
球罩的固定后，光学表面不可与装置接触，避免碰伤，同时满足加工过程中的稳定性。
Claims (9)
1.一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其特征在于：它包括底板（1）、支撑气缸（2）、活动板（5）、真空固定座（6）、导柱（7）、顶板（9）、球罩定位环（10）、常开单向电磁阀（11）、常闭单向负压电磁阀（12）、真空发生装置（13）、气缸电磁阀（14），不少于三根的导柱（7）固定在底板（1）上，支撑气缸（2）固定于底板（1）中部，活动板（5）套在导柱（7）中放置在支撑气缸（2）的上方，顶板（9）固定在导柱（7）的上表面，底板（1）、导柱（7）、支撑气缸（2）、活动板（5）、顶板（9）组成夹具框架，真空固定座（6）放置在活动板（5）上方，真空固定座（6）内腔与球罩外表面相配合，真空固定座（6）上端有两层台阶，第一台阶内沿面（61）外径小于球罩法兰边的外径加工尺寸，第二台阶内沿面（62）的外径等于球罩法兰边的外径未加工尺寸，顶板（9）中心开有台阶孔（92），内孔（91）的内径大于真空固定座（6）第二台阶内沿面（62）的外径，小于真空固定座（6）的最大外径，球罩定位环（10）嵌在顶板（9）的台阶孔（92）中，球罩定位环（10）的内径与球罩（8）法兰边外径为间隙配合，真空发生装置（13）上连接有常开单向电磁阀（11）、常闭单向负压电磁阀（12），与真空固定座（6）相连，为真空固定座（6）内腔抽真空，支撑气缸（2）在气缸电磁阀（14）控制下进行顶起复位的动作，活动板（5）、真空固定座（6）及球罩（8）随着支撑气缸（2）的动作沿着导柱（7）做上下运动；
真空固定座用尼龙或者其它工程塑料制作、球罩定位环用铝合金制作。
2.根据权利要求1所述的一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其特征在于：真空固定座（6）第一台阶的高度大于等于1mm，球罩定位环（10）内孔的厚度大于球罩法兰边厚度与第一台阶高度的和。
3.根据权利要求1所述的一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其特征在于：真空固定座（6）两层台阶的总高度大于顶板内孔的厚度和球罩定位环内孔厚度之和，真空固定座（6）上升后,球罩的法兰边脱离球罩定位环（10）。
4.根据权利要求1所述的一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其特征在于：活动板（5）与导柱（7）采用滚珠轴套（4）连接，保证活动板（5）上下滑动顺畅。
5.根据权利要求4所述的一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其特征在于：球罩定位环（10）与顶板（9）固定好后，真空固定座（6）先与球罩定位环（10）间隙配合后再固定在活动板（5）上，此时真空固定座（6）中心线与球罩定位环（10）中心线在同一直线上。
6.根据权利要求1所述的一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其特征在于：支撑气缸（2）固定在底板（1）上，支撑气缸（2）中心线与真空固定座（6）中心线在同一直线上。
7.根据权利要求1所述的一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其特征在于：真空固定座（6）顶端直径方向设计有两个凹槽（63），在球罩定位环（10）内径直径方向的相应处也设计有与之相配合的两个定位环凹槽（101）。
8.根据权利要求1所述的一种树脂光学球罩法兰边加工一次装夹成型的夹具，其特征在于：球罩定位环（10）为“ L“型结构，增加与顶板（9）的接触面积，保证球罩定位环（10）与整体结构的对中性问题；同时增加球罩定位环（10）强度，增加球罩取放空间，解决球罩取放困难问题。
9.一种利用如权利要求1所述的夹具加工树脂光学球罩法兰边的加工方法，其特征在于：将不少于三根的导柱（7）固定在底板（1）上，支撑气缸（2）固定于底板（1）上，将活动板（5）套入导柱（7）置于支撑气缸（2）上端，真空固定座（6）放在活动板（5）上，顶板（9）固定于导柱（7）上组成夹具框架，支撑气缸（2）在运动行程的最低处，球罩定位环（10）固定在顶板（9）上，球罩定位环内径与真空固定座之间为间隙配合，球罩定位环对真空固定座（6）进行定位固定，将常开单向电磁阀（11）、常闭单向负压电磁阀（12）、真空发生装置（13）连接好后，再将连接管与真空固定座（6）连接，气缸电磁阀（14）与支撑气缸（2）连接，球罩（8）放入真空固定座（6），常开单向电磁阀（11）、常闭单向负压电磁阀（12）和真空发生装置（13）动作，真空发生装置（13）对真空固定座（6）进行抽真空，到设定压力后，保持，气缸电磁阀（14）动作，支撑气缸（2）动作顶起活动板（5），球罩（8）脱离球罩定位环（10），铣刀先加工法兰边外圆，再加工法兰边B表面，再加工出相应的孔位和槽位，球罩（8）加工完成后，关闭常开单向电磁阀（11）和常闭单向负压电磁阀（12），球罩（8）与真空固定座（6）间隙泄压，取出球罩（8），关闭气缸电磁阀（14），支撑气缸（2）回程，真空固定座（6）和活动板（5）回到初始状态，重新放入第二个球罩，重复以上动作，进行第二个球罩加工。
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