CN107855715A - 一种pdc复合钻头的组装夹紧和测量装置 - Google Patents

Abstract

一种PDC复合钻头的组装夹紧和测量装置；包括组装夹具，由定位座、定位环、支撑座、组装环规及夹紧总成组成；定位环的环状主体中具有中心孔，PDC基体伸入中心孔定位；定位环定位于定位座并通过定位座夹紧；支撑座定位于定位座上，组装环规和夹紧总成定位于支撑座上；组装环规中部具有定位孔，与中心孔同轴；组装环规将牙轮部分定位于PDC基体的上端；夹紧总成包括夹紧顶头，其抵靠作用于牙掌外部，夹紧牙轮部分；还包括测量组件，由测量板及深度尺组成；测量板置于组装环规上，板体上表面与深度尺的测量基座接触，深度尺的测量头部接触PDC复合钻头的高点。本发明能够保证一次性完成组焊，牙轮部分的高低差、同轴度和外径均能符合设计要求。

Description

一种PDC复合钻头的组装夹紧和测量装置

技术领域

本发明涉及矿井钻头的加工制造领域，具体涉及一种PDC复合钻头的组装夹紧以及测量装置。

背景技术

如图1所示，PDC复合钻头是由PDC基体1和牙轮部件两部分组成的，所述牙轮部件部分包括两个牙掌2，各牙掌2上分别转动连接有一牙轮3。在PDC复合钻头生产加工时，两所述牙掌2需要分别焊接在PDC基体1上。焊接时，要求牙轮部分满足设计要求的同轴度和高低差，即两牙掌2的同轴度要高，两牙轮3的高度差要趋近于零。

目前各生产企业采用的方法是先将牙掌2焊在PDC基体1上，再到高低差检测仪上测量，若超出技术值就刨开，调整之后重焊，焊后再进行测量直至符合设计要求。该现有技术存在组焊时无法控制高低差和同轴度的问题，且反复刨开重焊会对PDC复合钻头的结构带来不可逆的损伤，破坏其结构强度，影响其使用寿命。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种PDC复合钻头的组装夹紧和测量装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种PDC复合钻头的组装夹紧和测量装置；包括组装夹具和测量组件；其中，

所述组装夹具包括定位座、定位环、支撑座、组装环规以及夹紧总成；

所述定位环包括一环状主体，该环状主体的中部具有一中心孔，该中心孔沿竖直方向开设；通过所述PDC复合钻头的PDC基体向下伸入所述中心孔达成所述环状主体对PDC基体底部的定位；

所述定位环定位于所述定位座上，所述定位座在水平方向夹紧所述定位环；

所述支撑座定位连接于所述定位座的上方；所述组装环规和所述夹紧总成一高一低地悬设于所述定位座上方，并通过所述支撑座定位；

所述组装环规亦呈环状，中部具有一定位孔，该定位孔与所述定位环的中心孔在上下方向同轴；并且，所述定位孔的直径与PDC复合钻头的牙轮部分的最大宽度相对应，构成当所述组装环规套设于所述牙轮部分的外周时，牙轮部分的外周与所述定位孔的内壁抵靠配合，所述组装环规将所述牙轮部分定位于所述PDC基体的上端；

所述夹紧总成包括与牙掌数量一致的夹紧顶头，所述夹紧顶头与所述牙掌一一对应，夹紧顶头在水平方向抵靠作用于牙掌的外部，构成所述夹紧总成在水平方向夹紧所述牙轮部分；

所述测量组件包括测量板以及深度尺；

所述测量板放置于所述组装环规上，测量板的板体下表面接触组装环规的上端面，测量板的板体上表面与所述深度尺的一测量基座接触配合，深度尺的一测量头部接触PDC复合钻头的高点。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．上述方案中，所述PDC复合钻头包括PDC基体以及牙轮部分，所述牙轮部分包括多个牙掌以及与牙掌转动连接的牙轮。

2．上述方案中，通过所述定位环、所述组装环规和所述夹紧总成的设置，以控制牙轮部分中各牙掌的同轴度，所述组装环规通过其定位孔限定牙轮部分的外径。

3．上述方案中，所述组装夹具可以对PDC复合钻头实现上方的定位夹紧以及下方的定位夹紧。其中，下方的定位夹紧由定位环和定位座实现，所述PDC基体的下端通过所述定位环定位，所述定位座对定位环进行夹紧；上方的定位夹紧由组装环规和夹紧总成实现，所述牙轮部分定位于PDC基体的上端，牙轮部分通过所述组装环规在水平方向进行定位，并通过夹紧总成夹紧在PDC基体的上端。

4．上述方案中，测量时，通过将测量板在组装环规的端面上移动，以便深度尺对PDC复合钻头上不同位置的各高点进行测量，测出各高点之间是否具有高度差，以及差值量是多少，进而后续针对性地对牙掌进行高度调整。所述测量板的上表面和下表面接近绝对平行；所述深度尺本身是现有技术产品，本领域技术人员能够获取并熟练使用。

5．上述方案中，在所述牙轮部分通过组装夹具的组装环规和夹紧总成定位夹紧于所述PDC基体的上端后，通过所述测量组件对PDC复合钻头上的各高点分别进行测量，当测量结果显示不同高点之间存在高度差时，针对该差值对牙掌进行调整，直到符合要求，最后进行电焊组装。

6．上述方案中，所述定位座为三爪卡盘，所述定位环定位于所述三爪卡盘上，三爪卡盘的三个卡爪在不同方向同时夹紧所述定位环；所述支撑座定位连接于所述三爪卡盘的上方。

7．上述方案中，所述支撑座包括至少三个竖直设置的支撑柱，各支撑柱以所述定位座的中心为圆心均布设置。

8．上述方案中，所述支撑座上在上下方向设有一高一低两个水平托载面，所述组装环规定位于上方的所述水平托载面上，所述夹紧总成定位于下方的所述水平托载面上。

9．上述方案中，所述夹紧总成还包括一环状安装架，该环状安装架定位于所述支撑座上，且位于所述组装环规的下方；所述环状安装架套设于所述牙轮部分的外周，与所述牙掌间隙设置；

所述夹紧顶头包括顶头部、连接块以及顶杆；所述顶杆水平穿设于所述环状安装架中，并与其可定位地连接；所述顶头部朝向环状安装架的内部设置，用于抵靠定位所述牙掌的外部；所述连接块的外端连接于所述顶杆的头部，连接块的内端与所述顶头部连接。

10．上述方案中，所述顶头部的顶部设有一凹槽，该凹槽的形状与牙掌的掌背形状相匹配，用于抵靠并支撑所述牙掌；所述顶头部沿水平方向活动连接于所述连接块的内端，从而能够根据不同牙掌的外形差异调整顶头部与顶杆的角度，用于更好贴合所述牙掌。

所述顶头部上开设有一导向槽，该导向槽沿水平方向开设且具有一长度（直线形或圆弧形），所述连接块的内端对应导向槽开设有一通孔，该通孔中穿设有一销体，该销体伸入导向槽中，防止所述顶头部与所述连接块分离。

11．上述方案中，所述连接块的外端以所述顶杆为轴转动设置于顶杆的头部，并通过一锁止件锁定与顶杆的装配关系。所述连接块可360度转动，从而能够根据不同牙掌的外形差异调整顶头部与顶杆的角度，以保证所述顶头部夹紧牙掌。

12．上述方案中，所述锁止件为一紧固螺钉，所述紧固螺钉由所述连接块的侧部穿设于连接块中，并穿设于所述顶杆的头部，从而锁止所述连接块，避免连接块在顶杆上端上转动。

13．上述方案中，所述顶杆为螺杆，并与所述环状安装架螺纹连接，所述环状安装架中对应顶杆设有螺纹装配孔。

14．上述方案中，所述顶杆的外端固设有一外六角结构。借此设计，可作为施力部对顶杆在螺纹装配孔中进行位置调节。

15．上述方案中，高度差的测量也可使用高度规来完成，但存在的问题是：高度规的底座与组装环规的接触面会比较小，很难放平稳进行测量，同时测时位置不确定，导致高度尺调整测量位置也比较困难，另外在实际测量时还有其它不便操作的情况发生。本发明通过所述测量板的设计，在测量时，根据PDC复合钻头的图纸找到第一个高点，将测量板移到高点的上端，将深度尺的测量头部（测爪端面）压在测量板上，移动尺身，得出测量值。同理，找到第二个测量点（第二个高点），移动测量板，用同样的方法测量，以此类推直到完成全部测量。通过测量板进行测量具有简单方便、可操作性强等优点。

本发明的工作原理及优点如下：

本发明一种PDC复合钻头的组装夹紧和测量装置；组装夹具和测量组件；组装夹具包括定位座、定位环、支撑座、组装环规及夹紧总成；定位环的环状主体中具有中心孔，PDC基体伸入中心孔定位；定位环定位于定位座并通过定位座夹紧；支撑座定位于定位座上，组装环规和夹紧总成定位于支撑座上；组装环规中部具有定位孔，与中心孔同轴；组装环规将牙轮部分定位于PDC基体的上端；夹紧总成包括夹紧顶头，其抵靠作用于牙掌外部，夹紧牙轮部分；测量组件包括测量板以及深度尺；测量板置于组装环规上，板体上表面与深度尺的测量基座接触，深度尺的测量头部接触PDC复合钻头的高点。

相比现有技术而言，本发明能够保证组焊时牙轮部分无需移动，组焊时牙轮部分的高低差、同轴度和外径均能符合设计要求，因此可一次性完成组焊，最大限度地提高了工作效率并避免了对钻头结构的损坏，另外还具有结构设计巧妙、操作方便等优点。

附图说明

附图1为PDC复合钻头的结构示意图；

附图2为本发明实施例的结构示意图；

附图3为本发明实施例夹紧总成的结构示意图；

附图4为本发明实施例夹紧总成的结构示意图；

附图5为本发明实施例夹紧顶头的结构示意图一；

附图6为本发明实施例夹紧顶头的结构示意图二。

以上附图中：1．PDC基体；2．牙掌；3．牙轮；4．定位环；5．支撑座；6．组装环规；7．三爪卡盘；8．卡爪；9．台阶；10．支撑柱；11．水平托载面；12．定位孔；13．中心孔；14．环状安装架；15．顶头部；16．连接块；17．螺杆；18．螺纹装配孔；19．凹槽；20．导向槽；21．通孔；22．销体；23．紧固螺钉；24．外六角结构；25．测量板；26．深度尺；27．测量基座；28．测量头部。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：参见附图1～6所示，一种PDC复合钻头的组装夹紧和测量装置，包括组装夹具和测量组件；所述PDC复合钻头包括PDC基体1以及牙轮部分。

其中，所述组装夹具包括定位座、定位环4、支撑座5、组装环规6以及夹紧总成；

所述定位环4包括一环状主体，该环状主体的中部具有一中心孔13，该中心孔13沿竖直方向开设；通过所述PDC复合钻头的PDC基体1向下伸入所述中心孔13达成所述环状主体对PDC基体1底部的定位；

所述定位座为三爪卡盘7，所述定位环4定位于所述三爪卡盘7的上表面，三爪卡盘7的三个卡爪8在不同方向同时夹紧所述定位环4（定位环4的外周设有台阶9，供卡爪8夹紧定位）；所述支撑座5定位连接于所述三爪卡盘7的上方。

所述支撑座5定位连接于所述三爪卡盘7的上方，包括至少三个竖直设置的支撑柱10，各支撑柱10以所述三爪卡盘7的中心为圆心在圆周方向均布设置。所述支撑座5上在上下方向设有一高一低两个水平托载面11，所述组装环规6定位于上方的所述水平托载面11上，所述夹紧总成定位于下方的所述水平托载面11上。

所述组装环规6亦呈环状，中部具有一定位孔12，该定位孔12与所述定位环4的中心孔13在上下方向同轴，借此同轴的设计，可保证PDC复合钻头被组装夹具定位时各牙掌的同轴度一致；并且，所述定位孔12的直径与PDC复合钻头1的牙轮部分的最大宽度相对应，构成当所述组装环规6套设于所述牙轮部分的外周时，牙轮部分的外周与所述定位孔12的内壁抵靠配合，以限定牙轮部分的外径，通过所述组装环规6将所述牙轮部分定位于所述PDC基体1的上端；

所述夹紧总成包括与牙掌2数量一致的夹紧顶头，所述夹紧顶头与所述牙掌2一一对应，夹紧顶头在水平方向抵靠作用于牙掌2的外部，构成所述夹紧总成在水平方向夹紧所述牙轮部分；所述夹紧总成还包括一环状安装架14，该环状安装架14定位于所述支撑座5上，且位于所述组装环规6的下方；所述环状安装架14套设于所述牙轮部分的外周，与所述牙掌2间隙设置；环状安装架14与组装环规6以及定位环4同轴设置，以进一步保证牙掌2被定位后的同轴度；

如图3、4所示，所述夹紧顶头包括顶头部15、连接块16以及顶杆；所述顶杆为一螺杆17，该螺杆17水平穿设于所述环状安装架14中，并与所述环状安装架14螺纹连接，所述环状安装架14中对应螺杆17设有螺纹装配孔18。所述顶头部15朝向环状安装架14的内部设置，用于抵靠定位所述牙掌2的外部；所述连接块16的外端连接于所述螺杆17的头部，连接块16的内端与所述顶头部15连接。

所述顶头部15的顶部设有一凹槽19，该凹槽19的形状与牙掌2的掌背形状相匹配，用于抵靠并支撑所述牙掌2；所述顶头部15沿水平方向活动连接于所述连接块16的内端，形成第一活动关节，从而能够根据不同牙掌2的外形差异调整顶头部15与螺杆17的角度，用于更好贴合所述牙掌2。

所述顶头部15上开设有一导向槽20，该导向槽20沿水平方向开设且具有一长度（直线形或圆弧形），所述连接块16的内端对应导向槽20开设有一通孔21，该通孔21中穿设有一销体22，该销体22同时伸入导向槽20中，防止所述顶头部15与所述连接块16分离。

如图5、6所示，所述连接块16的外端以所述螺杆17为轴转动设置于螺杆17的头部，形成第二活动关节，并通过一锁止件锁定与螺杆17的装配关系。所述连接块16可360度转动，从而能够根据不同牙掌2的外形差异调整顶头部15与螺杆17的角度，以保证所述顶头部15夹紧牙掌2。通过在所述夹紧顶头上设置第一、第二两活动关节，能够使顶头部15具备转动调节和水平调节的能力，进而具有能够与不同规格或存在加工误差的牙掌2均可完美贴合的有益效果，实现对牙掌2的准确夹紧定位。

所述锁止件为一紧固螺钉23，所述紧固螺钉23由所述连接块16的侧部穿设于连接块16中，并穿设于所述螺杆17的头部，从而锁止所述连接块16，避免连接块16在螺杆17上端上转动。

其中，所述螺杆17的外端固设有一外六角结构24。借此设计，可作为施力部对螺杆17在螺纹装配孔18中进行位置调节。

通过所述定位环4、所述组装环规6和所述夹紧总成的设置，以控制牙轮部分中各牙掌2的同轴度。

所述组装夹具可以对PDC复合钻头实现上方的定位夹紧以及下方的定位夹紧。下方的定位夹紧由定位环4和三爪卡盘7实现，所述PDC基体1的下端通过所述定位环4定位，所述三爪卡盘7对定位环4进行夹紧；上方的定位夹紧由组装环规6和夹紧总成实现，所述牙轮部分定位于PDC基体1的上端，牙轮部分通过所述组装环规6在水平方向进行定位，并通过夹紧总成夹紧在PDC基体1的上端。

所述测量组件包括测量板25以及深度尺26；

所述测量板25为一横截面为矩形的板体，测量板25放置于所述组装环规6上，板体下表面接触组装环规6的上端面，板体上表面与所述深度尺26的一测量基座27接触配合，深度尺26的一测量头部28接触PDC复合钻头的高点。

测量时，通过将测量板25在组装环规6的端面上移动，以便深度尺26对PDC复合钻头上不同位置的各高点进行测量，测出各高点之间是否具有高度差，以及差值量是多少，进而后续针对性地对牙掌2进行高度调整。

其中，所述测量板25的上表面和下表面接近绝对平行；所述深度尺26本身是现有技术产品，本领域技术人员能够获取并熟练使用。

本发明的工作原理概述如下：在所述牙轮部分通过组装夹具的组装环规6和夹紧总成定位夹紧于所述PDC基体1的上端后，通过所述测量组件对PDC复合钻头上的各高点分别进行测量，当测量结果显示不同高点之间存在高度差时，针对该差值对牙掌2进行调整，直到符合要求，最后进行电焊组装。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种PDC复合钻头的组装夹紧和测量装置；其特征在于：

包括组装夹具和测量组件；其中，

所述组装夹具包括定位座、定位环、支撑座、组装环规以及夹紧总成；

所述定位环包括一环状主体，该环状主体的中部具有一中心孔，该中心孔沿竖直方向开设；通过所述PDC复合钻头的PDC基体向下伸入所述中心孔达成所述环状主体对PDC基体底部的定位；

所述定位环定位于所述定位座上，所述定位座在水平方向夹紧所述定位环；

所述支撑座定位连接于所述定位座的上方；所述组装环规和所述夹紧总成一高一低地悬设于所述定位座上方，并通过所述支撑座定位；

所述组装环规亦呈环状，中部具有一定位孔，该定位孔与所述定位环的中心孔在上下方向同轴；并且，所述定位孔的直径与PDC复合钻头的牙轮部分的最大宽度相对应，构成当所述组装环规套设于所述牙轮部分的外周时，牙轮部分的外周与所述定位孔的内壁抵靠配合，所述组装环规将所述牙轮部分定位于所述PDC基体的上端；

所述夹紧总成包括与牙掌数量一致的夹紧顶头，所述夹紧顶头与所述牙掌一一对应，夹紧顶头在水平方向抵靠作用于牙掌的外部，构成所述夹紧总成在水平方向夹紧所述牙轮部分；

所述测量组件包括测量板以及深度尺；

所述测量板放置于所述组装环规上，测量板的板体下表面接触组装环规的上端面，测量板的板体上表面与所述深度尺的一测量基座接触配合，深度尺的一测量头部接触PDC复合钻头的高点。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述定位座为三爪卡盘，所述定位环定位于所述三爪卡盘上，三爪卡盘的三个卡爪在不同方向同时夹紧所述定位环；所述支撑座定位连接于所述三爪卡盘的上方。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述支撑座包括至少三个支撑柱，各支撑柱以所述定位座的中心为圆心均布设置。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述支撑座上在上下方向设有一高一低两个水平托载面，所述组装环规定位于上方的所述水平托载面上，所述夹紧总成定位于下方的所述水平托载面上。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述夹紧总成还包括一环状安装架，该环状安装架定位于所述支撑座上，且位于所述组装环规的下方；所述环状安装架套设于所述牙轮部分的外周，与所述牙掌间隙设置；

所述夹紧顶头包括顶头部、连接块以及顶杆；所述顶杆水平穿设于所述环状安装架中，并与其可定位地连接；所述顶头部朝向环状安装架的内部设置，用于抵靠定位所述牙掌的外部；所述连接块的外端连接于所述顶杆的头部，连接块的内端与所述顶头部连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述顶头部的顶部设有一凹槽，该凹槽的形状与牙掌的掌背形状相匹配，用于抵靠并支撑所述牙掌；所述顶头部沿水平方向活动连接于所述连接块的内端。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于：所述连接块的外端以所述顶杆为轴转动设置于顶杆的头部，并通过一锁止件锁定与顶杆的装配关系。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述锁止件为一紧固螺钉，所述紧固螺钉由所述连接块的侧部穿设于连接块中，并穿设于所述顶杆的头部。

9.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述顶杆为螺杆，并与所述环状安装架螺纹连接，所述环状安装架中对应顶杆设有螺纹装配孔。

10.根据权利要求8所述的装置，其特征在于：所述顶杆的外端固设有一外六角结构。