CN108673188B - 直角定位夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直角定位夹具，其要点是：包括定位压紧凸轮、压板移动凸轮、移动定位组件、定位块、凸轮安装架、压板组件和操作手柄。压板移动凸轮转动设置在凸轮安装架上，其转动轴线沿上下向设置。由操作手柄带动压板移动凸轮转动，驱动压板组件左右移动。定位压紧凸轮与压板移动凸轮传动连接，由定位压紧凸轮驱动移动定位组件左右移动，从而将工件压紧定位在定位块中。由定位压紧凸轮驱动压板组件将工件从上方压紧固定。

Description

直角定位夹具

技术领域

本发明涉及工装夹具技术领域，具体是一种用于对具有直角的工件的夹装固定的直角定位夹具。

背景技术

外形规则（如正方体、长方体和圆柱体等）的零件在工程实际中应用广泛，在其加工过程中（例钻削加工，镗削加工等），采用零件的直角边定位、上平面夹紧的装夹方案简单可靠，应用较广。如采用手动装夹工件需将工件放至工作台，使工件的直角边与固定定位块的直角边可靠接触（用手施加一定的作用力），此时手不能松开（压板压紧时可能会使工件移动，造成工件加工报废），用另一只手移动压板至工件上方，再用扳手压紧工件。整个夹紧过程需要三个步骤，工人的劳动强度大，装夹效率低，无法实现自动化生产，而且容易产生装夹误差导致工件报废。也有一些自动定位夹紧的设备，但这些自动定位夹紧设备通常采用上平面夹紧机构与定位装置两套独立机构共同完成，需要两套动力源来驱动，浪费能源且占用空间较大，在装夹空间有限的情况下布置困难，无法完成，而且两套独立机构还会导致自动生产线的控制系统变得复杂，故障率提高，这样的话还会造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，效率高且较为节能的用于对具有直角等的外形规则的工件的夹装固定的直角定位夹具。

实现本发明目的的基本技术方案是：一种直角定位夹具，其结构特点是：包括定位压紧凸轮、压板移动凸轮、移动定位组件、定位块、凸轮安装架、压板组件和操作手柄。压板移动凸轮转动设置在凸轮安装架上，其转动轴线沿上下向设置。由操作手柄带动压板移动凸轮转动，驱动压板组件左右移动。定位压紧凸轮与压板移动凸轮传动连接，由定位压紧凸轮动驱动移动定位组件左右移动，从而将工件压紧定位在定位块中。由定位压紧凸轮驱动压板组件将工件从上方压紧固定。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：压板移动凸轮为钢制一体件。压板移动凸轮从上至下依次分为移动凸轮部和连接轴部。移动凸轮部为盘形凸轮，该盘形凸轮分成第一圆弧段、上升曲线段和第二圆弧段。连接轴部同轴设置在盘形凸轮的下侧上。其中0度至75度为第一圆弧段，75度至180度为上升曲线段，180度至290度为第二圆弧段。操作手柄的轴线沿移动凸轮部的径向固定设置在移动凸轮部的第二圆弧段末端上。凸轮安装架左部设有贯穿其上下的轴承座孔。压板移动凸轮由其连接轴部通过相应的设置在凸轮安装架的轴承座孔中的轴承转动设置在凸轮安装架上。定位压紧凸轮同轴设置在压板移动凸轮的连接轴部的下端上，定位压紧凸轮通过相应的平键与连接轴部传动连接。

以上述相应技术方案为基础的技术方案是：定位压紧凸轮为钢制一体件。定位压紧凸轮包括定位凸轮部和压紧凸轮部。压紧凸轮部设置在定位凸轮部上侧上。定位凸轮部为盘形凸轮，压紧凸轮部为端面凸轮，所述盘形凸轮与端面凸轮同轴。端面凸轮的起始角度的位置与盘形凸轮的起始角度的位置相同。以Y轴正半轴为起始0度，顺时针方向20度为端面凸轮和盘形凸轮的起始角度。盘形凸轮展开后分成前伸段和压紧段，其中0度至70度为前伸段，70度至360度为压紧段。前伸段的升角沿顺时针方向上升。端面凸轮展开后分成第一水平段、上升段、第二水平段和第三水平段，其中0度至180度为第一水平段，180度至265度为上升段，265度至310度为第二水平段，310度至360为第三水平段。上升段的升角β为3度至8度，上升段的升角沿顺时针方向上升。

以上述相应技术方案为基础的技术方案是：移动定位组件包括移动安装座和浮动压头。移动安装座为钢制一体件。移动安装座从左至右依次分为压头安装部、导向连接部和传动连接部。压头安装部呈开口向左的U型。压头安装部的U形的两个端头沿前后向水平设置。导向连接部设置在压头安装部的右侧中部上。导向连接部的截面呈正方形。导向连接部的正方形截面的两条对角线分别呈水平和垂直设置。传动连接部上设有滚动轴承，滚动轴承由其内圈紧配设置在传动连接部上，滚动轴承的轴线沿上下向竖直设置。滚动轴承的外圈与定位压紧凸轮的盘形凸轮的凸轮表面滚动接触。浮动压头有2个，2个浮动压头的结构相同， 2个浮动压头对称设置在移动安装座的U形的两个端头上。2个浮动压头均铰接在移动安装座上。

以上述相应技术方案为基础的技术方案是：定位块为钢制一体件。定位块设有相邻的呈相互垂直设置的定位面。定位块固定设置在相应的工作台上，其定位面朝向右方。

以上述相应技术方案为基础的技术方案是：还包括复位装置。压板组件包括压板、压头、顶杆、压板座、支撑螺母、复位弹簧、拉簧杆和拉簧。压板右端紧配合有凸出压板右侧面的接触钢球。接触钢球与压板移动凸轮的移动凸轮部的盘形凸轮的凸轮表面相接触。压板的下侧右部设有开口向下的顶杆槽。压板的中部设有贯穿其上下的腰圆调节孔。腰圆调节孔的上部设有倒角。压板中部设有贯穿其前后的拉簧杆孔。拉簧杆过盈配合设置在拉簧杆孔中，前后两端位于压板外。压头铰接连接在压板的左端下侧上。压板座设有开口向左的导向孔和开口向右的弹簧座孔，导向孔和弹簧座孔同轴且相连通。导向孔的截面形状与移动安装座的导向连接部的正方形截面相对应，移动安装座的导向连接部滑动设置在压板座的导向孔中。支撑螺母的相应部分从上向下穿过压板的腰圆调节孔后旋合固定在压板座上。支撑螺母上部与压板上侧之间设有球面垫圈，球面垫圈的球面与压板的腰圆调节孔的倒角相配合。复位弹簧设置在压板的下侧与压板座之间，处于压缩状态。拉簧有2个，2个拉簧分别设置在压板的前后两侧，2个拉簧的一端分别与拉簧杆的前后两端固定相连，另一端与设置在凸轮安装架前后两侧的拉簧杆相连。复位装置包括压缩弹簧、弹簧座和卡簧。压缩弹簧设置在压板座的弹簧座孔中，移动安装座的导向连接部的相应部位位于压缩弹簧中。弹簧座通过卡簧设置在移动安装座的传动连接部上，从右侧对压缩弹簧进行限位，使压缩弹簧处于压缩状态。凸轮安装架左部还设有贯穿其上下的顶杆孔，顶杆孔位于轴承座孔的左侧。顶杆孔中过盈配合有衬套。顶杆孔的位置与定位压紧凸轮的压紧凸轮部相对应。顶杆滑动设置在凸轮安装架的顶杆孔中的衬套中。顶杆的下端与定位压紧凸轮的压紧凸轮部的端面凸轮的凸轮表面相接触。顶杆的上端滑动设置在压板的顶杆槽中。

本发明具有积极的效果：（1）本发明结构简单，设计巧妙，采用手动操作，不仅节能，而且节约空间。将工件放在定位块和移动安装座之间，通过一次转动操作手柄就能完成移动安装座的移动（将工件定位在定位块中）、压板的移动（使压头位于工件上方）和压紧（使压头将工件压紧）三个动作，装夹效率大大提高。

（2）本发明的压板能左右移动，便于安装和取出工件。

（3）本发明的移动定位组件的浮动压头铰接在移动安装座上，浮动压头设有2个压接部，从而能保证工件的两直角边（面）与定位块的定位面可靠的接触，保证定位准确。

（4）本发明的复位装置的压缩弹簧不仅能使移动安装座复位，而且还能通过弹簧力使移动安装座保持恒定的顶紧力。

（5）本发明的压头铰接连接在压板上，从而能完全与工件相接触，压紧效果好。

（6）本发明也可采用其它方式做为动力源，如气动、电动和液压的等方式。

附图说明

图1为本发明的直角定位夹具处于夹紧工件状态时的结构示意图；

图2为图1去掉移动定位组件后的俯视示意图；

图3为图1的局部的A向示意图；

图4为图2中的定位压紧凸轮的结构示意图；

图5为图4的仰视示意图；

图6为图4的左视示意图；

图7为图4中的B-B剖视示意图；

图8为定位压紧凸轮的盘形凸轮的展开图；

图9为定位压紧凸轮的端面凸轮的展开图；

图10为图1中的压板移动凸轮的示意图；

图11为压紧工件状态时压板移动凸轮所处位置的示意图；

图12为压板移动凸轮处于起始状态时的位置示意图；

图13为图3中的移动定位组件的结构示意图；

图14为图13的仰视示意图；

图15为图14中的C-C剖视示意图；

图16为图2中的凸轮安装架的放大示意图；

图17为图1中的凸轮安装架的放大示意图；

图18为从图1的左方观察时压板组件的安装座的示意图；

图19为图18的俯视示意图；

图20为图1中的压板的示意图；

图21为图20的俯视示意图。

上述附图中的标记如下：

定位压紧凸轮1，

定位凸轮部11，前伸段11-1，压紧段11-2，

压紧凸轮部12，第一水平段12-1，上升段12-2，第二水平段12-3，第三水平段12-4，

压板移动凸轮2，

移动凸轮部21，第一圆弧段21-1，上升曲线段21-2，第二圆弧段21-3，

连接轴部22，

移动定位组件3，

移动安装座31，压头安装部31-1，导向连接部31-2，传动连接部31-3，

浮动压头32，压接部32-1，

滚动轴承33，

定位块4，定位面41，

凸轮安装架5，轴承座孔51，顶杆孔52，

压板组件6，压板61，接触钢球61-1，顶杆槽61-2，腰圆调节孔61-3，倒角61-3a，拉簧杆孔61-4，

压头62，顶杆63，压板座64，支撑螺母65，复位弹簧66，拉簧杆67，拉簧68，球面垫圈69，

复位装置7，压缩弹簧71，弹簧座72，卡簧73，

操作手柄8。

具体实施方式

本发明的方位的描述按照图1所示的方位进行，也即图1所示的上下左右方向即为描述的上下左右方向，图1所朝的一方为前方，背离图1的一方为后方。

（实施例1）

见图1至图21，本发明的直角定位夹具包括定位压紧凸轮1、压板移动凸轮2、移动定位组件3、定位块4、凸轮安装架5、压板组件6和操作手柄7。

见图1至图9，定位压紧凸轮1为钢制一体件。定位压紧凸轮1包括定位凸轮部11和压紧凸轮部12。压紧凸轮部12设置在定位凸轮部11上侧上。定位凸轮部11为盘形凸轮，压紧凸轮部12为端面凸轮，所述盘形凸轮与端面凸轮同轴。端面凸轮的起始角度的位置与盘形凸轮的起始角度的位置相同。以Y轴正半轴为起始0度，顺时针方向20度为端面凸轮和盘形凸轮的起始角度。盘形凸轮展开后分成前伸段11-1和压紧段11-2，其中0度至70度为前伸段11-1，70度至360度为压紧段11-2。前伸段11-1的升角沿顺时针方向上升。端面凸轮展开后分成第一水平段12-1、上升段12-2、第二水平段12-3和第三水平段12-4，其中0度至180度为第一水平段12-1，180度至265度为上升段12-2，265度至310度为第二水平段12-3，310度至360为第三水平段12-4。第三水平段12-4的高度与第一水平段12-1的高度相同。上升段12-2的升角β为3度至8度，本实施例为5度，上升段12-2的升角沿顺时针方向上升。

见图1、图2和图10至图12，压板移动凸轮2为钢制一体件。压板移动凸轮2从上至下依次分为移动凸轮部21和连接轴部22。移动凸轮部21为盘形凸轮，该盘形凸轮分成第一圆弧段21-1、上升曲线段21-2和第二圆弧段21-3。连接轴部22同轴设置在盘形凸轮的下侧上。以X轴负半轴为起始0度，逆时针方向计算角度，其中0度至75度为第一圆弧段21-1，75度至180度为上升曲线段21-2，180度至290度为第二圆弧段21-3。操作手柄8的轴线沿移动凸轮部21的径向固定设置在移动凸轮部21的第二圆弧段21-3末端上。

见图1至图3和图13至图15，移动定位组件3包括移动安装座31和浮动压头32。移动安装座31为钢制一体件。移动安装座31从左至右依次分为压头安装部31-1、导向连接部31-2和传动连接部31-3。压头安装部31-1呈开口向左的U型。压头安装部31-1的U形的两个端头沿前后向水平设置。导向连接部31-2设置在压头安装部31-1的右侧中部上。导向连接部31-2的截面呈正方形。导向连接部31-2的正方形截面的两条对角线分别呈水平和垂直设置。传动连接部31-3上设有滚动轴承33，滚动轴承33由其内圈紧配设置在传动连接部31-3上，滚动轴承33的轴线沿上下向竖直设置。滚动轴承33的外圈与定位压紧凸轮1的盘形凸轮的凸轮表面滚动接触。浮动压头32有2个，2个浮动压头32的结构相同，均设有两个压接部32-1。2个浮动压头32对称设置在移动安装座31的U形的两个端头上。2个浮动压头32均铰接在移动安装座31上。浮动压头32的2个压接部32-1以经过浮动压头32的转动轴线的竖直设置的平面对称设置。

见图1至图3，定位块4为钢制一体件。定位块4设有相邻的呈相互垂直设置的定位面41。定位块4固定设置在相应的工作台10上，其定位面41朝向右方。

见图1、图2、图16和图17，凸轮安装架5左部设有贯穿其上下的轴承座孔51，凸轮安装架5左部还设有贯穿其上下的顶杆孔52，顶杆孔52位于轴承座孔51的左侧。顶杆孔52中过盈配合有衬套53。压板移动凸轮2由其连接轴部22通过相应的设置在凸轮安装架5的轴承座孔51中的轴承转动设置在凸轮安装架5上。定位压紧凸轮1同轴设置在压板移动凸轮2的连接轴部22的下端上，定位压紧凸轮1通过相应的平键与连接轴部22传动连接。顶杆孔52的位置与定位压紧凸轮1的压紧凸轮部12相对应。凸轮安装架5固定设置在相应的工作台10上，凸轮安装架5的轴承座孔51的轴线、顶杆孔52的轴线与定位块4的2个定位面41的交线在同一竖直设置的平面中。

见图1、图2和图18至图21，压板组件6包括压板61、压头62、顶杆63、压板座64、支撑螺母65、复位弹簧66、拉簧杆67和拉簧68。压板61右端紧配合有凸出压板61右侧面的接触钢球61-1。接触钢球61-1与压板移动凸轮2的移动凸轮部21的盘形凸轮的凸轮表面相接触。压板61的下侧右部设有开口向下的顶杆槽61-2。压板61的中部设有贯穿其上下的腰圆调节孔61-3。腰圆调节孔61-3的上部设有倒角61-3a。压板61中部设有贯穿其前后的拉簧杆孔61-4。拉簧杆67螺纹连接设置在拉簧杆孔61-4中，前后两端位于压板61外。压头62铰接连接在压板61的左端下侧上。顶杆63滑动设置在凸轮安装架5的顶杆孔52中的衬套53中。顶杆63的下端与定位压紧凸轮1的压紧凸轮部12的端面凸轮的凸轮表面相接触。顶杆63的上端滑动设置在压板61的顶杆槽61-2中。压板座64设有开口向左的导向孔64-1和开口向右的弹簧座孔64-2，导向孔64-1和弹簧座孔64-2同轴且相连通。导向孔64-1的截面形状与移动安装座31的导向连接部31-2的正方形截面相对应，移动安装座31的导向连接部31-2滑动设置在压板座64的导向孔64-1中。支撑螺母65的相应部分从上向下穿过压板61的腰圆调节孔61-3后旋合固定在压板座64上。支撑螺母65上部与压板61上侧之间设有球面垫圈69，球面垫圈69的球面与压板61的腰圆调节孔61-3的倒角相配合。复位弹簧66设置在压板61的下侧与压板座64之间，处于压缩状态。拉簧68有2个，2个拉簧68分别设置在压板61的前后两侧，2个拉簧68的一端分别与拉簧杆67的前后两端固定相连，另一端与设置在凸轮安装架5前后两侧的拉簧杆相连。

见图1和图2，复位装置7包括压缩弹簧71、弹簧座72和卡簧73。压缩弹簧71设置在压板座64的弹簧座孔64-2中，移动安装座31的导向连接部31-2的相应部位位于压缩弹簧71中。弹簧座72通过卡簧73设置在移动安装座31的传动连接部31-3上，从右侧对压缩弹簧71进行限位，使压缩弹簧71处于压缩状态。

本发明的直角定位夹具使用时：将待定位工件100摆放在移动定位组件3和定位块4之间，然后顺时针扳动操作手柄8，操作手柄8通过压板移动凸轮2的连接轴部22驱动定位压紧凸轮1转动。操作手柄8在旋转过70度前。定位压紧凸轮1的定位凸轮部11通过滚动轴承33将移动安装座31向左顶，当操作手柄8在旋转过70度后，浮动压头32将待定位工件100夹紧定位在定位块4中。当操作手柄8在旋转过75度后，压板移动凸轮2的移动凸轮部21通过接触钢球61-1将压板61向左顶，使压头62运动至待定位工件100的上方，当操作手柄8在旋转过180度后，压板61停止向左运动。当操作手柄8在旋转过180度后，定位压紧凸轮1的压紧凸轮部12将顶杆63向上顶，根据杠杆原理，压头62向下运动，旋转操作手柄8直至将工件100压紧固定。当需要取出该工件100时，逆时针扳动操作手柄8，复位弹簧66使压头62脱离工件100，拉簧68拉动压板61向右运动离开工件100上方，压缩弹簧71使移动安装座31向右运动，松开工件100，从而可将工件100从定位块4中取出。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换和变化，具体应用过程中还可以根据上述实施例的启发进行相应的改造，因此所有等同的技术方案均应该归入本发明的专利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种直角定位夹具，其特征在于：包括定位压紧凸轮、压板移动凸轮、移动定位组件、定位块、凸轮安装架、压板组件和操作手柄；压板移动凸轮为钢制一体件；压板移动凸轮从上至下依次分为移动凸轮部和连接轴部；移动凸轮部为盘形凸轮，该盘形凸轮分成第一圆弧段、上升曲线段和第二圆弧段；连接轴部同轴设置在盘形凸轮的下侧上；其中0度至75度为第一圆弧段，75度至180度为上升曲线段，180度至290度为第二圆弧段；操作手柄的轴线沿移动凸轮部的径向固定设置在移动凸轮部的第二圆弧段末端上；凸轮安装架左部设有贯穿其上下的轴承座孔；压板移动凸轮由其连接轴部通过相应的设置在凸轮安装架的轴承座孔中的轴承转动设置在凸轮安装架上；定位压紧凸轮同轴设置在压板移动凸轮的连接轴部的下端上，定位压紧凸轮通过相应的平键与连接轴部传动连接，由操作手柄带动压板移动凸轮转动，驱动压板组件左右移动；定位压紧凸轮为钢制一体件；定位压紧凸轮包括定位凸轮部和压紧凸轮部；压紧凸轮部设置在定位凸轮部上侧上；定位凸轮部为盘形凸轮，压紧凸轮部为端面凸轮，所述盘形凸轮与端面凸轮同轴；端面凸轮的起始角度的位置与盘形凸轮的起始角度的位置相同；以Y轴正半轴为起始0度，顺时针方向20度为端面凸轮和盘形凸轮的起始角度；盘形凸轮展开后分成前伸段和压紧段，其中0度至70度为前伸段，70度至360度为压紧段；前伸段的升角沿顺时针方向上升；端面凸轮展开后分成第一水平段、上升段、第二水平段和第三水平段，其中0度至180度为第一水平段，180度至265度为上升段，265度至310度为第二水平段，310度至360为第三水平段；上升段的升角β为3度至8度，上升段的升角沿顺时针方向上升，由定位压紧凸轮的定位凸轮部驱动移动定位组件左右移动，从而将工件压紧定位在定位块中；由定位压紧凸轮的压紧凸轮部驱动压板组件将工件从上方压紧固定。

2.根据权利要求1所述的直角定位夹具，其特征在于：定位块为钢制一体件；定位块设有相邻的呈相互垂直设置的定位面；定位块固定设置在相应的工作台上，其定位面朝向右方。

3.根据权利要求1或2所述的直角定位夹具，其特征在于：还包括复位装置；压板组件包括压板、压头、顶杆、压板座、支撑螺母、复位弹簧、拉簧杆和拉簧；压板右端紧配合有凸出压板右侧面的接触钢球；接触钢球与压板移动凸轮的移动凸轮部的盘形凸轮的凸轮表面相接触；压板的下侧右部设有开口向下的顶杆槽；压板的中部设有贯穿其上下的腰圆调节孔；腰圆调节孔的上部设有倒角；压板中部设有贯穿其前后的拉簧杆孔；拉簧杆过盈配合设置在拉簧杆孔中，前后两端位于压板外；压头铰接连接在压板的左端下侧上；压板座设有开口向左的导向孔和开口向右的弹簧座孔，导向孔和弹簧座孔同轴且相连通；导向孔的截面形状与移动安装座的导向连接部的正方形截面相对应，移动安装座的导向连接部滑动设置在压板座的导向孔中；支撑螺母的相应部分从上向下穿过压板的腰圆调节孔后旋合固定在压板座上；支撑螺母上部与压板上侧之间设有球面垫圈，球面垫圈的球面与压板的腰圆调节孔的倒角相配合；复位弹簧设置在压板的下侧与压板座之间，处于压缩状态；拉簧有2个，2个拉簧分别设置在压板的前后两侧，2个拉簧的一端分别与拉簧杆的前后两端固定相连，另一端与设置在凸轮安装架前后两侧的拉簧杆相连；复位装置包括压缩弹簧、弹簧座和卡簧；压缩弹簧设置在压板座的弹簧座孔中，移动安装座的导向连接部的相应部位位于压缩弹簧中；弹簧座通过卡簧设置在移动安装座的传动连接部上，从右侧对压缩弹簧进行限位，使压缩弹簧处于压缩状态；凸轮安装架左部还设有贯穿其上下的顶杆孔，顶杆孔位于轴承座孔的左侧；顶杆孔中过盈配合有衬套；顶杆孔的位置与定位压紧凸轮的压紧凸轮部相对应；顶杆滑动设置在凸轮安装架的顶杆孔中的衬套中；顶杆的下端与定位压紧凸轮的压紧凸轮部的端面凸轮的凸轮表面相接触；顶杆的上端滑动设置在压板的顶杆槽中。