CN108818366A - 一种衬套定位装夹机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种衬套定位装夹机构，包括套筒组件、抓紧装置，抓紧装置包括座体、卡爪、驱动装置、沿座体的中心轴线X固定于座体上的导向轴，导向轴下端伸出座体底面；套筒组件包括可与衬套间隙配合的芯轴、固定设置于芯轴顶部且可被卡爪夹紧的夹取部、设置于芯轴底部且可托起衬套的限位装置，在夹取部上开有中心孔，所述芯轴与夹取部具有相同的中心轴线Y；夹取部的顶面可与座体底面紧密贴合，且贴合面垂直于中心轴线Y；贴合时导向轴插入中心孔内，导向轴与中心孔小间隙配合，导向轴的轴线与中心轴线Y共线。本发明选用孔和面定位来限制自由度，安装定位简单、准确、可靠，安装效率和安装质量高。

Description

一种衬套定位装夹机构

技术领域

本发明属于衬套的自动高精准定位技术，具体涉及一种衬套定位装夹机构，尤其适用于大尺寸的衬套。

背景技术

轴类零件的装配经常会用到衬套，传统的衬套装配方式往往采用人工敲击的方式，直接将衬套强行压入轴孔内，这种方式对于精度要求不高的装配尚可，但是对于装配精度和定位精度要求高的情况，传统方式不能满足要求，而且容易对轴孔或衬套造成破坏。

对于飞机制造领域，常常会遇到长度大于500mm的大尺寸规格的衬套，而且精度和自动安装要求高，被安装衬套正确姿态的定位要求非常高，需要合理可靠的定位基准，有效限制自由度。目前国内还不具备对大尺寸薄壁衬套的装配能力，而且由于衬套的装配是产品生产过程中的步骤，国外的飞机制造厂商往往都是采用技术秘密的方式将装配过程保护，进口到国内的产品只能看到已经装配好的衬套，无法还原其装配过程。

鉴于以上情况，随着“中国制造2025”的推进，机械加工和装配工艺逐步向自动化、智能化方向发展，我国亟需研制出自动化设备，以实现衬套装配的高精准自动快速定位，提高效率和质量。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种安装衬套之前的衬套定位装夹机构，以解决了手工操作时间长，定位不准确，压装过程不安全的问题，实现在确定的时间内自动可靠装夹定位。

本发明解决问题的技术方案是：一种衬套定位装夹机构，包括套筒组件、抓紧装置，所述抓紧装置包括座体、卡爪、固定于座体上且可驱动卡爪同步张开和夹取的驱动装置、沿座体的中心轴线X固定于座体上的导向轴，所述导向轴下端伸出座体底面；

所述套筒组件包括可与衬套间隙配合的芯轴、固定设置于芯轴顶部且可被卡爪夹紧的夹取部、设置于芯轴底部且可托起衬套的限位装置，在夹取部上开有中心孔，所述芯轴与夹取部具有相同的中心轴线Y；

夹取部的顶面可与座体底面紧密贴合，且贴合面垂直于中心轴线Y；贴合时导向轴插入中心孔内，导向轴与中心孔小间隙配合，导向轴的轴线与中心轴线Y共线。

当衬套套接在芯轴外表面之后，可通过抓紧装置夹紧夹取部，夹紧过程中通过座体底面与夹取部的顶面、以及导向轴与中心孔实现一孔一面定位，定位简单、准确、可靠。

具体的，所述夹取部包括圆柱状的本体，在本体顶部设有直径大于本体的凸缘，凸缘顶面可与座体底面紧密贴合；

本体底部与芯轴顶部连接。

所述卡爪下端设有水平部，该水平部可同时与凸缘底面边缘及本体外表面抵接，实现将夹取部夹取。

具体的，所述座体包括带中空腔的圆柱状基体、与基体下端可拆卸连接的法兰，所述导向轴下端从法兰中心穿出，导向轴与法兰过渡配合，法兰的底面即为座体的底面。

法兰的作用有二：第一，其中心可对导向轴进行固定导向；第二法兰的底面是作为基准面与夹取部的顶面贴合，进行定位。

进一步的，所述导向轴顶部连接有第二气缸，所述第二气缸固定于座体的中空腔内，导向轴可沿座体的中心轴线X移动。

进一步的，所述驱动装置包括连杆、固定于座体上的第一气缸，第一气缸的活塞杆与卡爪上端铰接；所述连杆一端与座体铰接、另一端与卡爪铰接；

卡爪在活塞杆的往复运动中实现张开和收缩。

优选的，所述卡爪设有三个，每个卡爪对应设有一套驱动装置。

优选的，所述导向轴下端为圆锥面。圆锥面的形状可引导准确定位。

进一步的，所述芯轴为空心轴；

所述限位装置包括与芯轴下端可拆卸连接的底盖，在底盖侧壁上沿周向且垂直于中心轴线Y开设有多个螺孔，每个螺孔内设有球头柱塞螺丝，球头柱塞螺丝的球头直径大于靠近芯轴外壁的一端的螺孔孔口处的孔径，每一个球头均被顶紧并对应卡固于一个螺孔孔口处。

球头柱塞螺丝为标准件，球头被弹簧顶紧在孔口处，从外向内对球头施加力，可使球头回退。

本发明的显著效果是：

1.选用孔和面定位来限制自由度，利用导向轴与中心孔、端面贴合的方式进行定位，安装定位简单、准确、可靠，安装效率和安装质量高。

2.设计了一套带固定旋转支点的抓紧装置，利用气缸提供动力源，实现拉紧和放松，原理简单，操作方便。

3.可以推广至空间各种角度下的精准定位装配，有很强的推广和借鉴意义。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为套筒组件主视图。

图2为套筒组件俯视图。

图3为抓紧装置结构图。

图4为定位装夹机构工作状态示意图。

图5为图4的A-A视图。

图6为图5中Ⅰ的放大图。

图7为球头柱塞螺丝结构示意图。

图8为薄壁衬套结构图。

图中：1-套筒组件，2-抓紧装置,3-夹取部，4-限位装置，5-衬套，8-第二气缸，9-第一气缸，10-连杆，11-芯轴，21-座体，22-卡爪,23-导向轴,31-中心孔,32-本体，33-凸缘,41-底盖，42-螺孔，43-球头柱塞螺丝，44-球头，220-水平部,211-基体，212-法兰。

具体实施方式

如图1～8所示，一种衬套定位装夹机构，包括套筒组件1、抓紧装置2。

所述抓紧装置2包括座体21、卡爪22、固定于座体21上且可驱动卡爪22同步张开和夹取的驱动装置、沿座体21的中心轴线X设置于座体21上的导向轴23。

所述座体21包括带中空腔的圆柱状基体211、与基体21下端可拆卸连接的法兰212。所述导向轴23下端从法兰212中心穿出。导向轴23与法兰212过渡配合，法兰212的底面即为座体21的底面。

所述导向轴23顶部连接有第二气缸8。所述第二气缸8固定于座体21的中空腔内。导向轴23可沿座体21的中心轴线X移动。所述导向轴23下端为圆锥面。

所述驱动装置包括连杆10、固定于座体21上的第一气缸9。第一气缸9的活塞杆与卡爪22上端铰接。所述连杆10一端与座体21铰接、另一端与卡爪22铰接。所述卡爪22设有三个，每个卡爪22对应设有一套驱动装置。卡爪22在活塞杆的往复运动中实现张开和收缩。

所述套筒组件1包括可与衬套间隙配合的空心的芯轴11、固定设置于芯轴11顶部且可被卡爪22夹紧的夹取部3、设置于芯轴11底部且可托起衬套的限位装置4。芯轴11用于安装支撑固定薄壁衬套。

所述夹取部3包括圆柱状的本体32。本体32底部与芯轴11顶部连接。在本体32顶部设有直径大于本体32的凸缘33。在夹取部3上开有中心孔31。所述芯轴11与夹取部3具有相同的中心轴线Y。

凸缘33顶面可与座体21底面紧密贴合，且贴合面垂直于中心轴线Y。贴合时导向轴23插入中心孔31内，导向轴23与中心孔31小间隙配合，导向轴23的轴线与中心轴线Y共线。

所述卡爪22下端设有水平部220，该水平部220可同时与凸缘33底面边缘及本体32外表面抵接，实现将夹取部3夹取。

所述限位装置4包括与芯轴11下端可拆卸连接的底盖41。在底盖41侧壁上沿周向且垂直于中心轴线Y开设有多个螺孔42。每个螺孔42内设有球头柱塞螺丝43。球头柱塞螺丝43的球头44直径大于靠近芯轴11外壁的一端的螺孔42孔口处的孔径。每一个球头44均被顶紧并对应卡固于一个螺孔42孔口处。

工作时，将薄壁衬套5通过内壁挤压球头 44套入芯轴11外圆面上。启动第一气缸9工作，第一气缸9通过NC程序控制进行伸缩运动，活塞杆上收，三个卡爪22受活塞杆牵引和连杆10牵制，向上和向内收缩，向内收缩夹紧凸缘33底面和本体32的外圆面，向上提升芯轴11，导向轴23插入中心孔31中，致使套筒组件沿着导向轴31方向向上移动，凸缘33顶面与法兰212底面贴紧，确保定位的准确性和精度。

后续可通过热胀冷缩的方式将薄壁衬套5与壳体装配，薄壁衬套5安装到位后，导向轴23在第二气缸8的作用下先从中心孔31中缩回，卡爪22松开，留下套筒组件1，待薄壁衬套5冷热变形达到平衡并产生过盈后，手动拔出套筒组件1。设计可移动的导向轴23的目的就是为了后续步骤中操作更方便，避免在没有卡爪22夹紧的情况下，导向轴23从中心孔31中拔出造成套筒组件1产生位移。

Claims (9)

1.一种衬套定位装夹机构，其特征在于：包括套筒组件（1）、抓紧装置（2），所述抓紧装置（2）包括座体（21）、卡爪（22）、固定于座体（21）上且可驱动卡爪（22）同步张开和夹取的驱动装置、沿座体（21）的中心轴线X设置于座体（21）上的导向轴（23），所述导向轴（23）下端伸出座体（21）底面；

所述套筒组件（1）包括可与衬套间隙配合的芯轴（11）、固定设置于芯轴（11）顶部且可被卡爪（22）夹紧的夹取部（3）、设置于芯轴（11）底部且可托起衬套的限位装置（4），在夹取部（3）上开有中心孔（31），所述芯轴（11）与夹取部（3）具有相同的中心轴线Y；

夹取部（3）的顶面可与座体（21）底面紧密贴合，且贴合面垂直于中心轴线Y；贴合时导向轴（23）插入中心孔（31）内，导向轴（23）与中心孔（31）小间隙配合，导向轴（23）的轴线与中心轴线Y共线。

2.根据权利要求1所述的衬套定位装夹机构，其特征在于：所述夹取部（3）包括圆柱状的本体（32），在本体（32）顶部设有直径大于本体（32）的凸缘（33），凸缘（33）顶面可与座体（21）底面紧密贴合；

本体（32）底部与芯轴（11）顶部连接。

3.根据权利要求1或2所述的衬套定位装夹机构，其特征在于：所述卡爪（22）下端设有水平部（220），该水平部（220）可同时与凸缘（33）底面边缘及本体（32）外表面抵接，实现将夹取部（3）夹取。

4.根据权利要求1或2所述的衬套定位装夹机构，其特征在于：所述座体（21）包括带中空腔的圆柱状基体（211）、与基体（21）下端可拆卸连接的法兰（212），所述导向轴（23）下端从法兰（212）中心穿出，导向轴（23）与法兰（212）过渡配合，法兰（212）的底面即为座体（21）的底面。

5.根据权利要求4所述的衬套定位装夹机构，其特征在于：所述导向轴（23）顶部连接有第二气缸（8），所述第二气缸（8）固定于座体（21）的中空腔内，导向轴（23）可沿座体（21）的中心轴线X移动。

6.根据权利要求1或2所述的衬套定位装夹机构，其特征在于：所述驱动装置包括连杆（10）、固定于座体（21）上的第一气缸（9），第一气缸（9）的活塞杆与卡爪（22）上端铰接；所述连杆（10）一端与座体（21）铰接、另一端与卡爪（22）铰接；

卡爪（22）在活塞杆的往复运动中实现张开和收缩。

7.根据权利要求6所述的衬套定位装夹机构，其特征在于：所述卡爪（22）设有三个，每个卡爪（22）对应设有一套驱动装置。

8.根据权利要求1所述的衬套定位装夹机构，其特征在于：所述导向轴（23）下端为圆锥面。

9.根据权利要求1或2所述的衬套定位装夹机构，其特征在于：所述芯轴（11）为空心轴；

所述限位装置（4）包括与芯轴（11）下端可拆卸连接的底盖（41），在底盖（41）侧壁上沿周向且垂直于中心轴线Y开设有多个螺孔（42），每个螺孔（42）内设有球头柱塞螺丝（43），球头柱塞螺丝（43）的球头（44）直径大于靠近芯轴（11）外壁的一端的螺孔（42）孔口处的孔径，每一个球头（44）均被顶紧并对应卡固于一个螺孔（42）孔口处。