CN110814373B - 一种自适应夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应夹具，其包括依次连接的锥面基座、球面基座和夹头机构；锥面基座朝向球面基座的端面上设置有锥面凹槽，锥面凹槽的侧壁为锥面；球面基座朝向锥面基座的端面倒角为球面，端面倒角抵接于凹槽的锥面；锥面基座中穿设有拉杆，拉杆上还套设有垫片，垫片的一侧为球面并与拉杆过渡段抵接，另一侧与定位件相抵接，定位件与球面基座螺纹连接；夹头机构安装于球面基座背离锥面基座的端面上。拉杆与垫片是球面配合，两者之间能够自由转动，球面基座与锥面基座是球面与锥面形成接触，也可以自由转动，故此夹具完全可以达到一种自适应状态，消除夹具制造产生的误差；另外，夹头机构具有很好的适应性，便于夹持各种异形零件。

Description

一种自适应夹具

技术领域

本发明涉及一种自适应夹具，涉及机械加工技术领域，尤其是一种用于异形零件的自适应装夹夹具。

背景技术

目前，为节省原材料，在机械加工领域中，毛坯一般为模锻件，某些零件的毛胚为异形件，该毛坯两端均无可供车床或者立式加工中心的卡盘的夹持部位，然而此零件外圆基准车削及内孔镗削加工均需在车床上进行，若不能解决车床装夹问题，零件将无法进行其余机械加工工种，同理，若能解决此类问题，立式加工中心装夹问题也迎刃而解，但往往夹具在制造过程中必定存在误差，这将导致夹具定位不准，最终也将影响产品质量。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，实现对异形零件的自适应装夹，本发明提供一种自适应夹具，具体技术方案如下。

一种自适应夹具，其特征在于，包括依次连接的锥面基座、球面基座和夹头机构；所述锥面基座为圆柱形，其具有中心轴孔和垂直于所述中心轴孔的定位通孔，所述锥面基座朝向所述球面基座的端面上设置有锥面凹槽，所述锥面凹槽的侧壁为锥面；所述球面基座朝向所述锥面基座的端面倒角为球面，所述端面倒角抵接于所述凹槽的锥面，所述球面基座朝向所述锥面基座的端面开设有连接孔，所述连接孔设置有内螺纹；所述夹头机构安装于所述球面基座背离所述锥面基座的端面上；

所述自适应夹具还包括有拉杆，所述拉杆包括依次连接的小直径段、过渡段和大直径段，所述过渡段的外表面为球面，所述过渡段和所述大直径段位于所述球面基座的连接孔内，所述拉杆的小直径段设置有锥形孔，所述锥形孔的轴向垂直于所述拉杆的轴向，所述锥形孔位于所述锥面基座的中心轴孔内；

所述小直径段上套设有定位件，所述定位件与所述小直径段间隙配合，所述定位件具有外螺纹，所述定位件与所述球面基座的连接孔螺纹连接，所述拉杆上还套设有垫片，所述垫片的一侧为球面并与所述过渡段抵接，另一侧与所述定位件相抵接；

所述锥面基座的定位通孔中设置有锥形螺杆，所述锥形螺杆包括依次连接的光杆小直径段、锥形段和螺纹大直径段，所述螺纹大直径段与所述定位通孔螺纹连接，所述锥形段与所述拉杆的锥形孔抵接。

进一步地，所述定位通孔内还设置有引导套，所述引导套套设于所述光杆小直径段。

进一步地，所述夹头机构包括夹头基座、第一卡爪、第二卡爪和顶块，所述夹头基座与所述球面基座可拆卸连接，所述第一卡爪和所述第二卡爪通过紧固件固定于所述夹头基座背离所述球面基座的一侧，所述顶块位于所述第一卡爪和所述第二卡爪之间，且所述顶块和/或所述第一卡爪/所述第二卡爪设置有导向机构，使得所述顶块能够相对于所述第一卡爪/第二卡爪沿着远离或者靠近所述夹头基座的方向移动；所述夹头基座设置有贯穿的定位螺孔，所述定位螺孔中设置有定位螺栓，所述定位螺栓的端部抵接于所述顶块。

进一步地，所述夹头基座设置有凹槽，所述凹槽内设置有定位板，所述定位板通过紧固件固定于所述凹槽内，所述定位板的两端分别与所述第一卡爪和所述第二卡爪抵接；所述第一卡爪和第二卡爪背离所述定位板的一侧均抵接于压板，所述压板通过紧固件固定于所述夹头基座。

进一步地，所述球面基座背离锥面基座的侧面不垂直于所述拉杆的轴向。

进一步地，所述顶块背离所述夹头基座的一侧设置有V型槽，所述V型槽从所述第一卡爪延伸至所述第二卡爪。

进一步地，所述夹头基座通过若干压紧板压紧固定于所述球面基座，所述压紧板通过紧固件固定于所述球面基座。

本发明的夹具，拉杆与垫片是球面配合，两者之间能够自由转动，球面基座与锥面基座是球面与锥面形成接触，也可以自由转动，故此夹具完全可以达到一种自适应状态，消除夹具制造产生的误差；另外，夹头机构具有很好的适应性，便于夹持各种异形零件。

附图说明

图1是待加工工件的示意图；

图2是图1中沿P方向观察时的示意图；

图3是本发明的自适应夹具夹持工件的示意图；

图4是本发明的自适应夹具示意图；

图5是图中A-A剖视图；

图6是本发明的自适应夹具分解示意图。

图中：机床卡盘1、工件2、液压顶尖3、第一卡爪4、第二卡爪5、顶块6、定位板7、中心轴孔8、第一压紧板9、夹头基座10、第二压紧板11、定位通孔12、压板13、定位螺栓14、第三压紧板15、球面基座16、锥面基座17、锥形螺杆18、拉杆19、垫片20、定位件21、引导套22、连接孔23、锥形孔24、凹槽25。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

如图1-3所示，将工件2毛坯右端加工出顶尖孔，左端凸台加工出两处圆弧面及两处预留台阶。工件预留圆弧面与顶块6抵接，预留台阶由第一卡爪4、第二卡爪5夹紧，右端由液压顶尖3顶紧工件（如图3所示），当液压顶尖3顶紧工件2时，此时球面基座16与锥面基座17可以自由活动，零件不被过定位，保证机床液压顶尖与工件顶尖孔同心，工件质量得以保证。

参见图3-6，自适应夹具包括依次连接的锥面基座17、球面基座16和夹头机构；锥面基座17为圆柱形，其具有中心轴孔8和垂直于中心轴孔8的定位通孔12，锥面基座17朝向球面基座16的端面上设置有锥面凹槽，锥面凹槽的侧壁为锥面；球面基座16朝向锥面基座的端面倒角为球面，端面倒角抵接于凹槽的锥面，球面基座16朝向锥面基座17的端面开设有连接孔23，连接孔23设置有内螺纹；夹头机构安装于球面基座16背离锥面基座17的端面上；

自适应夹具还包括有拉杆19，拉杆19包括依次连接的小直径段、过渡段和大直径段，过渡段的外表面为球面，过渡段和大直径段位于球面基座16的连接孔23内，拉杆19的小直径段设置有锥形孔24，锥形孔24的轴向垂直于拉杆19的轴向，锥形孔24位于锥面基座17的中心轴孔8内；

小直径段上套设有定位件21，定位件21与小直径段间隙配合，定位件21具有外螺纹，定位件21与球面基座16的连接孔23螺纹连接，拉杆19上还套设有垫片20，所述垫片20的一侧为球面并与拉杆19的过渡段抵接，另一侧与定位件21相抵接；连接孔23中可以设置限制定位件21的台阶，这样有利于连接孔23的加工，以及定位件21、垫片20的快速安装定位；

锥面基座17的定位通孔中设置有锥形螺杆18，锥形螺杆18包括依次连接的光杆小直径段、锥形段和螺纹大直径段，螺纹大直径段与定位通孔12螺纹连接，锥形段与拉杆19的锥形孔24抵接。

自适应夹具的组装顺序为：先将拉杆19的过渡段和大直径段放入球面基座16的连接孔23内，再将定位件21与连接孔23螺纹连接，再将锥面基座17套设在拉杆19上，在锥面基座17的定位通孔12中插入定位螺杆18，定位螺杆18穿过拉杆19的锥形孔24，定位螺杆18的螺纹大直径段与锥面基座17的定位通孔12螺纹连接，并逐渐拧紧，定位螺杆18的锥形段与拉杆19的锥形孔24抵接，通过尺寸的设计，定位螺杆18先与拉杆19的锥形孔24左端（附图5中的左端）抵接，使得拉杆19的过渡段和大直径段逐渐朝定位件21移动，过渡段与垫片20球面配合并顶紧，垫片20与定位件21顶紧，从而使得球面基座16的球面倒角与锥面基座17的锥面凹槽抵接。由于拉杆19与垫片20是球面配合，可以自由运动，当拉杆19运动时，可以在任意三维角度进行配合带动整个球面基座16运动，又由于球面基座16与锥面基座17之间是球面与锥面形成接触，也可以自由转动，故设置在球面基座16上的夹头机构完全可以达到一种自适应状态，消除夹头机构制造产生的误差。

优选地，定位通孔12内还设置有引导套22，引导套22套设于锥形螺杆18的光杆小直径段。引导套22能够引导保持锥形螺杆18的方向，防止锥形螺杆18偏移。

夹头机构包括夹头基座10、第一卡爪4、第二卡爪5和顶块6，夹头基座10与球面基座16可拆卸连接，第一卡爪4和所述第二卡爪5通过紧固件（螺栓螺钉等）固定于夹头基座10背离球面基座16的一侧，顶块6位于第一卡爪4和所述第二卡爪5之间，且顶块6和/或第一卡爪4/第二卡爪5设置有导向机构，使得顶块6能够相对于第一卡爪4/第二卡爪5沿着远离或者靠近夹头基座10的方向移动；夹头基座10设置有贯穿的定位螺孔，定位螺孔中设置有定位螺栓14，定位螺栓14的端部抵接于顶块6。优选地，上述导向机构为导槽。需要说明的是，夹头机构的形式不限定于上述实施方式，只要能够适应工件端部并能够夹紧工件的端部即可。

夹头基座10设置有凹槽25，凹槽25内设置有定位板7，定位板7通过紧固件（螺栓、螺钉等）固定于凹槽25内，定位板7的两端分别与第一卡爪4和第二卡爪5抵接；第一卡爪4和第二卡爪5背离定位板的一侧均抵接于压板13，压板13通过紧固件固定于夹头基座10。第一卡爪4和第二卡爪5通过紧固件固定于夹头基座10，又通过压板9和定位板7进行定位，确保第一卡爪4和第二卡爪5稳固安装；对于待加工的工件的夹持端部尺寸发生变化时，可以更换不同的第一卡爪4、第二卡爪5、定位板7来适应不同的工件。

优选地，顶块6背离夹头基座10的一侧设置有V型槽，V型槽从第一卡爪4延伸至第二卡爪5。该V型槽用来抵接工件的端部，工件的端部可以加工出圆弧面，圆弧面与V型槽接触，达到自适应的状态。通过调节定位螺栓14，可以调节顶块6在第一卡爪4和第二卡爪5之间的位置，以适应不同工件的端部尺寸。

优选地，球面基座16背离锥面基座17的侧面不垂直于拉杆19的轴向。如此设置，可以通过调节顶块6的位置来适当地改变工件的旋转轴心，并且能够更好地适应异形零件的端部夹持方向。

夹头基座10通过若干压紧板压紧固定于球面基座16，第一压紧板9、第二压紧板11和第三压紧板15通过紧固件固定于所述球面基座，第一压紧板9、第二压紧板11和第三压紧板15将夹头基座10夹具固定于球面基座16，球面基座16上开设有容纳夹头基座10的凹槽，便于对夹头基座10进行定位。本领域技术人员可以理解的是，也可以在夹头基座10上开设通孔，利用紧固件直接将夹头基座10固定于球面基座16上。

上述夹头机构的装配顺序是：首先将定位板7固定于夹头基座10的凹槽25中，然后将第一卡爪4和第二卡爪5固定于夹头基座10上，定位板7和顶块6位于两者之间；定位螺栓14穿过夹头基座10抵接于顶块6，顶块6、第一卡爪4和第二卡爪5压紧工件2的端部；将夹头基座10与球面基座16固定连接，并利用第一压紧板9、第二压紧板11和第三压紧板15将夹头基座10压紧，利用压板13将第一卡爪4、第二卡爪5压紧，完成夹头机构的安装，然后将球面基座16与锥面基座17进行连接，机床卡盘1夹持锥面基座17即可进行工件的加工。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种自适应夹具，其特征在于，包括依次连接的锥面基座、球面基座和夹头机构；所述锥面基座为圆柱形，其具有中心轴孔和垂直于所述中心轴孔的定位通孔，所述锥面基座朝向所述球面基座的端面上设置有锥面凹槽，所述锥面凹槽的侧壁为锥面；所述球面基座朝向所述锥面基座的端面倒角为球面，所述端面倒角抵接于所述凹槽的锥面，所述球面基座朝向所述锥面基座的端面开设有连接孔，所述连接孔设置有内螺纹；所述夹头机构安装于所述球面基座背离所述锥面基座的端面上；

所述自适应夹具还包括有拉杆，所述拉杆包括依次连接的小直径段、过渡段和大直径段，所述过渡段的外表面为球面，所述过渡段和所述大直径段位于所述球面基座的连接孔内，所述拉杆的小直径段设置有锥形孔，所述锥形孔的轴向垂直于所述拉杆的轴向，所述锥形孔位于所述锥面基座的中心轴孔内；

所述小直径段上套设有定位件，所述定位件与所述小直径段间隙配合，所述定位件具有外螺纹，所述定位件与所述球面基座的连接孔螺纹连接，所述拉杆上还套设有垫片，所述垫片的一侧为球面并与所述过渡段抵接，另一侧与所述定位件相抵接；

所述锥面基座的定位通孔中设置有锥形螺杆，所述锥形螺杆包括依次连接的光杆小直径段、锥形段和螺纹大直径段，所述螺纹大直径段与所述定位通孔螺纹连接，所述锥形段与所述拉杆的锥形孔抵接。

2.根据权利要求1所述的一种自适应夹具，其特征在于，所述定位通孔内还设置有引导套，所述引导套套设于所述光杆小直径段。

3.根据权利要求1所述的一种自适应夹具，其特征在于，所述球面基座背离锥面基座的侧面不垂直于所述拉杆的轴向。

4.根据权利要求1所述的一种自适应夹具，其特征在于，所述夹头机构包括夹头基座、第一卡爪、第二卡爪和顶块，所述夹头基座与所述球面基座可拆卸连接，所述第一卡爪和所述第二卡爪通过紧固件固定于所述夹头基座背离所述球面基座的一侧，所述顶块位于所述第一卡爪和所述第二卡爪之间，且所述顶块和/或所述第一卡爪/所述第二卡爪设置有导向机构，使得所述顶块能够相对于所述第一卡爪/第二卡爪沿着远离或者靠近所述夹头基座的方向移动；所述夹头基座设置有贯穿的定位螺孔，所述定位螺孔中设置有定位螺栓，所述定位螺栓的端部抵接于所述顶块。

5.根据权利要求4所述的一种自适应夹具，其特征在于，所述夹头基座设置有凹槽，所述凹槽内设置有定位板，所述定位板通过紧固件固定于所述凹槽内，所述定位板的两端分别与所述第一卡爪和所述第二卡爪抵接；所述第一卡爪和第二卡爪背离所述定位板的一侧均抵接于压板，所述压板通过紧固件固定于所述夹头基座。

6.根据权利要求4所述的一种自适应夹具，其特征在于，所述顶块背离所述夹头基座的一侧设置有V型槽，所述V型槽从所述第一卡爪延伸至所述第二卡爪。

7.根据权利要求4所述的一种自适应夹具，其特征在于，所述夹头基座通过若干压紧板压紧固定于所述球面基座，所述压紧板通过紧固件固定于所述球面基座。

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