CN112475965B - 一种曲面异型工件加工用的防变形夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种曲面异型工件加工用的防变形夹具，包括若干链条板和转销，链条板为长条形，链条板依次首尾铰接成为一个节段状的长条，相邻链条板在连接处设置转销。链条板包括板体和传动轴，传动轴包括轴体和端齿轮，转销包括销头和中转齿轮；板体两端设有垂直于其长度方向传动铰接孔，传动铰接孔为阶梯孔，中转齿轮为两个背靠背的锥齿轮结合而成，中转齿轮的两端分别轴向延伸出销头，销头分别与两个板体上紧邻的一端转动连接，板体内沿其长度方向设置通孔并穿过可以转动的轴体，端齿轮设置在轴体的两端，端齿轮与中转齿轮啮合连接。

Description

一种曲面异型工件加工用的防变形夹具

技术领域

本发明涉及工件加工夹具技术领域，具体为一种曲面异型工件加工用的防变形夹具。

背景技术

夹具是工业加工中用来固定待加工工件的器具，工件加工质量的好坏受到夹持精度和稳定性的影响。

现有技术中，车床一般通过三爪或四爪卡盘进行装夹，夹持点有限，而对于钻、铣、磨等加工，还需要一些组合夹具才能装夹稳固，但是，现有的夹具普遍只针对规则表面工件的加工，对于异型曲面来说，夹具无法做到高效装夹化，都是使用通用化的夹具进行装夹，由此造成的问题是，夹持点有限，夹持力施加在几个夹持点上，单点压强大，工件容易变形，且对于曲面工件，较少的夹持点也造成装夹不稳固。

发明内容

本发明的目的在于提供一种曲面异型工件加工用的防变形夹具，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种曲面异型工件加工用的防变形夹具，包括若干链条板和转销，链条板为长条形，链条板依次首尾铰接成为一个节段状的长条，相邻链条板在连接处设置转销。节段状的防变形夹具从工件的外缘包裹起工件，与工件的多个点产生接触并夹紧，单个接触点的压强较小，防止工件在夹持位置处变形，而且，链条状的夹具可以适应工件的各种外轮廓，通用性很强。

进一步的，链条板包括板体和传动轴，传动轴包括轴体和端齿轮，转销包括销头和中转齿轮；

板体两端设有垂直于其长度方向传动铰接孔，传动铰接孔为阶梯孔，中转齿轮为两个背靠背的锥齿轮结合而成，中转齿轮的两端分别轴向延伸出销头，销头分别与两个板体上紧邻的一端转动连接，板体内沿其长度方向设置通孔并穿过可以转动的轴体，端齿轮设置在轴体的两端，端齿轮与中转齿轮啮合连接。

进一步的，防变形夹具还包括配阻组件，板体内设置阻尼槽，配阻组件位于阻尼槽内，配阻组件在轴体上施加带开启阈值的旋转阻力。“带开启阈值的旋转阻力”即轴体上用于克服自身旋转阻力的扭矩低于阈值时，轴体无法发生自转，而当轴体上输入超过阈值的扭矩后，旋转阻力可以被全部克服，轴体以该旋转方向继续旋转时，不再受到旋转阻力，如此设置的旋转阻力，可以让每一节的链条板都旋转贴敷到工件表面后再行将动力无损得往下级传递，每一节链条板内，轴体的旋转阻力使其无法在开始时自由转动，上一节链条板内轴体传递过来的动力会驱使该节链条板绕铰接点旋转贴附到工件上，贴附到工件上后，上一节轴体的动力输入无法再驱动该节链条板旋转，只能传递给该节的轴体使其克服旋转阻力，越过阈值后，将上节轴体的扭矩等量传递往下一节。

进一步的，配阻组件包括滑块、抵紧弹簧和弹性凸起结构，轴体上设置螺纹段，滑块中央设置通孔并孔内开设内螺纹，滑块外缘为非圆轮廓，滑块在阻尼槽内的滑动，滑块侧面具有阻尼凸起，阻尼槽壁面上设有弹性凸起结构，滑块两端分别被抵紧弹簧抵紧，内螺纹与螺纹段的螺纹相适配。滑块与轴体成为丝杆螺母结构，轴体的旋转会促使滑块沿阻尼槽移动，但是，滑块的移动无法顺畅进行，因为阻尼凸起受到弹性凸起结构的阻挡，轴体上的扭矩需要足够大时，才能让滑块获得顶开弹性凸起结构的移动力，当轴体扭矩足够时，滑块顶开弹性凸起结构而到达另一侧，后续的移动可以顺畅进行，但是，为了在反转时能快速提供阻力，滑块不能移动太多，而应该就在弹性凸起结构位置的两侧进行移动，所以，如果螺纹段设置得较长，让滑块移动较多的话，下一次反向轴体反向旋转时，需要先行将滑块驱动到弹性凸起结构处才能提供旋转阻力，在这个过程中，该节的链条板并不会发生旋转而往工件贴附，所以，本申请通过将螺纹段设置得较短，螺纹段只够让滑块从弹性凸起结构一侧移动到另一侧，一旦越过后，螺纹段与的滑块内圈的螺纹连接脱开，轴体的自转不再驱动滑块移动，而抵紧弹簧的作用就是在轴体反向旋转时，让螺纹段和滑块重新进入啮合状态，滑块两侧的抵紧弹簧以螺纹段垂直于轴向的对称面对称设置并提供预紧，滑块往哪个方向移动，就为其提供反向推力。

进一步的，弹性凸起结构包括螺塞、预紧力弹簧和牛眼轴承，板体侧壁上从阻尼槽往外设置阶梯安装孔，阶梯安装孔内靠近板体外表面的位置设置螺纹，牛眼轴承设置在阶梯安装孔，牛眼轴承朝向阻尼槽内伸出轴承球，螺塞旋合在阶梯安装孔内并通过预紧力弹簧将牛眼轴承压紧。预紧力弹簧将牛眼轴承压紧在阶梯安装孔内，牛眼轴承的轴承球部分作为与阻尼凸起的接触点，阻尼凸起需要直线移动并越过牛眼轴承时，需要将其顶开，也就是要给到一个大于预紧力弹簧预紧力的力，预紧力弹簧的预紧力可以通过螺塞的旋合深度进行控制，螺塞旋入得越深，预紧力弹簧被预压缩得越大，阻尼凸起就难以顶开牛眼轴承，轴体旋转阻力的开启阈值也就越大。

作为优化，螺纹段螺纹为双线细牙螺纹。双线细牙螺纹提供优秀螺纹啮合性能的同时，可以以较小的旋转角而获得较大的滑块轴向移动。

作为优化，链条板还包括夹持柱，夹持柱从板体侧面伸出。夹持柱作为链条板与工件的接触点，可以减小每节链条板的动作幅度。如果让板体与工件接触，则板体每次旋转角度都会较大。

作为优化，夹持柱头部为球形。球形头部能够与大多表面具有垂直于表面的夹紧力。

作为优化，端齿轮和中转齿轮均为锥面斜齿轮。斜齿轮传递扭矩动力稳定均匀。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过链条节形式以长条可变形的部件作为夹持件，拟合曲面工件的外形，多点夹持减小单点位置的夹持力；动力输入只需要在首节位置输入转销即可，在每一节转销到位后，动力可以自行向后传递。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的使用结构示意图；

图2是本发明的链条板首尾连接示意图；

图3是本发明的链条板连接结构主视示意图；

图4是本发明链条板连接位置的立体结构示意图；

图5为图4中的视图A；

图6是本发明链条板、转销连接结构简化示意图；

图7是本发明配阻组件的原理示意图；

图8为图7中的视图B-B；

图9是本发明配阻组件位置处的立体示意图；

图10是本发明链条板首节与末节的连接示意图。

图中：1-链条板、11-板体、111-传动铰接孔、112-阻尼槽、12-夹持柱、13-传动轴、131-轴体、132-端齿轮、133-螺纹段、14-配阻组件、141-滑块、1411-阻尼凸起、142-抵紧弹簧、143-螺塞、144-预紧力弹簧、145-牛眼轴承、2-转销、21-销头、22-中转齿轮、3-圆帽、4-紧固钉。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1、2所示，曲面异型工件加工用的防变形夹具，包括若干链条板1和转销2，链条板1为长条形，链条板1依次首尾铰接成为一个节段状的长条，相邻链条板1在连接处设置转销2。如图1所示，节段状的防变形夹具从工件的外缘包裹起工件，与工件的多个点产生接触并夹紧，单个接触点的压强较小，防止工件在夹持位置处变形，而且，链条状的夹具可以适应工件的各种外轮廓，通用性很强。

如图2～6所示，链条板1包括板体11和传动轴13，传动轴13包括轴体131和端齿轮132，转销2包括销头21和中转齿轮22；

板体11两端设有垂直于其长度方向传动铰接孔111，传动铰接孔111为阶梯孔，中转齿轮22为两个背靠背的锥齿轮结合而成，中转齿轮22的两端分别轴向延伸出销头21，销头21分别与两个板体11上紧邻的一端转动连接，板体11内沿其长度方向设置通孔并穿过可以转动的轴体131，端齿轮132设置在轴体131的两端，端齿轮132与中转齿轮22啮合连接。

如图6所示，在本段分析时，为方便区分相邻链条板，标记图6中左侧的链条板为1a，其所属部件在本段分析时带有后缀a，以此类推，中间链条板标记为1b，其所属部件在本段分析时带有后缀b，左侧的转销2带后缀a，其所属部件的也带后缀a，传动轴13可以逐块传递夹持力，最左侧的轴体131a发生旋转时，可以将旋转运动传递至转销2a处，位于中间的链条板1b的传动轴131b只要带有一定的旋转阻力，即中转齿轮22a和端齿轮132b无法进行相对旋转，则端齿轮132a的转动会驱动销头21a、中转齿轮22a、整个链条板1b绕销头21a轴线的转动，重新参考图1，第一块链条板1已经到位后，通过其内的传动轴可以让第二块链条板绕铰接点发生转动，直到第二块链条板贴合上工件，再回到图6进行分析，链条板1b无法再绕销头21a旋转，从而轴体131a的转动力全部用于驱动轴体131b的自转直到轴体131b克服旋转阻力后发生自转，轴体131b自转后，通过转销2b带动第三块链条板1c进行绕销头21b的旋转，在第三块链条板1c也整体贴合上工件后，轴体131b受迫自转，再将动力向后传递。

上文论述节段之间的旋转动力传动，在首节链条板和尾节链条板处略有不同，如图9所示，首节链条板的输入端以圆帽3与链条板首端进行铰接，圆帽3是一个圆环柱，首节链条板所连接的圆帽3与操作者设置的一个基础固定，转销2头部伸长出来作为动力输入；末节链条板则是圆帽3与链条板通过紧固钉4固定，转销2与圆帽3通过紧固钉4固定，也可以直接跳过圆帽3让转销2与链条板板体固定，但是这样会将最末端的中转齿轮露出来，容易损伤齿轮而影响后续的长度添加。

如图6～9所示，防变形夹具还包括配阻组件14，板体11内设置阻尼槽112，配阻组件14位于阻尼槽112内，配阻组件14在轴体131上施加带开启阈值的旋转阻力。“带开启阈值的旋转阻力”即轴体131上用于克服自身旋转阻力的扭矩低于阈值时，轴体131无法发生自转，而当轴体131上输入超过阈值的扭矩后，旋转阻力可以被全部克服，轴体131以该旋转方向继续旋转时，不再受到旋转阻力，如此设置的旋转阻力，可以让每一节的链条板1都旋转贴敷到工件表面后再行将动力无损得往下级传递，每一节链条板内，轴体131的旋转阻力使其无法在开始时自由转动，上一节链条板内轴体传递过来的动力会驱使该节链条板绕铰接点旋转贴附到工件上，贴附到工件上后，上一节轴体的动力输入无法再驱动该节链条板旋转，只能传递给该节的轴体使其克服旋转阻力，越过阈值后，将上节轴体的扭矩等量传递往下一节。

如图7～9所示，配阻组件14包括滑块141、抵紧弹簧142和弹性凸起结构，轴体131上设置螺纹段133，滑块141中央设置通孔并孔内开设内螺纹，滑块141外缘为非圆轮廓，滑块141在阻尼槽112内的滑动，滑块141侧面具有阻尼凸起1411，阻尼槽112壁面上设有弹性凸起结构，滑块141两端分别被抵紧弹簧142抵紧，内螺纹与螺纹段133的螺纹相适配。滑块141与轴体131成为丝杆螺母结构，轴体131的旋转会促使滑块141沿阻尼槽112移动，但是，滑块141的移动无法顺畅进行，因为阻尼凸起1411受到弹性凸起结构的阻挡，轴体131上的扭矩需要足够大时，才能让滑块141获得顶开弹性凸起结构的移动力，当轴体131扭矩足够时，滑块141顶开弹性凸起结构而到达另一侧，后续的移动可以顺畅进行，但是，为了在反转时能快速提供阻力，滑块141不能移动太多，而应该就在弹性凸起结构位置的两侧进行移动，所以，如果螺纹段133设置得较长，让滑块141移动较多的话，下一次反向轴体反向旋转时，需要先行将滑块141驱动到弹性凸起结构处才能提供旋转阻力，在这个过程中，该节的链条板并不会发生旋转而往工件贴附，所以，本申请通过将螺纹段133设置得较短，螺纹段133只够让滑块141从弹性凸起结构一侧移动到另一侧，一旦越过后，螺纹段133与的滑块141内圈的螺纹连接脱开，轴体131的自转不再驱动滑块141移动，而抵紧弹簧142的作用就是在轴体131反向旋转时，让螺纹段133和滑块141重新进入啮合状态，滑块141两侧的抵紧弹簧以螺纹段133垂直于轴向的对称面对称设置并提供预紧，滑块141往哪个方向移动，就为其提供反向推力。

如图8所示，弹性凸起结构包括螺塞143、预紧力弹簧144和牛眼轴承145，板体11侧壁上从阻尼槽112往外设置阶梯安装孔，阶梯安装孔内靠近板体11外表面的位置设置螺纹，牛眼轴承145设置在阶梯安装孔，牛眼轴承145朝向阻尼槽112内伸出轴承球，螺塞143旋合在阶梯安装孔内并通过预紧力弹簧144将牛眼轴承145压紧。预紧力弹簧144将牛眼轴承145压紧在阶梯安装孔内，牛眼轴承145的轴承球部分作为与阻尼凸起1411的接触点，阻尼凸起1411需要直线移动并越过牛眼轴承145时，需要将其顶开，也就是要给到一个大于预紧力弹簧144预紧力的力，预紧力弹簧144的预紧力可以通过螺塞143的旋合深度进行控制，螺塞143旋入得越深，预紧力弹簧144被预压缩得越大，阻尼凸起1411就难以顶开牛眼轴承145，轴体131旋转阻力的开启阈值也就越大。

螺纹段133螺纹为双线细牙螺纹。双线细牙螺纹提供优秀螺纹啮合性能的同时，可以以较小的旋转角而获得较大的滑块141轴向移动。

如图1、2所示，链条板1还包括夹持柱12，夹持柱12从板体11侧面伸出。夹持柱12作为链条板1与工件的接触点，可以减小每节链条板1的动作幅度。如果让板体11与工件接触，则板体11每次旋转角度都会较大。

夹持柱12头部为球形。球形头部能够与大多表面具有垂直于表面的夹紧力。

端齿轮132和中转齿轮22均为锥面斜齿轮。斜齿轮传递扭矩动力稳定均匀。

本发明的工作原理：首节链条板1的头部作为夹具的起始点固定，在转销2上加载夹持动力，输入的扭矩尚不足顶开首节链条板内轴体上的旋转阻力，则首节链条板先行旋转贴附到工件上，夹持动力的持续输入无法让首节链条板再行旋转，逐渐增大到首节链条板内轴体上旋转阻力的开启阈值，顶开弹性凸起结构后，旋转动力无损得往后节传递，每次传递都是先行驱动该节链条板旋转贴附到工件上，然后就是顶开该节的旋转阻力向后传递，在末节链条板处，轴体不再旋转，而只有链条板板体朝向工件的旋转贴附，在最终，保持输入扭矩为一个恒定值，本夹具就将该扭矩分配为若干个接触点上的夹紧力夹持住工件。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种曲面异型工件加工用的防变形夹具，其特征在于：所述防变形夹具包括若干链条板（1）和转销（2），所述链条板（1）为长条形，链条板（1）依次首尾铰接成为一个节段状的长条，相邻链条板（1）在连接处设置转销（2）；所述链条板（1）包括板体（11）和传动轴（13），所述传动轴（13）包括轴体（131）和端齿轮（132），所述转销（2）包括销头（21）和中转齿轮（22）；

所述板体（11）两端设有垂直于其长度方向传动铰接孔（111），所述传动铰接孔（111）为阶梯孔，所述中转齿轮（22）为两个背靠背的锥齿轮结合而成，中转齿轮（22）的两端分别轴向延伸出销头（21），所述销头（21）分别与两个板体（11）上紧邻的一端转动连接，所述板体（11）内沿其长度方向设置通孔并穿过可以转动的轴体（131），所述端齿轮（132）设置在轴体（131）的两端，所述端齿轮（132）与中转齿轮（22）啮合连接；所述防变形夹具还包括配阻组件（14），所述板体（11）内设置阻尼槽（112），所述配阻组件（14）位于阻尼槽（112）内，配阻组件（14）在轴体（131）上施加带开启阈值的旋转阻力；所述配阻组件（14）包括滑块（141）、抵紧弹簧（142）和弹性凸起结构，所述轴体（131）上设置螺纹段（133），所述滑块（141）中央设置通孔并孔内开设内螺纹，滑块（141）外缘为非圆轮廓，所述滑块（141）在阻尼槽（112）内的滑动，滑块（141）侧面具有阻尼凸起（1411），所述阻尼槽（112）壁面上设有弹性凸起结构，滑块（141）两端分别被抵紧弹簧（142）抵紧，内螺纹与螺纹段（133）的螺纹相适配；

所述链条板（1）还包括夹持柱（12），所述夹持柱（12）从板体（11）侧面伸出；

所述端齿轮（132）和中转齿轮（22）均为锥面斜齿轮。

2.根据权利要求1所述的一种曲面异型工件加工用的防变形夹具，其特征在于：所述弹性凸起结构包括螺塞（143）、预紧力弹簧（144）和牛眼轴承（145），所述板体（11）侧壁上从阻尼槽（112）往外设置阶梯安装孔，阶梯安装孔内靠近板体（11）外表面的位置设置螺纹，所述牛眼轴承（145）设置在阶梯安装孔，牛眼轴承（145）朝向阻尼槽（112）内伸出轴承球，所述螺塞（143）旋合在阶梯安装孔内并通过预紧力弹簧（144）将牛眼轴承（145）压紧。

3.根据权利要求2所述的一种曲面异型工件加工用的防变形夹具，其特征在于：所述螺纹段（133）螺纹为双线细牙螺纹。

4.根据权利要求3所述的一种曲面异型工件加工用的防变形夹具，其特征在于：所述夹持柱（12）头部为球形。

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