CN113245880A - 一种用于零件成组镗孔的快速装夹方法及气动夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于零件成组镗孔的快速装夹方法及气动夹具，属于机械加工技术领域。包括基座、设置在基座上的气动锁紧机构、定位凸台、限位槽、U形垫块；定位凸台设置在限位槽内，将限位槽分隔成多个用于限制零件水平运动的空间，U型垫块倒扣在零件腹板上并与两个腹板面贴合；气动锁紧机构包括压缩气源、通气管、换气阀以及若干锁紧件；换气阀的输入端与压缩气源连接，换气阀的输出端通过通气管与各个锁紧件相连；锁紧件包括气缸和气动压板，气缸驱动气动压板旋转至U型垫块上方并向下运动将零件压紧。本发明的气动夹具装夹通用性强，装夹便捷高效、牢固可靠、自动化程度高；一次装夹可实现零件成组镗孔，大大提高了镗孔效率。

Description

一种用于零件成组镗孔的快速装夹方法及气动夹具

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种用于零件成组镗孔的快速装夹方法及气动夹具。

背景技术

工装夹具是加工时用来迅速定位和紧固零件，使机床、刀具、工件保持精确相对位置的工艺装置。一般而言，飞机上大多数主承力构件及复杂接头类零件在数控加工完成后，需要在疲劳关键区进行高精度孔镗孔补充加工，用于安装衬套。当前，镗孔加工中应用较多的工装夹具为通用孔系平台、专用工装及虎钳夹，通用孔系平台一般适用于结构上自带定位孔的零件，且需要人工搭接压板，操作过程繁琐耗时，人工依赖性较大，易存在压板漏压或压不实的加工隐患；专用工装虽然装夹精度较好，但其设计、生产周期长，且不具备通用性，工装制造和管理成本较高。虎钳夹只适用于加工中切削力不大的小型简单结构件，应用非常局限，且装夹精度低，无法满足高精度孔加工要求。

现有技术中，专利申请号为CN107695748A，申请日为2017-11-28，名称为“一种镗孔气动夹具”的中国发明专利公开了一种镗孔气动夹具，包括夹具底座以及设置在夹具底座上的定位凸台和气动夹紧组件，定位凸台实现对待镗孔零件的径向固定。气动夹紧组件沿定位凸台的径向设置，气动夹紧组件包括压板、第三通孔、压板调节杆、第一销轴、气缸和换气阀。通过气缸带动压板调节杆，使得压板调节杆穿过夹具底座上下运动，从而实现快速气动夹紧，准确定位。并且，多个定位凸台及匹配的多个气动夹紧组件，能够实现对多个待镗孔零件进行加工，可适用于大规模批量生产的零件粗、细镗孔等加工，从而提高镗孔操作效率。

上述专利在装夹和拆卸自动化上有所不足，且无法保证组件镗孔的同轴度要求，人工干预程度高，不具备通用性。

发明内容

针对现有装夹方法的不足之处，本发明设计了一种用于零件成组镗孔的快速装夹方法及气动夹具。该方法通过控制气动开关充入压缩空气，驱动气缸做功，使得气动压板旋转90°的同时并向下位移，保证压紧螺钉均匀施力压紧零件，从而实现零件自动化快速装夹。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，包括基座、设置在基座上的气动锁紧机构、定位凸台、限位槽以及U形垫块；

所述定位凸台设置在限位槽内，将限位槽分隔成多个用于限制零件水平运动的空间，U形垫块倒扣在零件腹板上并与腹板的两个侧面贴合；

所述气动锁紧机构并列设置在所述限位槽一侧，气动锁紧机构包括压缩气源、通气管、换气阀以及若干锁紧件；换气阀的输入端与压缩气源连接，换气阀的输出端通过通气管与各个锁紧件相连；锁紧件包括气缸和气动压板，所述气动压板连接于气缸上方；气缸驱动气动压板旋转至U形垫块上方并向下运动将零件压紧。

进一步的，所述换气阀上设有气动开关，所述气动开关用于控制压缩气源的输入。

进一步的，所述通气管的两端分别连接所述换气阀和气缸，并形成闭环。

进一步的，所述基座两端设有定位孔及压板槽，基座通过所述定位孔与定位销配合与机床工作台的T形槽连接定位，所述压板槽用于与通用压板配合实现气动夹具的固定。

进一步的，所述定位凸台的两侧平面相互平行且均为定位基准面，限位槽的底平面与两个平行的内侧面相互垂直且均为定位基准面，零件的宽度与限位槽的宽度相等，限位槽的高度低于零件上待镗孔最低点20±5mm。

进一步的，所述U形垫块的高度应大于零件腹板高度25±5mm及以上，且其安装位置需保证压紧螺钉压在U形垫块的中间位置。

进一步的，单个气缸的输入压强为P=0.2~1.0MPa，每个气动压板产生的压紧力为F=500~700N。

进一步的，所述气动压板的远端端头部位设置有内螺纹孔，该内螺纹孔竖直螺接有压紧螺钉。

一种用于零件成组镗孔的快速装夹方法，其特征在于，所述快速装夹方法基于气动夹具，所述气动夹具包括基座、设置在基座上的气动锁紧机构、定位凸台、限位槽以及U形垫块；气动锁紧机构包括压缩气源、通气管、换气阀以及若干锁紧件，锁紧件包括气缸和气动压板，所述气动压板的远端端头设置有可调节的压紧螺钉，所述方法包括如下步骤：

S1、安装气动夹具

首先，将两个定位销插入基座两端的定位孔，使基座与机床工作台上的T形槽连接，采用杠杆表找直，保证工装的直线度在0.05mm范围内；然后，采用通用压板压入基座上设置的压板槽，实现气动夹具的固定；

S2、安装零件

以基座上的限位槽底面、内侧面及定位凸台的侧面为基准同时安装两个待镗孔的零件，并根据气缸及气动压板的位置在零件腹板上安装U形垫块；

S3、安装U形垫块

根据零件结构特征选择尺寸适宜的U形垫块，并根据气缸及气动压板位置将其安装在零件腹板处，安装时应保证气动压板旋转90°后压在U形垫块中间位置；

S4、调节气动压板

根据U形垫块的高度调节气动压板上的压紧螺钉的高度，确保气动压板向下位移后与U形垫块接触良好；

S5、开启气动夹具，压紧零件

开启气动开关，压缩空气通过换气阀进入气缸并驱动其做正功，在压强作用下使得气动压板旋转90°并向下位移，将U形垫块压实且固定，从而实现零件自动化快速装夹；

S6、对零件进行镗孔加工，加工完成后拆卸零件；

S7、关闭气动开关，压缩空气通过换气阀排出，气缸做负功，使得气动压板反向旋转90°并向上抬起，脱离U形垫块并回到初始位置，从而实现零件自动化快速拆卸。

综上所述，本发明具有以下优点：

1）本发明所述气动夹具装夹通用性强，针对同类型结构的待镗孔零件均能装夹牢固，且装夹精度满足要求，大大提高了气动夹具的利用率，且降低了夹具制造成本；装夹便捷高效，自动化程度高，装夹时采用气动控制，无需手动拆装压板，一次可装夹两个零件，且装夹牢固可靠；采用本发明的气动夹具，一次装夹可实现零件成组镗孔，大大提高了镗孔效率。

2）本发明中，采用U形垫块在接触零件时可有效避让复杂内外形腹板、缘条位置，避免直接压在零件不平整表面上而压不实，零件滑动的质量与安全隐患；

3）本发明中，所述气动压板的端头设置有压紧螺钉，根据U形垫块高度可以调节气动压板上的压紧螺钉的高度，提高U形垫块的通用性，减小其制作数量，降低成本；

4）本发明中，待镗孔零件的装夹和拆卸自动化，人工干预程度低；可以实现组件镗孔并保证同轴度的要求，工装通用性强，可以实现相似结构零组件的开工。

附图说明

图1为本发明所述气动夹具的整体结构示意图；

图2为本发明气动夹具的装夹示意图；

1、基座；2、定位孔；3、气缸；4、定位凸台；5、气动压板；6、压紧螺钉；7、气动开关；8、换气阀；9、通气管；10、U形垫块；11、零件，12、腹板，13、定位基准面；14、压缩气源，15、压板槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

本实施例公开了一种用于零件成组镗孔的气动夹具，如图1所示，包括基座1、设置在基座1上的气动锁紧机构、定位凸台4、限位槽以及U形垫块10。

所述基座1两端设有定位孔2及压板槽15，基座1通过所述定位孔2与定位销配合与机床工作台的T形槽连接定位，压板槽15用于与通用压板配合实现气动夹具的固定。

定位凸台4设置在限位槽内，将限位槽分隔成多个用于限制零件11水平运动的空间。定位凸台4为一个矩形块，其两侧平面相互平行且均为定位基准面13，限位槽的底平面与两个平行的内侧面相互垂直且均为定位基准面13，零件11的宽度与限位槽的宽度相等，限位槽的高度低于零件11上待镗孔最低点20±5mm。

U形垫块10倒扣在零件11的腹板12上并与腹板12的两个侧面贴合，为避免干涉，U形垫块10的高度应大于零件11的腹板12高度25±5mm及以上。

气动锁紧机构设置在限位槽一侧，气动锁紧机构包括压缩气源14、通气管9、换气阀8以及若干锁紧件；压缩气源14为空气，换气阀8的输入端与压缩气源14连接，换气阀8的输出端通过通气管9与各个锁紧件相连，换气阀8上设有气动开关7，所述气动开关7用于控制压缩气源14的输入。所述通气管9连接所述换气阀8和气缸3并形成闭环。

锁紧件包括气缸3和气动压板5，所述气动压板5连接于气缸3上方；气缸3驱动气动压板5旋转至U形垫块10上方并向下运动将零件11压紧。

本实施例中，气缸3采用的是ACK系列转角气缸3，单个气缸3的输入压强为P=0.2~1.0MPa，每个气动压板5产生的压紧力为F=500~700N。

本发明实施例单次可完成两项零件的自动化快速装夹，使用U形垫块在接触零件时可有效避让复杂内外形腹板、缘条位置，避免直接压在零件不平整表面上而压不实，导致零件滑动的质量与安全隐患。

本发明装夹便捷高效，自动化程度高，采用气动控制，一次安装两个零件，无需手动拆装压板，且装夹牢固可靠；针对同类型结构的零件均能装夹牢固，且装夹精度满足要求，大大提高了气动夹具的利用率且降低了夹具制造成本，一次装夹可实现零件成组镗孔，大大提高了镗孔效率。

实施例2

本实施例提供了一种用于零件成组镗孔的气动夹具，在实施例1的基础上，进一步的，气动压板5的远端端头设置有内螺纹孔，该内螺纹孔内螺接有压紧螺钉6，压紧螺钉6可调节的高度行程为10mm。

根据U形垫块10高度可以调节气动压板5上的压紧螺钉6的高度，提高U形垫块10的通用性，减小其制作数量，降低成本。

实施例3

基于实施例2所述的气动夹具，进一步的，本实施例提出了一种用于零件11成组镗孔的快速装夹方法，具体实施步骤如下：

第一步：安装气动夹具。首先，将两个定位销插入基座1两端的定位孔2，与机床工作台T形槽连接，采用杠杆表找直，保证工装直线度在0.05mm范围内；其次，采用通用压板压入基座1上设置的压板槽15，实现气动夹具的固定。

第二步：安装待镗孔零件。以基座1上的限位槽底面、内侧面及定位凸台4侧面为定位基准面同时安装两个待镗孔的零件11，并根据气缸3及气动压板5位置在零件11腹板12上安装U形垫块10。

第三步：安装U形垫块10。根据零件11结构特征选择尺寸适宜的U形垫块10，并根据气缸3及气动压板5位置将其安装在零件11的腹板12处，保证气动压板5旋转90°后压在U形垫块10中间位置。

第四步：调节气动压板5。根据U形垫块10高度调节气动压板5上的压紧螺钉6高度，确保气动压板5向下位移后与U形垫块10接触良好。

第五步：开启气动夹具，压紧零件。开启气动开关7，压缩空气通过换气阀8进入气缸3并驱动其做正功，在压强作用下使得气动压板5旋转90°并向下位移，将U形垫块10压实且固定，从而实现零件11自动化快速装夹。最终的装夹效果如图2所示。

第六步：镗孔加工。

第七步：拆卸零件。镗孔加工后，关闭气动开关7，压缩空气通过换气阀8排出，气缸3做负功，使得气动压板5反向旋转90°并向上抬起，脱离U形垫块10并回到初始位置，从而实现零件自动化快速拆卸。

本实施例的装夹方法通过控制气动开关7充入压缩空气，驱动气缸3做功，使得气动压板5旋转90°的同时并向下位移，保证压紧螺钉6均匀施力压紧零件11，从而实现零件自动化快速装夹。该夹具针对同类型结构的零件均能装夹牢固，且装夹精度满足要求，大大提高了气动夹具的利用率，同时操作便捷高效，无需手动拆装压板，一次可装夹两个零件，实现零件成组镗孔，大大提高了镗孔效率。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，包括基座（1）、设置在基座（1）上的气动锁紧机构、定位凸台（4）、限位槽以及U形垫块（10）；

所述定位凸台（4）设置在限位槽内，将限位槽分隔成多个用于限制零件（11）水平运动的空间，U形垫块（10）倒扣在零件（11）的腹板（12）上并与腹板（12）的两个侧面贴合；

所述气动锁紧机构并列设置在所述限位槽一侧，气动锁紧机构包括压缩气源（14）、通气管（9）、换气阀（8）以及若干锁紧件；换气阀（8）的输入端与压缩气源（14）连接，换气阀（8）的输出端通过通气管（9）与各个锁紧件相连；锁紧件包括气缸（3）和气动压板（5），所述气动压板（5）连接于气缸（3）上方；气缸（3）驱动气动压板（5）旋转至U形垫块（10）上方并向下运动将零件（11）压紧。

2.根据权利要求1所述的一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，所述换气阀（8）上设有气动开关（7），所述气动开关（7）用于控制压缩气源（14）的输入。

3.根据权利要求1所述的一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，所述通气管（9）的两端分别连接所述换气阀（8）和气缸（3）并形成闭环。

4.根据权利要求1所述的一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，所述基座（1）两端设有定位孔（2）及压板槽（15），基座（1）通过所述定位孔（2）与定位销配合与机床工作台的T形槽连接定位，所述压板槽（15）用于与通用压板配合实现气动夹具的固定。

5.根据权利要求1所述的一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，所述定位凸台（4）的两侧平面相互平行且均为定位基准面（13），限位槽的底平面与两个平行的内侧面相互垂直且均为定位基准面（13），零件（11）的宽度与限位槽的宽度相等，限位槽的高度低于零件（11）上待镗孔最低点20±5mm。

6.根据权利要求1所述的一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，所述U形垫块（10）的高度应大于零件（11）腹板（12）高度25±5mm及以上，且其安装位置需保证压紧螺钉（6）压在U形垫块（10）的中间位置。

7.根据权利要求1所述的一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，单个气缸（3）的输入压强为P=0.2~1.0MPa，每个气动压板（5）产生的压紧力为F=500~700N。

8.根据权利要求1所述的一种用于零件成组镗孔的气动夹具，其特征在于，所述气动压板（5）的远端端头部位设置有内螺纹孔，该内螺纹孔竖直螺接有压紧螺钉（6）。

9.一种用于零件成组镗孔的快速装夹方法，其特征在于，所述快速装夹方法基于气动夹具，所述气动夹具包括基座（1）、设置在基座（1）上的气动锁紧机构、定位凸台（4）、限位槽以及U形垫块（10）；气动锁紧机构包括压缩气源（14）、通气管（9）、换气阀（8）以及若干锁紧件，锁紧件包括气缸（3）和气动压板（5），气动压板（5）的远端端头部位设置有内螺纹孔，该内螺纹孔竖直螺接有压紧螺钉（6），换气阀（8）上设有气动开关（7），基座（1）两端设有定位孔（2）及压板槽（15）；所述方法包括如下步骤：

S1、安装气动夹具

首先，将两个定位销插入基座（1）两端的定位孔（2），使基座（1）与机床工作台上的T形槽连接；采用杠杆表找直，保证工装的直线度在0.05mm范围内；然后，采用通用压板压入基座（1）上设置的压板槽（15），实现气动夹具的固定；

S2、安装零件

以基座（1）上的限位槽底面、内侧面及定位凸台（4）的侧面为定位基准面同时安装两个待镗孔的零件（11），并根据气缸（3）及气动压板（5）的位置在零件（11）的腹板（12）上安装U形垫块（10）；

S3、安装U形垫块

根据零件（11）的结构特征选择尺寸适宜的U形垫块（10），并根据气缸（3）及气动压板（5）位置将其安装在零件（11）的腹板（12）处，安装时应保证气动压板（5）旋转90°后压在U形垫块（10）中间位置；

S4、调节气动压板

根据U形垫块（10）的高度调节气动压板（5）上的压紧螺钉（6）的高度，确保气动压板（5）向下位移后与U形垫块（10）接触良好；

S5、开启气动夹具，压紧零件

开启气动开关（7），压缩空气通过换气阀（8）进入气缸（3）并驱动其做正功，在压强作用下使得气动压板（5）旋转90°并向下位移，将U形垫块（10）压实且固定，从而实现零件（11）自动化快速装夹；

S6、对零件（11）进行镗孔加工，加工完成后拆卸零件（11）；

S7、关闭气动开关（7），压缩空气通过换气阀（8）排出，气缸（3）做负功，使得气动压板（5）反向旋转90°并向上抬起，脱离U型垫块（10）并回到初始位置，从而实现零件自动化快速拆卸。

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