CN113500432B - 适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构,包括固定机床工作台面上的过渡盘，用于夹持工件的夹具体以及过渡盘与夹具体之间的若干定位组件；定位组件包括位于过渡盘顶部的下定位套和位于夹具体底部的上定位件，下定位套包括具有定位孔的环形定位件和弹性件，弹性件位于环形定位件的下方；定位孔的孔壁为从上往下逐渐向中心倾斜的环形内锥面；上定位件的外壁上具有与环形内锥面配合的弧形斜面；上定位件拔插式伸入下定位套的定位孔内，环形内锥面和弧形斜面相互紧靠以起到定位作用；弹性件的弹力驱使环形定位件上下浮动，以改变环形内锥面和弧形斜面配合位置，进而调节定位精度。

Description

适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构

技术领域

本发明涉及机械加工领域中的加工夹具，尤其涉及适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构。

背景技术

车铣复合加工中心，是车床，铣床一并加工的场所。其通过铣刀旋转、工件旋转、铣刀轴向进给和径向进给四个基本运动来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、已加工表面完整性等多方面达到使用要求的一种先进切削加工方法。

进一步地，工件在车铣复合加工中心进行机加工时，都被固定定位在工装夹具上，工装夹具再装夹于车铣复合加工中心的机床上。利用车铣复合加工中心进行机加工时，车削、铣削、钻镗孔及车铣等加工过程在一次装卡中完成的，加工过程中一旦发生工件位移而没有及时发现并纠正，后续的切削加工位置就和程序设定的加工原点存在偏移，造成加工工件报废。

现有技术中，夹具与车铣复合加工中心的机床的工作台面通过螺钉组件固定，两者的定位通过两组定位销和销孔实现。如图1所示，机床工作台面A直径方向上设置有两个第一销孔B，同理夹具上设有配套的两个第二销孔。当夹具D与机床装配时，夹具直接与机床工作台面结合，第一销孔和第二销孔之间通过定位销C定位，由于定位孔与定位销配合存在间隙，不仅存在配合误差而影响定位精度，而且每次换装夹具的时候都需要根据数据进行夹具找正调整，实际加工需要大量待机时间进行工件的换装，换装后不能直接生产。

以定位销尺寸Φ8（+0.005/0）mm，销孔尺寸Φ8（+0.015/0）mm为例，当两个定位销中心距104.8mm时，定位误差0.03mm，包含旋转角度误差为0.0328°

此外，拆装夹具需要拔销，操作麻烦浪费时间、且随着换装频次增加，磨损增加导致定位误差更大。

因此，如图2所示，采用上述方式定位，加工过程中每一次安装夹具都需要重新进行找正并进行对刀后反复试运行设备进行调整，直到满足要求后才可进行正式的加工作业。可见流程复杂耗时，不利于生产效率的提高。

发明内容

本发明提供一种适用于车铣复合加工中心的定位精确，拆装方便的夹具体定位机构。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，包括固定机床工作台面上的过渡盘，用于夹持工件的夹具体以及所述的过渡盘与所述的夹具体之间的若干定位组件；

所述的定位组件包括位于过渡盘顶部的下定位套和位于夹具体底部的上定位件，所述的下定位套包括具有定位孔的环形定位件和弹性件，弹性件位于环形定位件的下方；

所述的定位孔的孔壁为从上往下逐渐向中心倾斜的环形内锥面；

所述的上定位件的外壁上具有与环形内锥面配合的弧形斜面；

所述的上定位件拔插式伸入下定位套的定位孔内，所述的环形内锥面和弧形斜面相互紧靠以起到定位作用；

所述的弹性件的弹力驱使环形定位件上下浮动，以改变环形内锥面和弧形斜面配合位置，进而调节定位精度。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的定位组件包括第一定位组件和第二定位组件，并且两组定位组件的中心连线位于所述的过渡盘的直径上。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的过渡盘通过销钉固定于所述的机床工作台面上，所述的过渡盘上设有若干对安装孔，每对安装孔沿直径分布且位于圆心两侧，所述的下定位套选择性装配在配对的安装孔中。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的第一定位组件包括第一上定位件，所述的第一上定位件的外壁的弧形斜面为环形外锥面，所述的环形外锥面与所述的环形内锥面配合限制夹具体的平移自由度；

所述的第二定位组件包括第二上定位件，所述的第二上定位件的外壁的弧形斜面包括两段相对且中心连线垂直于所述的过渡盘的直径的斜面段，所述的斜面段与环形内锥面配合限制夹具体的旋转自由度。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的下定位套还包括导向套，所述的导向套过盈设置在安装孔内，所述的弹性件和环形定位件设于导向套内，所述的环形定位件的外径与导向套的内径适配。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的导向套的开口部设有环形凸缘，所述的环形定位件在环形凸缘内侧的导向套的内腔中浮动，所述的环形凸缘限制所述的环形定位件脱离导向套。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的夹具体的底部设有若干保护立柱，所述的过渡盘中设有与保护立柱相配合的避让孔，所述的保护立柱凸出于所述的夹具体底部的高度超过所述的上定位件，以保护所述的上定位件不受损坏。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的弹性件为由橡胶或硅胶制成的环形弹性体。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的过渡盘的底部具有与机床工作台面外轮廓匹配的凹腔，所述的过渡盘通过所述的凹腔套在所述的机床工作台面上。

本发明解决上述技术问题所采用的进一步优选的技术方案为：所述的夹具体上设有第一过孔，所述的上定位件设有第二过孔，所述的过渡盘的安装孔底部设有螺纹孔，螺钉穿过第一过孔和第二过孔，经下定位套穿入螺纹孔以将夹具体和过渡盘紧固。

与现有技术相比，本发明的优点是过渡盘和夹具体之间通过下定位套和上定位件拔插式连接，从而方便了夹具体的拆装，无需拔插销子，省时省力；而下定位套和上定位件通过环形内锥面和弧形斜面相互紧靠配合，消除了径向定位间隙，提高了定位精度。

通过弹性件使环形定位件上下浮动，可以改变环形定位件相对于过渡盘以及夹具体本身的高度位置，改变环形内锥面和弧形斜面配合位置，进而自适应地调节夹具体和过渡盘的定位高度，消除高度定位误差，调节定位精度。

利用环形内锥面和弧形斜面配合位置不同，还能够吸收上定位件和下定位套使用过程中磨损导致的配合误差，在保证高度方向的定位要求时，也能保证平面方向的定位要求，使得定位精度始终可以保持在较高水平。

此外，过渡盘与机床工作台面进行连接，连接方式与传统的夹具定位方式一致，但进行一次定位调整后不再拆卸，可以在原有的设备基础上完成定位机构的变化，避免对车铣复合加工中心本身的改造，提高了通用性，降低设备改造成本。

附图说明

以下将结合附图和优选实施例来对本发明进行进一步详细描述，但是本领域 技术人员将领会的是，这些附图仅是出于解释优选实施例的目的而绘制的，并且因此不应当作为对本发明范围的限制。此外，除非特别指出，附图仅示意在概念性地表示所描述对象的组成或构造并可能包含夸张性显示，并且附图也并非一定按比例绘制。

图1为背景技术中车铣复合加工中心的夹具体定位机构的示意图；

图2为背景技术中车铣复合加工中心的换装夹具至生产的流程图；

图3为优选实施例的车铣复合加工中心的夹具体装配的示意图；

图4为优选实施例的车铣复合加工中心的夹具体定位机构的分解图一；

图5为优选实施例的车铣复合加工中心的夹具体定位机构的分解图二；

图6为优选实施例的车铣复合加工中心的夹具体定位机构的剖视图；

图7为优选实施例的夹具体定位机构的的图5的L1处的局部放大图；

图8为优选实施例的夹具体定位机构的的图5的L2处的局部放大图；

图9为优选实施例的夹具体定位机构的的图6的L3处的局部放大图；

图10为优选实施例的车铣复合加工中心的换装夹具至生产的流程图。

具体实施方式

以下将参考附图来详细描述本发明的优选实施例。本领域中的技术人员将领 会的是，这些描述仅为描述性的、示例性的，并且不应被解释为限定了本发明的保护范围。

应注意到：相似的标号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，则在随后的附图中可能不再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”、“下”、“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，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。

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“安装”、“联接”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。

车铣复合加工中心包括立式车铣复合加工中心和卧式车铣复合加工中心，其通过铣刀旋转、工件旋转、铣刀轴向进给和径向进给四个基本运动来实现对工件的切削加工。加工时，工件被夹持在定位固定在机床工作台面上的夹具体上，车削、铣削、钻镗孔及车铣等加工过程在一次装卡中完成的。

如图3-4所示，通常情况下，机床工作台面10为一圆形的回转工作台，其上设置多个用于安装紧固件的螺孔和两个用于设置定位销的直通孔，从而适应于不同工件用的不同夹具体30的安装。

如图3-4所示，本实施例提供了一种适用于上述的适用于车铣复合加工中心的夹具体30定位机构，包括固定机床工作台面10上的过渡盘20，用于夹持工件的夹具体30以及过渡盘20与夹具体30之间的若干定位组件。

如图4-6、9所示，定位组件包括位于过渡盘20顶部的下定位套100和位于夹具体30底部的上定位件200。下定位套100包括具有定位孔的环形定位件1，定位孔的孔壁为从上往下逐渐向中心倾斜的环形内锥面a，上定位件200的外壁上具有与环形内锥面配合的弧形斜面b，上定位件200拔插式伸入下定位套100的定位孔内，环形内锥面a和弧形斜面b相互紧靠以起到定位作用。

并且，下定位套100还包括位于环形定位件1的下方的弹性件2，弹性件2的弹力驱使环形定位件1上下浮动，以改变环形内锥面a和弧形斜面b配合位置，进而调节定位精度。优选地，弹性件2为由橡胶或硅胶制成的环形弹性体。

对于上述方案，首先，过渡盘20与机床工作台面10进行连接，连接方式与传统的夹具定位方式一致，但进行一次定位调整后不再拆卸。这样一来，通过过渡盘20的设置可以在原有的设备基础上完成定位机构的变化，可以将本实施例的夹具体30定位机构推广应用到市面上现有的车铣复合加工中心或工厂现有的设备上，避免对车铣复合加工中心本身的改造，提高了通用性，降低设备改造成本。

其次，过渡盘20和夹具体30之间通过下定位套100和上定位件200拔插式连接，从而方便了夹具体30的拆装，无需拔插销子，省时省力。而下定位套100和上定位件200通过环形内锥面a和弧形斜面b相互紧靠配合，消除了径向定位间隙，提高了定位精度。

更为重要的是，本实施例中通过弹性件2使环形定位件1上下浮动，可以改变环形定位件1相对于过渡盘20以及夹具体30本身的高度位置，改变环形内锥面a和弧形斜面b配合位置，进而自适应地调节夹具体30和过渡盘20的定位高度，消除高度定位误差，调节定位精度。

除此之外，利用环形内锥面a和弧形斜面b配合位置不同，还能够吸收上定位件200和下定位套100使用过程中磨损导致的配合误差，在保证高度方向的定位要求时，也能保证平面方向的定位要求，使得定位精度始终可以保持在较高水平。

另外，和所有的柔性配合同理，可以上下活动的环形定位件1设计不容易造成上定位件200和环形定位件1之间的硬碰撞，使得两者不容易变形、刮伤，有利于精度的长久保持。

优选地，如图9所示，本实施例中上定位件200包括过盈嵌装在夹具体30底面的凹孔内的连接柱4和超出夹具体30底面的凸起定位部5。凸起定位部5与下定位套100配合，弧形斜面b位于凸起定位部5的外周部。

应当说明的是，本实施例中为了满足加工要求，定位组件的数量一般为2个。当然仅采用一个本实施例中的定位组件配合其他的定位方式，仅在一定程度上起到提高精度，简化拆装的作用的方案也未尝不可。

如图5所示，优选地，本实施例中定位组件的数量为两个，分别为第一定位组件和第二定位组件，这两组定位组件的中心连线位于过渡盘20的直径上。通过双点的精确定位限制夹具体30的平面方向上的移动和旋转。

如图7所示，第一定位组件包括第一上定位件200a，第一上定位件200a的凸起定位部的外壁的弧形斜面为环形外锥面E，环形外锥面与环形内锥面a配合限制夹具体30的平移自由度。第一定位组件定位情况下夹具体30和过渡盘20之间可以发生旋转，因此还需要第二定位组件进一步限制其旋转方向上的自由度。

如图8所示，第二定位组件包括第二上定位件200b，第二上定位件200b的凸起定位部的外壁的弧形斜面包括两段相对且中心连线垂直于过渡盘20的直径的斜面段，斜面段F与环形内锥面a配合，使得第二上定位件200b和对应下定位套100之间在旋转的切线方向上没有间隙，限制了过渡盘20和夹具体30在旋转方向上的自由度，使得夹具体30的角度定位精度更加精确。

此处特别指出的是，浮动的环形定位件1设计还能吸收定位中心距的误差，进一步提高精度。本实施例中定位锥销与锥套间的配合重复精度0.003mm，故定位误差为0.003mm，当两个定位销中心距160mm时，旋转角度误差为0.0011°

如图3、4所示，过渡盘20通过销钉R固定于机床工作台面10上，过渡盘20上设有若干对安装孔K，每对安装孔K沿直径分布且位于圆心两侧，下定位套100选择性装配在配对的安装孔K中。通过这样的设置，可以提高过渡盘20的通配性，从而适应于不同的产品夹具体30。

优选地，如图5所示，过渡盘20的底部具有与机床工作台面10外轮廓匹配的凹腔T，过渡盘20通过凹腔T套在机床工作台面10上。这样可以在即保证了过渡盘20安装的稳定性，还进一步一高过渡盘20的安装精度。

进一步如图9所示，下定位套100还包括导向套3，导向套3过盈设置在安装孔K内，弹性件2和环形定位件1设于导向套3内，环形定位件1的外径与导向套3的内径适配。导向套3的开口部设有环形凸缘M，环形定位件1在环形凸缘M内侧的导向套3的内腔中浮动，环形凸缘M限制环形定位件1脱离导向套3。

采用本实施例所提供得这样一套具有两个定位组件的定位机构还可以实现零点定位。适用于兄弟M140X2、M200X3、M300X3等机型的车铣复合加工中心或立式车铣复合加工中心，实现超精密的加工

因为夹具体30可以精确安装到机床工作台面10上，每个定位组件的位置相对机床来说都是确定的，在安装夹具、工件，或者编写加工程序进行数控加工时可以将任何—个定位组件作为基准，这就是所谓的"零点"。这样节省重新找正零点的辅助时间，保证工作的连续性，提高工作效率。

该定位机构的关键在于能保证工作台外工件装夹后的位置精度关系能完整地转移到机床工作台上，有效转移加工中心加工中的装夹时间，同时能确保工装的固定和拆卸操作快捷、工件加工过程中装夹可靠、工装的维护简单以及成本性价比高。

如图10所示，采用本实施例的夹具体30定位机构，可以一次性完成定位，不需要进行夹具找正，在刀具不更换的前提下也不需要重新对刀，更不需要过程中来回调整，可以快速完成工件的装夹，换装后可以直接开机生产。

经多次实验，本实施例中在更换其他产品时，单纯拆装夹具体30仅需要5min，刀具拆装14min，夹具体30搬运时间5min，打表对坐标5min，仅需约30min便可实现换装，大大提高了工作效率。

在另外的具体实施方式中，夹具体30的底部设有若干保护立柱，过渡盘20中设有与保护立柱相配合的避让孔，保护立柱凸出于夹具体30底部的高度超过上定位件200，这样在夹具体30存放过程中，可以避免上定位件200被的磕碰伤而降低定位精度。

在其他优选的实施方式中，夹具体30上设有第一过孔，上定位件200设有第二过孔，过渡盘20的安装孔K底部设有螺纹孔，螺钉穿过第一过孔和第二过孔，经下定位套100穿入螺纹孔以将夹具体30和过渡盘20紧固，从而在高精度定位的同时，将定位点固定，防止设备作业过程中震荡引起的磨损导致定位偏移。

以上对本发明所提供适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明及核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，其特征在于包括固定机床工作台面上的过渡盘，用于夹持工件的夹具体，以及过渡盘与夹具体之间的两组定位组件；

所述定位组件包括位于过渡盘顶部的下定位套和位于夹具体底部的上定位件；

所述下定位套包括导向套、在导向套内的环形定位件、位于环形定位件下方的弹性件，环形定位件的外径与导向套的内径适配；

所述环形定位件具有定位孔，所述定位孔的孔壁为从上往下逐渐向中心倾斜的环形内锥面，所述上定位件的外壁上具有与环形内锥面配合的弧形斜面；

两组定位组件的中心连线位于过渡盘的直径上，各自上定位件拔插式伸入对应的下定位套的定位孔内，实现双点定位；

第一上定位件的弧形斜面为环形外锥面，环形外锥面与对应下定位套的环形内锥面配合限制夹具体的平移自由度；

第二上定位件的弧形斜面包括两段相对且中心连线垂直于过渡盘的直径的斜面段，斜面段与对应下定位套的环形内锥面配合，消除第二上定位件和对应下定位套之间在旋转的切线方向上的间隙，限制了夹具体在旋转方向上的自由度；

弹性件的弹力驱使环形定位件上下浮动，以改变环形内锥面和弧形斜面高度配合位置，消除定位误差调节定位精度。

2.根据权利要求1所述适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，其特征在于所述过渡盘通过销钉固定于所述机床工作台面上，所述过渡盘上设有若干对安装孔，每对安装孔沿直径分布且位于圆心两侧，所述下定位套选择性装配在配对的安装孔中。

3.根据权利要求2所述适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，其特征在于所述导向套过盈设置在安装孔内，所述弹性件和环形定位件设于导向套内，所述环形定位件的外径与导向套的内径适配。

4.根据权利要求3所述适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，其特征在于所述导向套的开口部设有环形凸缘，所述环形定位件在环形凸缘内侧的导向套的内腔中浮动，所述环形凸缘限制所述环形定位件脱离导向套。

5.根据权利要求1所述适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，其特征在于所述夹具体的底部设有若干保护立柱，所述过渡盘中设有与保护立柱相配合的避让孔，所述保护立柱凸出于所述夹具体底部的高度超过所述上定位件，以保护所述上定位件不受损坏。

6.根据权利要求1所述适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，其特征在于所述弹性件为由橡胶或硅胶制成的环形弹性体。

7.根据权利要求1所述适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，其特征在于所述过渡盘的底部具有与机床工作台面外轮廓匹配的凹腔，所述过渡盘通过所述凹腔套在所述机床工作台面上。

8.根据权利要求1所述适用于车铣复合加工中心的夹具体定位机构，其特征在于所述夹具体上设有第一过孔，所述上定位件设有第二过孔，所述过渡盘的安装孔底部设有螺纹孔，螺钉穿过第一过孔和第二过孔，经下定位套穿入螺纹孔以将夹具体和过渡盘紧固。

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