CN113547142B - 一种装夹自行车轮毂的夹具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种装夹自行车轮毂的夹具及方法，该夹具包括箱体、旋转轴、三爪卡盘和定位盘，旋转轴通过轴承设置在箱体内，三爪卡盘包括盘体和三个卡爪；旋转轴一端与机床主轴连接，便于旋转轴随主轴转动，旋转轴另一端与盘体后端连接，所述定位盘设置在盘体前端，用于对自行车轮毂进行定位，同时定位盘中心设有通孔，便于自行车轮毂定位表面通过定位盘与三个卡爪间隙配合，三爪卡盘轴线和自行车轮毂中心位于同一直线上，在定位盘上内圆周设有与三个卡爪一一对应的第一让位槽；在定位盘上设有若干夹紧机构，所有夹紧机构沿定位盘圆周均匀分布。该夹具装夹方便快捷，能够装夹不同尺寸的自行车轮毂，有利于提高生产效率。

Description

一种装夹自行车轮毂的夹具及方法

技术领域

本发明属于机械技术领域，特别涉及一种装夹自行车轮毂的夹具及方法。

背景技术

近年来，中国自行车使用人群增涨迅速，前景较好。经过多年的发展自行车产业也逐渐规模化，诞生了一大批生产厂商。据《中国自行车行业市场规模及大数据监测分析》报告指出，2017年我国自行车产量达8030万台；2018年一季度我国自行车出口1507万辆，同比增长9%；2019年自行车产量达6500万辆，电动自行车产量为3609万辆。自行车轮毂是自行车的一重要部件，其质量的好坏对于行车过程中的操纵性、平稳性、舒适性、美观性以及人员的安全性都有极其重要的影响。

自行车轮毂在机加工过程中需要用到夹具对其进行装夹，夹具的定位精度以及质量的好坏是对自行车轮毂加工质量和生产效率的重要保证。传统的自行车轮毂夹具在对轮毂进行装夹时，装夹尺寸单一、过程繁琐、无法实现自动化，增加了人力成本、降低了生产效率，不具有经济性，满足不了市场需求。并且现有加工自行车轮毂中心的安装孔的方法是先用夹具将工件固定，通过转动着的刀具对工件进行加工（即镗孔），其加工精度有待提高。

因此，提供一种装夹方便快捷、能够装夹不同尺寸的自行车轮毂夹具是现有自行车生产企业期望解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的就在于提供一种装夹自行车轮毂的夹具及方法，该夹具装夹方便快捷，能够装夹不同尺寸的自行车轮毂，有利于提高加工精度和生产效率。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种装夹自行车轮毂的夹具，包括箱体、旋转轴、三爪卡盘和定位盘，所述旋转轴通过两个轴承设置在箱体内，所述三爪卡盘包括盘体和三个卡爪，三个卡爪均匀设置在盘体一端面上，该端面所在端为盘体前端，另一端面所在端为盘体后端；旋转轴一端与机床主轴连接，便于旋转轴随机床主轴转动，旋转轴另一端与盘体后端连接，所述定位盘设置在盘体前端，用于对自行车轮毂进行定位，同时定位盘中心设有通孔，便于自行车轮毂定位表面穿过定位盘上的通孔与三个卡爪间隙配合，所述三爪卡盘轴线和自行车轮毂中心位于同一直线上，在定位盘上内圆周设有与三个卡爪一一对应的第一让位槽，避免定位盘影响三个卡爪移动；在定位盘上设有若干夹紧机构，所有夹紧机构沿定位盘圆周均匀分布，用于将自行车轮毂夹紧在定位盘上。

进一步地，在旋转轴和三爪卡盘之间设有连接管，所述连接管一端与旋转轴连接，另一端与三爪卡盘的盘体后端连接。

进一步地，所述旋转轴为中空管状结构，在旋转轴内设有液压缸，所述液压缸与旋转轴固定，便于随旋转轴转动，且液压缸的活塞杆伸入连接管内；夹紧机构有三个且均与活塞杆顶端连接，相邻两夹紧机构的夹角为120°，并在连接管轴向上设有与三个夹紧机构一一对应的条形过孔，所述夹紧机构伸出过孔并与定位盘配合以将自行车轮毂夹紧。

进一步地，所述液压缸具有第一进油口和第二进油口，所述第一进油口与无杆腔连通，第二进油口与有杆腔连通；在第一进油口和第二进油口对应的旋转轴上开设有第一进油孔和第二进油孔，对应地，箱体内壁开设有分别与第一进油孔和第二进油孔连通的第一环形槽和第二环形槽，并在箱体上开设有与第一环形槽和第二环形槽连通的第一注油口和第二注油口，所述第一注油口和第二注油口处分别连接有进油管，所述进油管分别与油箱连通；在第一环形槽和第二环形槽两侧分别设有密封圈，所有密封圈均套设在旋转轴上。

进一步地，每个夹紧机构包括连杆和压杆，所述连杆一端与活塞杆铰接，压杆一端与连杆另一端铰接，压杆另一端具有夹爪，所述夹爪呈弯钩状；在定位盘后端固定有与压杆一一对应的滑块，所述压杆靠近夹爪端与滑块铰接，便于将自行车轮毂夹紧在定位盘上。

进一步地，所述连杆包括上连杆和下连杆，所述下连杆一端与活塞杆铰接，所述上连杆可伸缩设置在下连杆的另一端，便于调节连杆的长度以用于不同尺寸的自行车轮毂的夹紧；所述压杆与上连杆铰接；在定位盘上设有与夹爪一一对应的第二让位槽，第二让位槽设置在定位盘外圆周且沿定位盘径向设置，便于夹爪在定位盘上移动以对不同尺寸的自行车轮毂进行夹紧，同时在定位盘后端面的每个第二让位槽两侧分别设有条形滑槽，每个滑槽内滑动嵌设有螺栓，在滑块上设有两个贯穿孔，两个螺栓插入对应的滑块上的两个贯穿孔内，并与滑块固定，从而将滑块与定位盘固定。

进一步地，上连杆的尺寸大于下连杆的尺寸，且下连杆上开设有供上连杆伸缩的伸缩槽，上连杆一端插入下连杆上的伸缩槽内并与下连杆固定，从而通过调节上连杆插入下连杆的长度调节连杆的总长度。

进一步地，旋转轴两端设有法兰盘，机床主轴和连接管一端分别设有与两端法兰盘对应的第二法兰盘和第三法兰盘，第一螺栓穿过第一法兰盘和第二法兰盘以将旋转轴和机床主轴固定连接，第二螺栓穿过旋转轴右端的法兰盘和第三法兰盘以将旋转轴和连接管固定连接。

一种装夹自行车轮毂的方法，采用上面所述的夹具对自行车轮毂进行装夹，具体包括以下步骤：

（1）自行车轮毂放置在自动化夹具上，根据自行车轮毂的尺寸调整三爪卡盘三卡爪的位置，使得三爪卡盘轴线和自行车轮毂中心位于同一直线上，并使三爪卡盘和自行车轮毂形成间隙配合，同时保证自行车轮毂与定位盘接触，此时完成定位；

（2）根据自行车轮毂的尺寸调节连杆的长度和滑块的位置，然后将滑块固定在定位盘的后端，然后向液压缸无杆腔内进油，使得活塞杆向定位盘方向运动，带动连杆推动压杆的夹爪端向自行车轮毂中心运动，从而将自行车轮毂夹紧，这时就启动加工装置加工自行车轮毂中心的安装孔；

（3）待自行车轮毂中心的安装孔加工完成后，向液压缸有杆腔内进油，使活塞杆向机床主轴方向运动，带动连杆拉动压杆夹爪端向自行车轮毂外侧运动，从而将自行车轮毂松开，将加工好的自行车轮毂取下即可。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明通过三爪卡盘和定位盘对自行车轮毂进行有效定位，采用夹紧机构对自行车轮毂进行夹紧，从而能对自行车轮毂进行有效装夹，保证加工出来的安装孔位于自行车轮毂中心，有利于提高自行车轮毂中心安装孔的加工精度。

2、本发明通过调节三爪卡盘、夹紧机构中连杆的长度和滑块与定位盘的固定位置，以用于不同尺寸、不同类型的自行车轮毂的装夹，并且在装夹过程中，只需调整一次夹具就可以完成同一批的自行车轮毂的加工，有利于提高装夹效率，进而有利于提高生产效率。

3、通过本发明装夹后的自行车轮毂在加工时，自行车轮毂转动，刀具轴向移动进刀，即采用车孔的方式加工自行车轮毂中心的安装孔，有利于提高安装孔的加工精度。

附图说明

图1-本发明的结构示意图。

图2-本发明主视剖视图。

图3-本发明俯视图。

图4-定位盘前端主视图。

其中：1-箱体；2-第一法兰盘；3-旋转轴；4-轴承；5-连接管；6-下连杆；7-上连杆；8-压杆；9-滑块；10-定位盘；11-三爪卡盘；11a-盘体；11b-卡爪；12-活塞杆；13-第一让位槽；14-第二让位槽；15-自行车轮毂；16-密封圈；17-滑槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参见图1~图4，一种装夹自行车轮毂的夹具，包括箱体1、旋转轴3、三爪卡盘11和定位盘10，所述旋转轴3通过两个轴承4设置在箱体1内，所述三爪卡盘11包括盘体11a和三个卡爪11b，三个卡爪11b均匀设置在盘体11a一端面上，该端面所在端为盘体11a前端，另一端面所在端为盘体11a后端；旋转轴3一端与机床主轴连接，便于旋转轴3随机床主轴转动，旋转轴3另一端与盘体11a后端连接，所述定位盘10设置在盘体11a前端，用于对自行车轮毂15进行定位，同时定位盘10中心设有通孔，便于自行车轮毂15定位表面穿过定位盘10上的通孔与三个卡爪11b间隙配合，所述三爪卡盘11轴线和自行车轮毂15中心位于同一直线上，在定位盘10上内圆周设有与三个卡爪11b一一对应的第一让位槽13，避免定位盘10影响三个卡爪11b移动；在定位盘10上设有若干夹紧机构，所有夹紧机构沿定位盘圆周均匀分布，用于将自行车轮毂15夹紧在定位盘10上。

这里，旋转轴、三爪卡盘、定位盘以及夹紧机构会随机床主轴转动且它们的轴线在一条直线上，三爪卡盘和定位盘都用于对自行车轮毂进行定位，而夹紧机构用于自行车轮毂的夹紧，具体地，三爪卡盘是为了保证自行车轮毂的中心与三爪卡盘中轴线在一条直线上，这样可以有效保证加工出来的安装孔位于自行车轮毂中心。如此通过三爪卡盘、定位盘和夹紧机构可以实现对自行车轮毂有效装夹。在加工自行车轮毂中心的安装孔时，机床主轴转动，带动自行车轮毂转动，而加工刀具轴向移动进刀，这样有利于提高自行车轮毂安装孔的加工精度。

常规地，设置轴承必然涉及轴承润滑和轴承密封，再此不作限定。

具体实施时，在旋转轴3和三爪卡盘11之间设有连接管5，所述连接管5一端与旋转轴3连接，另一端与三爪卡盘11的盘体11a后端连接。

具体实施时，所述旋转轴3为中空管状结构，在旋转轴3内设有液压缸，所述液压缸与旋转轴3固定，便于随旋转轴3转动，且液压缸的活塞杆12伸入连接管5内；夹紧机构有三个且均与活塞杆12顶端连接，相邻两夹紧机构的夹角为120°，并在连接管5轴向上设有与三个夹紧机构一一对应的条形过孔，所述夹紧机构伸出过孔并与定位盘10配合以将自行车轮毂15夹紧。

具体实施时，所述液压缸具有第一进油口和第二进油口，所述第一进油口与无杆腔连通，第二进油口与有杆腔连通；在第一进油口和第二进油口对应的旋转轴上开设有第一进油孔和第二进油孔，对应地，箱体内壁开设有分别与第一进油孔和第二进油孔连通的第一环形槽和第二环形槽，并在箱体1上开设有与第一环形槽和第二环形槽连通的第一注油口和第二注油口，所述第一注油口和第二注油口处分别连接有进油管，所述进油管分别与油箱连通；在第一环形槽和第二环形槽两侧分别设有密封圈16，所有密封圈16均套设在旋转轴上。

具体实施时，每个夹紧机构包括连杆和压杆8，所述连杆一端与活塞杆12铰接，压杆8一端与连杆另一端铰接，压杆8另一端具有夹爪，所述夹爪呈弯钩状；在定位盘10后端固定有与压杆8一一对应的滑块9，所述压杆8靠近夹爪端与滑块9铰接，便于将自行车轮毂15夹紧在定位盘10上。

这样，滑块相当于压杆转动时候的支点，以位于正上方的夹紧机构为例，活塞杆向定位盘方向运动时，连杆会向上运动，在连杆的推动下，压杆绕滑块做顺时针旋转，从而使得夹爪端向下（即向自行车轮毂中心）运动，进而将自行车轮毂夹紧在定位盘前端；反之，当活塞杆向机床主轴方向运动时，连杆会向下运动，在连杆的拉动下，压杆绕滑块做逆时针旋转，从而使得夹爪端向上运动，进而将自行车轮毂松开。所以在加工同一尺寸的自行车轮毂时，活塞杆做往复运动就可以实现自行车轮毂的夹紧和松开。

本发明所说的前端为装夹自行车轮毂方向，后端为机床主轴方向。

具体实施时，所述连杆包括上连杆7和下连杆6，所述下连杆6一端与活塞杆12铰接，所述上连杆7可伸缩设置在下连杆6的另一端，便于调节连杆的长度以用于不同尺寸的自行车轮毂15的夹紧；所述压杆8与上连杆7铰接；在定位盘10上设有与夹爪一一对应的第二让位槽14，第二让位槽14设置在定位盘10外圆周且沿定位盘10径向设置，便于夹爪在定位盘10上移动以对不同尺寸的自行车轮毂进行夹紧，同时在定位盘10后端面的每个第二让位槽14两侧分别设有条形滑槽17，每个滑槽17内滑动嵌设有螺栓，在滑块9上设有两个贯穿孔，两个螺栓插入对应的滑块9上的两个贯穿孔内，并与滑块9固定，从而将滑块9与定位盘10固定。

在装夹小尺寸的自行车轮毂时，夹紧机构需向定位盘中心移动，设置第二让位槽可以让压杆在定位盘径向自由运动，同时作为支点的滑块也需相应的移动，所以在定位盘上设置滑槽。在对不同尺寸的自行车轮毂进行夹紧时，夹爪和滑块需要分别在定位盘前后两端沿定位盘径向运动，比如当开始是对一批小尺寸的自行车轮毂进行装夹，后续需对大尺寸的自行车车轮进行装夹时，夹爪和滑块就会向定位盘外侧方向运动，设置滑槽和第二让位槽就便于夹爪和滑块能顺利运动达到夹紧不同尺寸的自行车轮毂的目的。

具体实施时，下连杆6的尺寸大于上连杆7的尺寸，且下连杆6上开设有供上连杆7伸缩的伸缩槽，上连杆7一端插入下连杆6上的伸缩槽内并与下连杆6固定，从而通过调节上连杆7插入下连杆6的长度调节连杆的总长度。

具体实施时，旋转轴3两端设有法兰盘，机床主轴和连接管5一端分别设有与法兰盘相对应的第二法兰盘和第三法兰盘，第一螺栓穿过第一法兰盘2和第二法兰盘以将旋转轴3和机床主轴固定连接，第二螺栓穿过旋转轴3右端的法兰盘和第三法兰盘以将旋转轴3和连接管5固定连接。

一种装夹自行车轮毂的方法，采用上面所述的自动化夹具对自行车轮毂进行装夹，具体包括以下步骤：

（1）自行车轮毂放置在自动化夹具上，根据自行车轮毂的尺寸调整三爪卡盘三卡爪的位置，使得三爪卡盘轴线和自行车轮毂中心位于同一直线上，并使三爪卡盘和自行车轮毂形成间隙配合，同时保证自行车轮毂与定位盘接触，此时完成定位；

（2）根据自行车轮毂的尺寸调节连杆的长度和滑块的位置，然后通过螺栓将滑块固定在定位盘的后端上，然后向液压缸无杆腔内进油，使得活塞杆向定位盘方向运动，带动连杆推动压杆的夹爪端向自行车轮毂中心运动，从而将自行车轮毂夹紧，这时就启动加工装置加工自行车轮毂中心的安装孔；

（3）待自行车轮毂中心的安装孔加工完成后，向液压缸有杆腔内进油，使活塞杆向机床主轴方向运动，带动连杆拉动压杆夹爪端向自行车轮毂外侧运动，从而将自行车轮毂松开，将加工好的自行车轮毂取下即可。

当同一批尺寸相同的自行车轮毂进行加工时，将上一加工好的自行车轮毂取下后，直接将下一个自行车轮毂放在夹具上，并使自行车轮毂与三爪卡盘形成间隙配合，同时与定位盘接触，然后直接向无杆腔进油，滑块和夹爪向自行车轮毂中心运动从而将自行车轮毂夹紧进行加工即可，当需要对不同尺寸的自行车轮毂进行加工时需重复步骤（1）、（2）（3）对自行车轮毂进行装夹即可。

最后需要说明的是，本发明的上述实施例仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (5)

1.一种装夹自行车轮毂的夹具，其特征在于，包括箱体、旋转轴、三爪卡盘和定位盘，所述旋转轴通过两个轴承设置在箱体内，所述三爪卡盘包括盘体和三个卡爪，三个卡爪均匀设置在盘体一端面上，该端面所在端为盘体前端，另一端面所在端为盘体后端；旋转轴一端与机床主轴连接，便于旋转轴随机床主轴转动，旋转轴另一端与盘体后端连接，所述定位盘设置在盘体前端，用于对自行车轮毂进行定位，同时定位盘中心设有通孔，便于自行车轮毂定位表面穿过定位盘上的通孔与三个卡爪间隙配合，所述三爪卡盘轴线和自行车轮毂中心位于同一直线上，在定位盘上内圆周设有与三个卡爪一一对应的第一让位槽，避免定位盘影响三个卡爪移动；在定位盘上设有若干夹紧机构，所有夹紧机构沿定位盘圆周均匀分布，用于将自行车轮毂夹紧在定位盘上；

在旋转轴和三爪卡盘之间设有连接管，所述连接管一端与旋转轴连接，另一端与三爪卡盘的盘体后端连接；

所述旋转轴为中空管状结构，在旋转轴内设有液压缸，所述液压缸与旋转轴固定，便于随旋转轴转动，且液压缸的活塞杆伸入连接管内；夹紧机构有三个且均与活塞杆顶端连接，相邻两夹紧机构的夹角为120°，并在连接管轴向上设有与三个夹紧机构一一对应的条形过孔，所述夹紧机构伸出过孔并与定位盘配合以将自行车轮毂夹紧；

每个夹紧机构包括连杆和压杆，所述连杆一端与活塞杆铰接，压杆一端与连杆另一端铰接，压杆另一端具有夹爪，所述夹爪呈弯钩状；在定位盘后端固定有与压杆一一对应的滑块，所述压杆靠近夹爪端与滑块铰接，便于将自行车轮毂夹紧在定位盘上；

所述连杆包括上连杆和下连杆，所述下连杆一端与活塞杆铰接，所述上连杆可伸缩设置在下连杆的另一端，便于调节连杆的长度以用于不同尺寸的自行车轮毂的夹紧；所述压杆与上连杆铰接；在定位盘上设有与夹爪一一对应的第二让位槽，第二让位槽设置在定位盘外圆周且沿定位盘径向设置，便于夹爪在定位盘上移动以对不同尺寸的自行车轮毂进行夹紧，同时在定位盘后端面的每个第二让位槽两侧分别设有条形滑槽，每个滑槽内滑动嵌设有螺栓，在滑块上设有两个贯穿孔，两个螺栓插入对应的滑块上的两个贯穿孔内，并与滑块固定，从而将滑块与定位盘固定。

2.根据权利要求1所述的一种装夹自行车轮毂的夹具，其特征在于，所述液压缸具有第一进油口和第二进油口，所述第一进油口与无杆腔连通，第二进油口与有杆腔连通；在第一进油口和第二进油口对应的旋转轴上开设有第一进油孔和第二进油孔，对应地，箱体内壁开设有分别与第一进油孔和第二进油孔连通的第一环形槽和第二环形槽，并在箱体上开设有与第一环形槽和第二环形槽连通的第一注油口和第二注油口，所述第一注油口和第二注油口处分别连接有进油管，所述进油管分别与油箱连通；在第一环形槽和第二环形槽两侧分别设有密封圈，所有密封圈均套设在旋转轴上。

3.根据权利要求2所述的一种装夹自行车轮毂的夹具，其特征在于，上连杆的尺寸大于下连杆的尺寸，且下连杆上开设有供上连杆伸缩的伸缩槽，上连杆一端插入下连杆上的伸缩槽内并与下连杆固定，从而通过调节上连杆插入下连杆的长度调节连杆的总长度。

4.根据权利要求1所述的一种装夹自行车轮毂的夹具，其特征在于，旋转轴两端设有法兰盘，机床主轴和连接管一端分别设有与两端法兰盘对应的第二法兰盘和第三法兰盘，第一螺栓穿过第一法兰盘和第二法兰盘以将旋转轴和机床主轴固定连接，第二螺栓穿过旋转轴右端的法兰盘和第三法兰盘以将旋转轴和连接管固定连接。

5.一种装夹自行车轮毂的方法，其特征在于，采用权利要求3所述的夹具对自行车轮毂进行装夹，具体包括以下步骤：

（1）自行车轮毂放置在自动化夹具上，根据自行车轮毂的尺寸调整三爪卡盘三卡爪的位置，使得三爪卡盘轴线和自行车轮毂中心位于同一直线上，并使三爪卡盘和自行车轮毂形成间隙配合，同时保证自行车轮毂与定位盘接触，此时完成定位；

（2）根据自行车轮毂的尺寸调节连杆的长度和滑块的位置，然后将滑块固定在定位盘的后端，然后向液压缸无杆腔内进油，使得活塞杆向定位盘方向运动，带动连杆推动压杆的夹爪端向自行车轮毂中心运动，从而将自行车轮毂夹紧，这时就启动加工装置加工自行车轮毂中心的安装孔；

（3）待自行车轮毂中心的安装孔加工完成后，向液压缸有杆腔内进油，使活塞杆向机床主轴方向运动，带动连杆拉动压杆夹爪端向自行车轮毂外侧运动，从而将自行车轮毂松开，将加工好的自行车轮毂取下即可。

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