CN114734392B - 一种柱状零件的形位测量柔性夹具及形位测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柱状零件的形位测量柔性夹具，包括固定座，所述固定座上设置有至少一个夹板对，所述夹板对包括一个固定夹板和一个与之对应的活动夹板，所述固定夹板设置有第一V型凹槽，所述活动夹板设置有与第一V型凹槽相对的第二V型凹槽，所述活动夹板连接推进机构，所述推进机构驱动活动夹板活动。该夹具结构简单、不损伤精密零件、能完整检测各项形位误差，并且在同类型零件测量和检测对象尺寸存在偏差时具有通用性的夹具，可减少夹具拆卸和不必要的重复定位，从而减轻工人的劳动强度，提高测量效率。

Description

一种柱状零件的形位测量柔性夹具及形位测量方法

技术领域

本发明属于形位测量夹具技术领域，本发明涉及一种柱状零件的形位测量柔性夹具及形位测量方法。

背景技术

高精密零件机械加工后存在形位误差，需要根据精度要求对精密零件的加工尺寸精度(如长度、直径、角度等)、形状精度(直线度、圆度、轮廓度等)、位置精度(平行度、垂直度、同轴度等)进行接触式测量。在对工件进行测量前，需要使用夹具对工件进行固定装夹。区别于零件加工装夹，测量所需装夹夹具设计需要充分考虑检测区域的完整性，当批量检测同类型高精度零件时，夹具的装夹简易性、检测稳定性以及装夹约束的合理性需要同时被考虑。然而，现有的专用夹具是为定的被测量工件而专门设计制作的，通用性不强，易造成浪费和检测不稳定，而通用夹具，如台虎钳，存在装夹效率低、易碰伤检测零件、零件底部无法测量等问题。因此，针对现有通用夹具和专用夹具的不足，设计一种简易装夹、不损伤精密零件、能完整检测各项形位误差，并且在同类型零件测量和检测对象尺寸存在偏差时具有通用性的夹具，可减少夹具拆卸和不必要的重复定位，从而减轻工人的劳动强度，提高测量效率。

申请号2013202647888公开了一种快速装夹圆柱形工件的夹具，包括固定螺钉、连接件、手柄、固定座和夹紧件，所述夹紧件的一侧由两个固定螺钉固定在固定座上，所述夹紧件上设有一个全断开口，所述夹紧件上与全断开口相对应侧设有一个半断开口，所述连接件的两端分别与手柄和夹紧件相连接。该夹具采用面接触柱面夹板紧固圆柱形零件的夹具，此类夹具无法紧固端面为平面的零件。

申请号2020219090975公开了一种发动机缸盖形位公差测量夹具，包括基板、挡块和至少一个角度调节器。基板安装于测量机的工作台上；基板和挡块之间可拆卸的连接，基板的上表面设有多个连接孔；角度调节器可拆卸的连接于连接孔上，角度调节器能够调节高度，角度调节器上设置有显示其调节高度的刻度标识；挡块和角度调节器共同支撑发动机缸盖，通过调节角度调节器的高度以调整发动机缸盖相对于工作台的角度。该夹具针对特定检测对象形状特点，设计的测量专用夹具，无法用于其他零件装夹。

综上所述，目前尚没有保证零件形位检测无遮挡情况下，对不同截面不同大小柱状零件的通用性夹具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柱状零件的形位测量柔性夹具及形位测量方法，该夹具结构简单、不损伤精密零件、能完整检测各项形位误差，并且在同类型零件测量和检测对象尺寸存在偏差时具有通用性的夹具，可减少夹具拆卸和不必要的重复定位，从而减轻工人的劳动强度，提高测量效率。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种柱状零件的形位测量柔性夹具，包括固定座，所述固定座上设置有至少一个夹板对，所述夹板对包括一个固定夹板和一个与之对应的活动夹板，所述固定夹板设置有第一V型凹槽，所述活动夹板设置有与第一V型凹槽相对的第二V型凹槽，所述活动夹板连接推进机构，所述推进机构驱动活动夹板活动。

优选的技术方案中，所述第二V型凹槽的夹角半径小于所述第一V型凹槽夹角半径。

优选的技术方案中，所述第一V型凹槽与第二V型凹槽均对称且所述第一V型凹槽与第二V型凹槽的夹角角度相等。

优选的技术方案中，所述第一V型凹槽与第二V型凹槽的最低端与固定座相距一定距离。

优选的技术方案中，所述第二V型凹槽的最外端设置有凸出于活动夹板的延伸部。

优选的技术方案中，所述推进机构包括设置于固定座的固定推进块，所述固定推进块设置有螺纹孔，所述螺纹孔设置有螺杆，所述螺杆的外侧一端设置有手柄，所述螺杆的长度大于固定块的厚度。

优选的技术方案中，所述固定座上端两侧设置有限位块，所述限位块延伸至固定座上表面外一定距离处，所述延伸至固定座上表面外一定距离处的限位块作为活动夹板的活动轨道。

优选的技术方案中，所述限位块中部设置有U形槽，所述U形槽内设置有螺杆，所述螺杆用于固定限位块。

优选的技术方案中，所述夹板对具有一定宽度。

本发明还公开了一种柱状零件的形位测量方法，采用上述任一项所述的柱状零件的形位测量柔性夹具进行测量，包括以下步骤：

S01：将待测零件与固定夹板的第一V形凹槽相配合，约束待测零件沿X轴的转动自由度和移动自由度；

S02：推动活动夹板沿着轨道移动，直到待测零件被固定夹紧，进一步约束待测零件沿Y轴的转动自由度和移动自由度；通过夹板对的对称支撑力约束待测零件Y轴方向的移动自由度，通过摩擦力约束限制待测零件的Y轴方向转动自由度，实现待测零件自由度完整约束；

S03：当待测零件比较大时，调整限位块通过U形槽和螺杆沿X轴平移至待测零件正下方，作为摩擦力和支撑力的补充，承托待测零件；

S04：对待测零件进行形位测量。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：

(1)采用不完全对称V形夹板对和单侧活动装夹方式，一方面夹具能依据待测量零件尺寸调整夹持范围，另一方面单侧固定装夹可避免精密测量仪器重复定位，增加了夹具夹取不同截面尺寸和形状柱状零件的柔性，提高装夹效率；

(2)采用双侧悬空支撑，增加待测零件与夹具接触面，保证零件形位检测检测无遮挡和装夹稳定性；

(3)双侧V形夹板采用非对称设计，即双侧V形夹板开合角度对称，夹板尺寸大小不对称，一侧固定V形夹板大，一侧活动V行夹板小，既可以夹持小尺寸柱状零件，也可以夹持大型薄片状柱状零件，进一步提高夹具的夹持范围，实现柔性装夹；

(4)夹具夹板采用双侧非对称V形宽面设计，保持待测零件与夹具四面接触，即固定V形夹板的上表面、下表面、活动V形夹板的上表面(或上侧面)和下表面(或下侧面)与待测柱状零件接触，接触方式为面接触或线接触，增加了与待测零件的接触面积，保证精密检测零件不被损伤，同时通过摩擦力约束限制待测零件的Y轴方向移动自由度和转动自由度，实现待测零件完整约束，增加了夹持稳定性。

附图说明

图1为较佳实施例的三维结构示意图；

图2为较佳实施例的主视图；

图3为较佳实施例与待测圆形柱状零件配合的三维结构示意图；

图4为较佳实施例与待测矩形柱状零件配合的三维结构示意图；

图5为较佳实施例与待测大型片状柱状零件配合的三维结构示意图。

具体实施方式

本发明的原理是：针对现有通用夹具和专用夹具的不足，设计一种简易装夹、不损伤精密零件、能完整检测各项形位误差，并且在同类型零件测量和检测对象尺寸存在偏差时具有通用性的夹具，可减少夹具拆卸和不必要的重复定位，从而减轻工人的劳动强度，提高测量效率。

实施例1：

如图1、2所示，一种柱状零件的形位测量柔性夹具，包括固定座2，固定座2上设置有至少一个夹板对，夹板对包括一个固定夹板1和一个与之对应的活动夹板3，固定夹板1设置有第一V型凹槽101，活动夹板3设置有与第一V型凹槽101相对的第二V型凹槽31，活动夹板3连接推进机构，推进机构驱动活动夹板3活动。装夹方式为单侧活动调节方式，即固定夹板1作为固定端固定于固定座2，活动夹板3可根据柱状零件截面尺寸调整装夹，涨价夹具夹取不同截面尺寸零件的柔性，相比于双侧活动装夹，可减少精密测量设备重复定位，提高装夹效率。

一较佳的实施例，第二V型凹槽31的夹角半径小于第一V型凹槽夹角101半径。活动夹板能够深入固定夹板，能够夹持边长小于固定夹板夹角半径的柱状零件，增加夹具能够夹取小尺寸零件的能力，从而提高夹具装夹柔性。

一较佳的实施例，第一V型凹槽101与第二V型凹槽31均对称且第一V型凹槽101与第二V型凹槽31的夹角角度相等。具体的，固定夹板1与活动夹板3夹角均沿水平X轴对称，增加检测零件的可测量区域。

一较佳的实施例，夹板对具有一定宽度，与待测柱状零件为面接触或者线接触，较大的接触面积可为待测柱状零件提供对称且足够的支撑力和旋转摩擦力，实现不同截面形状待测柱状的完全约束，而对称受力将更好地保护待测零件表面。

一较佳的实施例，第一V型凹槽101与第二V型凹槽31的最低端与固定座相距一定距离。即对称悬空支撑，增加检测零件的可测量区域。

一较佳的实施例，第二V型凹槽31的最外端设置有凸出于活动夹板3的延伸部32。实现不同截面尺寸的柱状零件装夹。

一较佳的实施例，推进机构包括设置于固定座2的固定推进块9，固定推进块9设置有螺纹孔，螺纹孔设置有螺杆5，螺杆5的外侧一端设置有手柄4，螺杆的长度大于固定块的厚度。结构简单，转动手柄即可实现螺杆单侧推进活动夹板3，实现与固定夹板1之间的距离调节，实现不同截面尺寸的柱状零件装夹。

一较佳的实施例，固定座2上端两侧设置有限位块(6，10)，限位块(6，10)延伸至固定座2上表面外一定距离处，延伸至固定座2上表面外一定距离处的限位块作为活动夹板3的活动轨道。活动夹板3沿着限位块6和限位块10之间的轨道移动。

一较佳的实施例，限位块(6，10)中部设置有U形槽61，U形槽61内设置有2号螺杆7，2号螺杆7用于固定限位块(6，10)。限位块(6，10)可沿着U形槽沿X轴方向平移，增加限位块(6，10)的活动范围。当待测零件比较大时，调整限位块6和限位块10通过U形槽61和2号螺杆7沿X轴平移至待测零件11正下方，作为摩擦力和支撑力的补充，承托待测零件11，增加夹具夹持大型待测零件11的稳定和柔性。

一较佳的实施例，固定座2的底部设置有凸出矩形块8，方便精密检测台自带的卡槽或台虎钳固定装夹，提高夹具在不同场合的应用柔性。

另一实施例中，本发明还公开了一种柱状零件的形位测量方法，采用上述任一项所述的柱状零件的形位测量柔性夹具进行测量，包括以下步骤：

S01：将待测零件与固定夹板的第一V形凹槽相配合，约束待测零件沿X轴的转动自由度和移动自由度；

S02：推动活动夹板沿着轨道移动，直到待测零件被固定夹紧，进一步约束待测零件沿Y轴的转动自由度和移动自由度；通过夹板对的对称支撑力约束待测零件Y轴方向的移动自由度，通过摩擦力约束限制待测零件的Y轴方向转动自由度，实现待测零件自由度完整约束；

S03：当待测零件比较大时，调整限位块通过U形槽和螺杆沿X轴平移至待测零件正下方，作为摩擦力和支撑力的补充，承托待测零件；

S04：对待测零件进行形位测量。实施例3：

具体的，当需要固定待测零件11时，首先将零件与固定夹板1的凹槽相配合，约束待测零件11沿X轴的转动自由度和移动自由度；同时，转动手柄24，固定于手柄24上的1号螺杆5经过固定推进块9的螺纹，推动活动夹板2沿着限位块6和限位块10之间的轨道移动，直到零件11被固定夹紧，进一步约束待测零件11沿Y轴的转动自由度和移动自由度；此时，待测零件11与夹具四面接触，即固定夹板1的上表面、下表面、活动夹板3的上表面(或上侧面)和下表面(或下侧面)与待测柱状零件11接触，通过夹板的对称支撑力约束待测零件Y轴方向的移动自由度，通过摩擦力约束限制待测零件11的Y轴方向转动自由度，实现待测零件11自由度完整约束，接触方式为面接触或线接触，增加了夹具与待测零件11的接触面积，保证精密检测零件11不被损伤。限位块6和限位块10可为活动夹板导向，设计的限位块6和限位块10带有U形槽61，当待测零件比较大时，调整限位块6和限位块10通过U形槽61和2号螺杆7沿X轴平移至待测零件11正下方，作为摩擦力和支撑力的补充，承托待测零件11，增加夹具夹持大型待测零件11的稳定和柔性；然后，紧固2号螺杆7，固定好待测零件11后，就可以利用各种测量一起对待测零件11进行形位测量。

如图3-5所示，双侧夹板(1，3)为对称悬空支撑，增加检测零件的可测量区域；夹持部分采用双侧V形宽面夹持与单侧活动调节结合方式，保证装夹稳定性，同时提高装夹效率。待测圆形柱状零件11、待测矩形柱状零件12、待测大型片状柱状零件13与V形装夹板与夹具四面接触，即固定夹板1的上表面、下表面、活动夹板3的上表面(或上侧面)和下表面(或下侧面)，通过V形夹板的对称支撑力约束待测零件11、12、13Y轴方向的移动自由度，通过摩擦力约束限制待测零件11、12、13的Y轴方向转动自由度，实现自由度完整约束，既能夹持圆形截面柱状零件，如待测零件11，也能夹持矩形截面的柱状零件，如待测零件12，并且不受待测零件截面尺寸影响，如待测大型片状矩形截面柱状零件13，进一步提高夹具的夹持范围，实现柔性装夹。

上述实施例为本发明优选地实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种柱状零件的形位测量柔性夹具，包括固定座，其特征在于，所述固定座上设置有至少一个夹板对，所述夹板对包括一个固定夹板和一个与之对应的活动夹板，所述固定夹板设置有第一V型凹槽，所述活动夹板设置有与第一V型凹槽相对的第二V型凹槽，所述第一V型凹槽和第二V型凹槽用于水平夹持柱状零件，所述活动夹板连接推进机构，所述推进机构驱动活动夹板活动，所述固定座上端两侧设置有限位块，所述限位块延伸至固定座上表面外一定距离处，所述延伸至固定座上表面外一定距离处的限位块作为活动夹板的活动轨道，所述限位块活动连接在固定座上端两侧；

所述第一V型凹槽与第二V型凹槽的最低端均与固定座相距一定距离；

所述推进机构包括设置于固定座的固定推进块，所述固定推进块设置有螺纹孔，所述螺纹孔设置有螺杆，所述螺杆的外侧一端设置有手柄，所述螺杆的长度大于固定推进块的厚度；

所述限位块中部设置有U形槽，所述U形槽内设置有螺杆，所述螺杆用于固定限位块。

2.根据权利要求1所述的柱状零件的形位测量柔性夹具，其特征在于，所述第二V型凹槽的夹角半径小于所述第一V型凹槽夹角半径。

3.根据权利要求1所述的柱状零件的形位测量柔性夹具，其特征在于，所述第一V型凹槽与第二V型凹槽均对称且所述第一V型凹槽与第二V型凹槽的夹角角度相等。

4.根据权利要求1所述的柱状零件的形位测量柔性夹具，其特征在于，所述第二V型凹槽的最外端设置有凸出于活动夹板的延伸部。

5.根据权利要求1所述的柱状零件的形位测量柔性夹具，其特征在于，所述夹板对具有一定宽度。

6.一种柱状零件的形位测量方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述的柱状零件的形位测量柔性夹具进行测量，包括以下步骤：

S01：将待测零件与固定夹板的第一V形凹槽相配合，约束待测零件沿X轴的转动自由度和移动自由度；

S02：推动活动夹板沿着轨道移动，直到待测零件被固定夹紧，进一步约束待测零件沿Y轴的转动自由度和移动自由度；通过夹板对的对称支撑力约束待测零件Y轴方向的移动自由度，通过摩擦力约束限制待测零件的Y轴方向转动自由度，实现待测零件自由度完整约束；

S03：当待测零件比较大时，调整限位块通过U形槽和螺杆沿X轴平移至待测零件正下方，作为摩擦力和支撑力的补充，承托待测零件；

S04：对待测零件进行形位测量。