CN115139117B - 用于定位空间曲面的装夹装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工装领域，特别涉及一种用于定位空间曲面的装夹装置，所述装夹装置夹持定位于工件表面下凹形成的两条及以上曲面凹槽，两条及以上所述曲面凹槽相对于所述工件的中心线弯曲延伸且间隔分布。所述装夹装置包括：底座组件；环绕一回转中心线间隔分布的二个及以上的夹持组件，所述夹持组件滑动连接于所述底座组件。其中，每个所述夹持组件均具有用于抵接所述曲面凹槽的至少两条定位边，至少两条所述定位边间隔分布，所述定位边相对于所述回转中心线倾斜。定位边相对于回转中心线倾斜，并适配曲面凹槽的弯曲方向，避免工件偏移或转动，夹持稳定性高，继而提高工件的装夹准确度和加工精度。

Description

用于定位空间曲面的装夹装置

技术领域

本发明涉及工装领域，特别涉及一种用于定位空间曲面的装夹装置。

背景技术

工件的外周壁或者孔壁间隔分布曲面凹槽，曲面凹槽相对于工件的中心线倾斜，曲面凹槽构成分布于工件表的空间曲面。例如，万向节筒形壳、星形套等工件。其中，万向节筒形壳的孔壁设置有间隔分布且相对于中心线倾斜的二条及以上的曲面凹槽，该曲面凹槽在垂直于曲面凹槽的中心线方向的截面呈弧形。

如图1所示，在万向节筒形壳的孔壁设置有八条曲面凹槽，八条曲面凹槽自万向节筒形壳的开口端向另一端方向弯曲延伸。其中四条曲面凹槽的弯曲方向和另外四条曲面凹槽的弯曲方向相反，并且，两个弯曲方向的曲面凹槽交替分布于万向节筒形壳的孔壁。

在万向节筒形壳或星形套等具有曲面凹槽的工件加工端面时，现有的工装通过夹持工件的外轮廓或者结合工装的球面定位柱抵接于曲面凹槽进行综合定位。由于工件呈圆形结构，装夹定位难度大。特别是万向节筒形壳的加持力过大还会导致工件变形而影响加工精度。即使增加球面定位柱辅助定位，而球面与曲面凹槽的定位面积小，且球面定位的方向性差，导致工件在刀具的挤压作用下偏转，从而影响工件加工精度，因此需要改进。

发明内容

为解决具有空间曲面的工件装夹定位难度大，加工精度低的问题，本发明提供了一种用于定位空间曲面的装夹装置。

第一方面，本发明提供一种用于定位空间曲面的装夹装置，所述装夹装置夹持定位于工件表面下凹形成的两条及以上曲面凹槽，两条及以上所述曲面凹槽相对于所述工件的中心线弯曲延伸且间隔分布，所述装夹装置包括：

底座组件；

环绕一回转中心线间隔分布的二个及以上的夹持组件，所述夹持组件滑动连接于所述底座组件；其中，

每个所述夹持组件均具有用于抵接所述曲面凹槽的至少两条定位边，至少两条所述定位边间隔分布，所述定位边相对于所述回转中心线倾斜。

在一些实施例中，所述定位边配置为曲线或直线。

在一些实施例中，相对设置的两条所述定位边的最大间距小于或等于所述曲面凹槽截面的弦长，其中，所述曲面凹槽截面为在垂直于所述曲面凹槽的中心线方向上的横截面。

在一些实施例中，所述夹持组件包括相对设置的两个定位面，两个所述定位面的面积之和小于所述曲面凹槽的面积，两个所述定位面分别与所述曲面凹槽面接触，所述定位边分布于所述定位面。

在一些实施例中，所述定位面配置为弧面或曲面，所述定位面与所接触的所述曲面凹槽的曲率相同。

在一些实施例中，所述夹持组件包括滑动连接于所述底座组件的定位座和连接于所述定位座的定位块，所述定位块相对于所述底座组件的回转中心线倾斜设置，所述定位边位于所述定位块的边缘。

在一些实施例中，所述定位座和所述定位块其中一者设置有导向凸台，另一者设置有导向凹槽，所述导向凹槽扣设于所述导向凸台，所述导向凸台和所述导向凹槽其中一者相对于所述底座组件的回转中心线倾斜。

在一些实施例中，二个及以上所述定位座环绕所述回转中心线分布，所述定位座的滑动方向与所述回转中心线不重合。

在一些实施例中，所述定位座设置滑动槽，所述滑动槽扣设于所述底座组件的滑动凸台，并与所述滑动凸台滑动连接。

在一些实施例中，所述夹持组件抵接于所述工件的接触部位的硬度小于所述工件的硬度。

为解决具有空间曲面的工件装夹定位难度大，加工精度低的问题，本发明有以下优点：每个夹持组件均与曲面凹槽抵接两条及以上的定位边，从而保持曲面凹槽的装夹及定位精度高。并且，定位边相对于回转中心线倾斜，并适配曲面凹槽的弯曲方向，避免工件偏移或转动，夹持稳定性高，继而提高工件的装夹准确度和加工精度。

附图说明

图1示出了一些实施例的万向节筒形壳的结构示意图；

图2示出了一些实施例的星形套的结构示意图；

图3示出了一些实施例的万向节筒形壳装配于装夹装置的结构示意图；

图4示出了一些实施例的装夹装置隐藏底座的结构示意图；

图5示出图4的剖视结构示意图；

图6示出了一些实施例的星形套装配于装夹装置的结构示意图；

图7示出了一些实施例的夹持组件的结构示意图；

图8示出了一些实施例的夹持组件的爆炸结构示意图；

图9示出了一些实施例的夹持组件夹持星形套的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照若干示例性实施例来论述本发明的内容。应当理解，论述了这些实施例仅是为了使得本领域普通技术人员能够更好地理解且因此实现本发明的内容，而不是暗示对本发明的范围的任何限制。

如本文中所使用的，术语“包括”及其变体要被解读为意味着“包括但不限于”的开放式术语。术语“基于”要被解读为“至少部分地基于”。术语“一个实施例”和“一种实施例”要被解读为“至少一个实施例”。术语“另一个实施例”要被解读为“至少一个其他实施例”。

本实施例公开了本发明提出一种用于定位空间曲面的装夹装置，装夹装置为工装夹具，用于夹持定位工件，该工件的表面具有空间曲面的结构。可选地，工件表面下凹形成的两条及以上曲面凹槽11，两条及以上曲面凹槽11相对于工件的中心线弯曲延伸且间隔分布。例如，如图1所示，工件配置为万向节筒形壳10，该万向节筒形壳10具有装配孔，装配孔的孔壁设置有曲面凹槽11。曲面凹槽11环绕装配孔的中心线间隔分布。如图2所示，工件配置为星形套20，星形套20的外周壁设置有曲面凹槽11，该曲面凹槽11围绕星形套20的中心线间隔分布。值得一提的是，曲面凹槽11的凹槽面为弧形的空间曲面，并且，该空间曲面的中心线相对于工件的中心线倾斜。

在一些实施例中，如图3至图6所示，装夹装置包括底座组件30和环绕一回转中心线间隔分布的二个及以上的夹持组件40，夹持组件40滑动连接于底座组件30，以构成接近或远离回转中心线的运动轨迹。夹持组件40沿垂直于回转中心线的方向直线移动，改变底座组件30上相对两个夹持组件40之间的间距，从而夹紧工件或松开工件。

以装夹装置夹持万向节筒形壳10为例进行示例性说明。夹持组件40设置有四个，万向节筒形壳10的装配孔套设于四个夹持组件40外。每个夹持组件40独立移动或者四个夹持组件40同步移动，每个夹持组件40对应抵接于万向节筒形壳10的孔壁上的曲面凹槽11，夹持组件40与曲面凹槽11一一对应抵接定位。

夹持组件40具有用于抵接曲面凹槽11的至少两条定位边43，至少两条定位边43间隔分布，为适配曲面凹槽11的弯曲变化扩大抵接面积，定位边43相对于回转中心线倾斜。定位边43设置于夹持组件40的表面，其位于夹持组件40的凸出部位。夹持组件40扣入曲面凹槽11，定位边43抵接于曲面凹槽11的表面。

如图5至图8所示，夹持组件40通过一条或多条定位边43与曲面凹槽11呈多点接触、多线段接触、多线接触、曲面接触中的一种。定位边43呈长条线性边，该定位边43相对于曲面凹槽11倾斜设置，从而保持夹持组件40与工件的固定位置精度高。定位边43与曲面凹槽11通过线性接触，可实现多点定位。两个及以上的夹持组件40组合构成工件的多角度定位系统，从而实现工件通过多个曲面凹槽11共同定位，保持工件的夹持位置准确。并且，夹持组件40通过倾斜的定位边43实现曲面凹槽11的定位，工件的安装角度和安装位置准确，避免工件的加工端面倾斜或装配错误。

因此，每个夹持组件40均与曲面凹槽11抵接两条及以上的定位边43，从而保持曲面凹槽11的装夹及定位精度高。并且，定位边43相对于回转中心线倾斜，并适配曲面凹槽11的弯曲方向，避免工件偏移或转动，夹持稳定性高，继而提高工件的装夹准确度和加工精度。

在一些实施例中，定位边43配置为曲线或直线，该定位边43与曲面凹槽11的弧面相交，以实现多点定位。可选地，定位边43配置为曲线，该曲线的曲率半径与相接触的曲面凹槽11的曲率半径相同，以构成曲线抵接定位。可选地，夹持组件40设置有矩形面或曲面，在矩形面的相对两侧边配置为曲线状的定位边43，该定位边43抵接于曲面凹槽11。可选地，夹持组件40的相对两侧边配置为直线状的定位边43，该定位边43抵接于曲面凹槽11，从而实现多线段定位或者多点定位。

在一些实施例中，相对设置的两条定位边43的最大间距小于或等于曲面凹槽11截面的弦长，其中，曲面凹槽11截面为在垂直于曲面凹槽11的中心线方向上的横截面。

在本实施例中，曲面凹槽11自工件的表面弧形下凹，从而构成弧形状凹槽结构。可选地，曲面凹槽11配置为弧形面。可选地，曲面凹槽11配置为非圆弧曲面。相应地，在曲面凹槽11的截面方向上曲面凹槽11的弦长长度自开口端向凹槽底部的弦长逐渐减小。曲面凹槽11的弦长位于曲面凹槽11截面的开口处，作为优选，夹持组件40在宽度方向上两条定位边43的最大间距小于曲面凹槽11的弦长，相应地，部分夹持组件40陷入曲面凹槽11内，继而通过定位边43抵接曲面凹槽11，实现夹持组件40与工件的准确定位固定，防止夹持工件脱离曲面凹槽11。

在一些实施例中，夹持组件40包括相对设置的两个定位面421，两个定位面421的面积之和小于曲面凹槽11的面积，两个定位面421分别与曲面凹槽11面接触，定位边43分布于定位面421。

在本实施例中，定位面421由多条定位边43组合而成；或者，部分定位面421由多条定位边43组合而成，夹持组件40与曲面凹槽11呈面接触，增加夹持组件40与工件的结合面积，进一步提高夹持组件40对曲面凹槽11的支撑稳定性。作为优选，定位面421相对设置于夹持组件40的两侧，两个定位面421沿曲面凹槽11的曲面贴合支撑。并且，定位面421为长条状的曲面，定位面421的长度方向与曲面凹槽11的中心线方向相同，从而使夹持组件40与曲面凹槽11在中心线方向抵接，支撑效果好。作为优选，在夹持组件40抵接曲面凹槽11的区域，两个定位面421的面积之和小于曲面凹槽11的面积，从而使夹持组件40的部分表面与曲面凹槽11不接触，提高夹持组件40与曲面凹槽11的贴合紧密度。

在一些实施例中，定位面421配置为弧面或曲面，定位面421与曲面凹槽11的曲率相同。

在本实施例中，定位面421与曲面凹槽11的一部分曲面相同，夹持组件40抵接至曲面凹槽11，则定位面421自动适配贴合于曲面凹槽11的对应部位，保持工件在定位过程中实现自动找正，夹持精度高。定位面421为长条形表面，相对设置的两个定位面421分别抵接于曲面凹槽11内的相对两侧侧壁，可以实现多点定位或者面面接触，夹持力大且限定效果好，避免工件在回转中心线方向的移动或偏转。

在一可选地实施例中，如图7和图8所示，夹持组件40包括滑动连接于底座组件30的定位座41和连接于定位座41的定位块42，定位块42相对于底座组件30的回转中心线倾斜设置，定位边43位于定位块42的边缘。

在本实施例中，多个夹持组件40的结构相同，并从不同的方向靠近或远离回转中心线，以共同夹持工件。夹持组件40与底座组件30滑动连接，以改变定位块42与工件的相对位置。定位块42呈凸块状凸出定位座41，定位边43分布于定位块42，并在定位块42嵌入曲面凹槽11内时抵接于曲面凹槽11的槽壁。定位块42凸出定位座41设置，以减小对工件装配的干涉量。可选地，定位块42的凸出方向和定位座41的凸出方向相反，以降低工件距离底座组件30的尺寸，提高装夹装置对工件支撑的强度高，结构稳定性好。可选地，定位块42的凸出方向和定位座41的凸出方向相同，以降低工件距离定位座41的尺寸。作为优选，工件的端面抵接于定位座41，以对工件进行支撑和定位。二个及以上夹持组件40合拢的间距减小，以扩大对工件夹持的使用范围。

定位块42相对于回转中心线倾斜设置，以适配工件的曲面凹槽11的弯曲结构。在一实施例中，定位座41和定位块42其中一者设置有导向凸台413，另一者设置有导向凹槽422，导向凹槽422扣设于导向凸台413。

在本实施例中，导向凹槽422与导向凸台413相互匹配。以构成滑动定位结构。导向凸台413插入导向凹槽422并沿导向凹槽422的长度方向滑动，以调节两者的相对位置。导向凹槽422对导向凸台413进行限制，以使两者仅能在导向凹槽422的长度方向滑动。其中，导向凸台413和导向凹槽422其中一者相对于底座组件30的回转中心线倾斜。定位块42在相对于定位座41滑动过程中，定位块42与底座组件30之间的间距倾斜变化，以适配不同的曲面凹槽11定位要求。

在一具体地实施方式中，导向凸台413设置于定位座41，导向凸台413的长度方向相对于回转中心线倾斜设置。导向凹槽422设置于定位块42，作为优选，导向凹槽422贯穿定位块42相对两侧的表面。定位块42通过导线凹槽扣设于导向凸台413，以使两者相对滑动调节。在定位块42滑动调节至预设位置时，紧固件将定位块42和定位座41锁定，以保持定位块42和定位座41的相对位置固定。作为优选，导向凹槽422在长度方向的对称中分面与定位块42的对称中分面重合，定位块42的受力均衡且定位边43或定位面421加工方便。

在另一具体实施方式中，导向凸台413设置于定位座41，导向凸台413的长度方向相对于回转中心线平行设置。导向凹槽422设置于定位块42，作为优选，导向凹槽422贯穿定位块42相对两侧的表面，且导向凹槽422的对称中分面相对于回转中心线倾斜设置。定位块42通过导线凹槽扣设于导向凸台413，以使两者相对滑动调节。在定位块42滑动调节至预设位置时，紧固件将定位块42和定位座41锁定，以保持定位块42和定位座41的相对位置固定。作为优选，定位边43或定位面421相对于导向凹槽422倾斜设置，且分布于定位块42在长度方向的相对两侧边缘。

定位座41和定位块42通过紧固件锁定连接，可选地，定位座41或定位块42其中一者设置有螺纹孔，另一者设置有装配孔，紧固件穿过装配孔并与螺纹孔锁定连接。作为优选，装配孔配置为长孔。作为优选，定位座41设置有螺孔，紧固件配置为紧定螺钉，紧固件抵接锁固定位块42。

在一些实施例中，定位座41包括滑动部411和自滑动部411凸出的夹持部412，滑动部411和夹持部412相交呈直角结构。可选地，定位块42连接于夹持部412，并与滑动部411的凸出方向相同。可选地，定位块42连接于夹持部412，并与滑动部411的凸出方向相反。滑动部411与底座组件30滑动连接，以调节定位块42与工件之间的相对位置。

如图4至图9所示，多个夹持组件40共同定位一个工件，在一些实施例中，夹持组件40相对于回转中心线对称分布，回转中心线位于夹持组件40的滑动方向上，以实现均衡夹持工件。例如，在万向节筒形壳10的夹持过程中，四个夹持组件40沿垂直于回转中心线的方向直线往复移动，从而共同夹持工件或者逐一夹持工件。

在一些实施例中，二个及以上定位座41环绕回转中心线分布，定位座41的滑动方向与回转中心线不重合。

在本实施例中，多个定位座41环绕回转中心线均匀分布，以保持工件各个受力方向的夹持力度均衡。定位座41的滑动方向与回转中心线错位设置，以构成一个偏向夹持力，该偏向力在刀具加工工件时提供支撑，减小工件的震动避免形成共振，提高工件切削加工的精度。作为优选，相对两个夹持组件40的滑动方向相互平行，以使工件在相对两个方向的受力均衡。

在一些实施例中，定位座41设置滑动槽414，滑动槽414扣设于底座组件30的滑动凸台31，并与滑动凸台31滑动连接。

在本实施例中，定位座41的底部设置凹槽状的滑动槽414，该滑动槽414适配底座组件30表面凸出的滑动凸台31，定位座41沿滑动槽414直线往复移动，从而调节定位块42的相对位置，调节定位边43对曲面凹槽11的夹持定位，调节方便。

作为优选，定位座41包括贯穿的至少一个定位孔415，定位孔415的中心线垂直于定位座41的滑动方向。定位座41通过穿插于定位孔415的紧固件锁定连接至底座组件30，从而保持夹持组件40对工件夹持位置的锁定。作为优选，底座组件30可配置为卡盘机构，每个夹持组件40可拆卸装配于卡盘机构的卡爪，以实现合拢或展开。作为优选，底座组件30包括基座和固定于基座的滑动机构，每个滑动机构对应安装于夹持组件40，以实现夹持组件40的逐一控制或同步移动控制。滑动机构包括伸缩件和连接于伸缩件的滑动件，伸缩件可配置为气缸、电磁阀、电动推缸、丝杠螺母组件及其它实现伸缩运动的动力单元。滑动件可配置为滑轨及滑块，以带动夹持组件40直线往复移动。

在一些实施例中，夹持组件40抵接于工件的接触部位的硬度小于工件的硬度。

在本实施例中，夹持组件40配置为刚性结构件，以保持夹持定位后工件加工部位的稳定。夹持组件40与工件的接触部位的材料选用硬度低于工件表面硬度，以使夹持组件40在抵接至工件后减小对工件的损伤，特别是切削加工冲击过程中形成的冲力通过夹持组件40进行吸收及缓冲，使形变部分发生于夹持组件40。具体地，定位块42的材料硬度低于工件的硬度，从而使定位块42发生磨损或形变，而保持工件质量的稳定。

出于示例和描述的目的，已经给出了本公开实施的前述说明。前述说明并非是穷举性的也并非要将本公开限制到所公开的确切形式，根据上述教导还可能存在各种变形和修改，或者是可能从本公开的实践中得到各种变形和修改。选择和描述这些实施例是为了说明本公开的原理及其实际应用，以使得本领域的技术人员能够以适合于构思的特定用途来以各种实施方式和各种修改而利用本公开。

Claims (7)

1.一种用于定位空间曲面的装夹装置，所述装夹装置夹持定位于工件表面下凹形成的两条及以上曲面凹槽，两条及以上所述曲面凹槽相对于所述工件的中心线弯曲延伸且间隔分布，所述工件包括万向节筒形壳或星形套，其特征在于，所述装夹装置包括：

底座组件；

环绕一回转中心线间隔分布的二个及以上的夹持组件，所述夹持组件滑动连接于所述底座组件；其中，

每个所述夹持组件均具有用于抵接所述曲面凹槽的至少两条定位边，至少两条所述定位边间隔分布，所述定位边相对于所述回转中心线倾斜；所述夹持组件包括滑动连接于所述底座组件的定位座和连接于所述定位座的定位块，所述定位块相对于所述底座组件的回转中心线倾斜设置，所述定位边位于所述定位块的边缘；其中，所述定位座的滑动方向与回转中心线错位设置；

所述夹持组件包括相对设置的两个定位面，两个所述定位面的面积之和小于所述曲面凹槽的面积，两个所述定位面分别与所述曲面凹槽面接触，所述定位边分布于所述定位面；所述夹持组件抵接于所述工件的接触部位的硬度小于所述工件的硬度。

2.根据权利要求1所述的装夹装置，其特征在于，所述定位边配置为曲线或直线。

3.根据权利要求1所述的装夹装置，其特征在于，相对设置的两条所述定位边的最大间距小于或等于所述曲面凹槽截面的弦长，其中，所述曲面凹槽截面为在垂直于所述曲面凹槽的中心线方向上的横截面。

4.根据权利要求1所述的装夹装置，其特征在于，所述定位面配置为弧面或曲面，所述定位面与所接触的所述曲面凹槽的曲率相同。

5.根据权利要求1所述的装夹装置，其特征在于，所述定位座和所述定位块其中一者设置有导向凸台，另一者设置有导向凹槽，所述导向凹槽扣设于所述导向凸台，所述导向凸台和所述导向凹槽其中一者相对于所述底座组件的回转中心线倾斜。

6.根据权利要求1所述的装夹装置，其特征在于，二个及以上所述定位座环绕所述回转中心线分布，所述定位座的滑动方向与所述回转中心线不重合。

7.根据权利要求1所述的装夹装置，其特征在于，所述定位座设置滑动槽，所述滑动槽扣设于所述底座组件的滑动凸台，并与所述滑动凸台滑动连接。

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