CN115383479A - 一种多点柔性夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多点柔性夹具，属于机械技术领域。它解决了现有夹具夹持不佳、无法保证真圆度等问题。本多点柔性夹具包括呈筒状的底座，底座上可拆卸地连接有与其同轴设置且呈筒状的夹具体，夹具体中穿设有多个做径向运动并用于夹持工件外径的夹块，夹具体上设有当夹块夹持于工件外径时能对夹块径向位置做补偿以保证加工后工件真圆度的位置补偿装置。本发明具有调整方便、夹持效果好、能保证加工后工件的真圆度且能提高加工效率等优点。

Description

一种多点柔性夹具

技术领域

本发明属于机械技术领域，涉及一种夹具，特别涉及一种多点柔性夹具。

背景技术

现阶段的用于夹持工件外径的夹具，都是刚性夹持，比如三爪卡盘，其使用方便，普及率高，三个爪块是同时运动的，即一起向外扩张、一起向内收拢，可以实现高同轴度要求，但是用于夹持自身有圆度误差、壁厚薄的工件时，加工后工件的真圆度会随毛胚圆度成上升变化，越做越差，并且爪块的夹持点有三处且围成一圈，对工件的夹持效果不佳，如果夹持过紧就会造成薄壁工件形变而损坏，对工人水平要求高，加工效率低。

另外目前还有一种锥度弹性筒夹，可以实现对薄壁工件外径两处位置的夹持，但是没有夹持补偿，也是不能解决因毛胚圆度、壁厚问题，导致加工后工件的真圆度不佳的问题。

现在为了保证加工后工件的真圆度，会采用压面加工，例如中国专利文献资料公开了一种快卸式通用夹具[申请号：201510845007.8；申请公布号：CN105345054A]，其包括花盘，花盘上可拆卸地设有用于装夹环形机匣并对其进行整面支靠定位的定位环、以及用于将装设于定位环上的环形机匣分别与定位环顶紧和压紧的抵紧部件和压紧部分，抵顶部件和压紧部件均滑动设置于花盘上。此快卸式通用夹具适用于外圆（内孔）整面支靠的工件（环形机匣）的加工，但是不太适用于薄壁并呈直管状的工件夹持，夹持效果不佳，操作时，工人首先需将抵紧部件和压紧部件松开，装上工件，之后调整抵紧部件和压紧部件以使得工件被夹持，外圆（内孔）加工后，再松开抵紧部件和压紧部件，接着将工件翻转，然后调整抵紧部件和压紧部件以使得工件加工好的端部被夹持，再次外圆（内孔）加工，最后取下加工好的工件，中间过程繁琐，耗时耗力，生产效率低下。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种调整方便、夹持效果好、能保证加工后工件的真圆度且能提高加工效率的多点柔性夹具。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种多点柔性夹具，包括呈筒状的底座，其特征在于，所述的底座上可拆卸地连接有与其同轴设置且呈筒状的夹具体，所述的夹具体中穿设有多个做径向运动并用于夹持工件外径的夹块，所述的夹具体上设有当夹块夹持于工件外径时能对夹块径向位置做补偿以保证加工后工件真圆度的位置补偿装置。

本多点柔性夹具中夹具体与底座上可拆卸的，这样可以根据工件外径大小快速更换夹具体，调整方便，降低了制造成本；本多点柔性夹具通过位置补偿装置使得夹块夹持工件外径时是柔性夹持，即当工件内外径有壁厚差时，夹块伸出夹具体内壁的径向长度不同，使得夹持位置根据工件外径表面变化而受同样的力，夹持效果好，不会造成工件受力形变，能够保证加工时后工件的真圆度，加工精度高且成品率高；当夹块夹持工件外径后，工件相当于处于悬空状态，工件的两端无需抵靠定位，这样在工件一次装夹的情况下，可实现一次性对工件的内径和两端部进行加工，加工效率高。

在上述的一种多点柔性夹具中，所述的夹具体由若干个夹具分体可拆卸地连接成一体，所述的夹具分体上均设有多个做径向运动并用于夹持工件外径的夹块，位置补偿装置对各个夹具分体上的夹块做径向位置补偿。这样可以根据工件长度快速确定合适的夹具分体数量，使得夹持效果好，便于加工操作。

在上述的一种多点柔性夹具中，所述的夹具分体上的夹块周向均匀分布，各个夹具分体连成一体后所述的夹块于轴向的投影只有一圈周向均匀分布的夹块投影。这样便于加工制造，而且夹块分布均匀，与工件多点充分接触，柔性补偿夹持工件，对工件的夹持效果好。

在上述的一种多点柔性夹具中，所述的夹块的内端均连接有径向设置的推杆活塞，所述的推杆活塞将其所在腔室分隔为上腔和下腔，所述的位置补偿装置包括于径向横截面上将各个下腔连通的环形槽一和/或于径向纵截面上将各个下腔连通的连接孔一、于径向横截面上将各个上腔连通的环形槽二和/或于径向纵截面上将各个上腔连通的连接孔二，所述的位置补偿装置还包括向环形槽二和/连接孔二进油或进气的进压孔二、向环形槽一和/或连接孔一进油或进气的进压孔一。

使用时通过进压孔二，向环形槽二和/或连接孔二进油或进气，环形槽二使得于径向横截面上的各个上腔连通，或者连接孔二使得于径向纵截面上的各个上腔连通，或者环形槽二和连接孔二使得各个上腔均相连通，这样使得推杆活塞带动夹块径向位移，使得夹块夹持于工件外径，因为环形槽二和/或连接孔二使得上腔连通，压力平衡的情况下，单独夹块能进行径向位置补偿，所以各夹块能根据工件外径表面变化而径向调整，这样实现了多点柔性夹持，夹持效果好；工件加工好后，通过进压孔一，向环形槽一和/连接孔一进油或进气，环形槽一使得于径向横截面上的各个下腔连通，或者连接孔一使得于径向纵截面上的各个下腔连通，或者环形槽一和连接孔一使得各个下腔均相连通，这样推杆活塞带动夹块径向远离工件外径，从而下料。

在上述的一种多点柔性夹具中，所述的夹具体上设有对工件进行导向的导向结构。导向结构对工件进行导向，使得工件快速顺利地进入夹具体中，方便夹持。

在上述的一种多点柔性夹具中，所述的导向结构包括夹具体的内壁固定有若干块周向均匀分布的导向块，当夹块处于初始位置时所述的导向块凸出于夹具体内壁的径向长度大于夹块凸出于夹具体内壁的径向长度，所述的导向块远离底座的外端的内缘为导向圆弧角。导向块避免自动化上料或人工上料时工件对夹块的碰损，起到了保护夹块的作用，使得上料过程安全性高，导向圆弧角的设置起到引导作用，便于工件准确放入夹具体中。

在上述的一种多点柔性夹具中，所述的底座中可拆卸地连接有与其同轴设置的法兰盘，所述的法兰盘包括柱状的柱身部和盘状的连接部，所述的柱身部远离连接部的端面开设有盲孔，所述的连接部开设有若干个连通于盲孔的喷射孔，所述的底座周向设有若干个贯穿的排屑窗口。实际使用时，根据工件尺寸不同而选择合适的法兰盘，以实现精确内冷排屑，即使用时，盲孔可通入压缩空气或冷却液，喷射孔的角度根据工件尺寸确定，以确保喷射孔的喷射范围包围工件的端部，使得压缩空气或冷却液全方位喷射到工件的内外表面，冷却和清屑效果好，排屑窗口方便底座处向外排屑排液，当然实际制造时可将喷射孔的孔口做成扩口状以扩大喷射孔的喷射范围。

在上述的一种多点柔性夹具中，所述的法兰盘连接有外套管，所述的外套管内穿设有进压管一、进压管二和连接管，所述的连接管的内端连通于盲孔，所述的进压管一的内端连接于法兰盘且法兰盘和底座上共同设有连通于进压孔一的进压通道一，所述的进压管二的内端连接于法兰盘且法兰盘和底座上共同设有连通于进压孔二的进压通道二，所述的进压管一、进压管二和连接管三者的外端均通过连接盘连接于旋转分油器，所述的旋转分油器具有连通于进压管一外端的进压过道一、连通于进压管二外端的进压过道二和连通于连接管外端的连接过道。这样结构紧凑合理，连接布置方便。

在上述的一种多点柔性夹具中，所述的底座连接有与其同轴设置的连接法兰座，所述的连接法兰座上设有供平衡块安装的连接孔。底座通过连接法兰座可方便安装到不同型号的机床上，使得使用方便，连接孔方便平衡块安装，使得传动稳定性好。

与现有技术相比，本多点柔性夹具具有以下优点：

1、夹具体与底座为可拆卸连接，根据工件外径大小快速更换模块化的夹具体，夹具体上的夹块数量可根据工件外径大小设定，调整方便，降低了制造成本；

2、夹具体为若干个夹具分体可拆卸连接而成，根据工件长度快速确定合适的夹具分体数量，使得夹持效果好，便于加工操作；

3、位置补偿装置使得夹块夹持工件外径时是柔性夹持，夹持位置根据工件外径表面变化而受同样的力，夹持效果好，不会造成工件受力形变，能够保证加工时后工件的真圆度，加工精度高且成品率高；

4、工件一次装夹的情况下，可实现一次性对工件的内径和两端部进行加工，加工效率高；

5、根据实际需求可选择模块化的法兰盘，能实现喷气或喷液两种内冷方式，工件的内外表面均能得到理想的冷却和清屑效果；

6、外套管、进压管一、进压管二和连接管的布置，使得结构紧凑，连接布置方便，连接法兰座使得安装方便且使得传动稳定性好，本多点柔性夹具适用于立式或卧式机床上，适用性好；

7、导向结构的设置使得工件上料过程顺利，而且避免夹块碰损，上料安全性高，延长了使用寿命。

附图说明

图1是本多点柔性夹具的立体结构示意图。

图2是本多点柔性夹具的结构剖视示意图。

图3是本多点柔性夹具的结构分解示意图。

图4是本多点柔性夹具中夹具分体的结构分解示意图。

图中，1、底座；1a、排屑窗口；2、夹具体；2a、夹具分体；3、夹块；4、保护盖；5、推杆活塞；5a、推杆部；5b、活塞端；6、上腔；7、下腔；8、密封圈一；9、密封圈二；10、防尘圈；11、盖板；11a、凸柱；12、密封圈三；13、连接孔一；14、连接孔二；15、进压孔一；16、进压孔二；17、O型圈；18、导向块；18a、导向圆弧角；19、法兰盘；19a、柱身部；19b、连接部；19c、盲孔；19d、喷射孔；20、外套管；21、进压管一；22、进压管二；23、连接管；24、进压通道一；25、进压通道二；26、连接盘；27、旋转分油器；27a、进压过道一；27b、进压过道二；27c、连接过道；28、连接法兰座；28a、连接孔。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1和图2所示，本多点柔性夹具包括呈筒状的底座1，底座1上可拆卸地连接有与其同轴设置且呈筒状的夹具体2，夹具体2中穿设有多个做径向运动并用于夹持工件外径的夹块3，夹具体2上设有当夹块3夹持于工件外径时能对夹块3径向位置做补偿以保证加工后工件真圆度的位置补偿装置；夹具体2由若干个夹具分体2a可拆卸地连接成一体，本实施例中夹具分体2a的数量为三个，最外侧的夹具分体2a上通过螺栓连接有保护盖4，夹具分体2a上均设有多个做径向运动并用于夹持工件外径的夹块3，位置补偿装置对各个夹具分体2a上的夹块3做径向位置补偿。

进一步细说，如图3所示，通过若干个周向均匀分布的螺栓穿过一个夹具分体2a，再螺纹连接于底座1上，从而使得这个夹具分体2a与底座1连接，若干个周向均匀分布的螺栓穿过中间的夹具分体2a，再和与底座1连接的夹具分体2a螺纹连接，若干个周向均匀分布的螺栓穿过最外侧的夹具分体2a，再和中间的夹具分体2a螺纹连接，通过上述设置实现了底座1与各夹具分体2a的可拆卸连接。实际制造时，可通过若干根周向均匀分布的长径螺杆穿过各夹具分体2a，再与底座1螺纹连接，从而实现底座1与各夹具分体2a的可拆卸连接。

为了便于加工制造并使得夹块3分布均匀，夹具分体2a上的夹块3周向均匀分布，本实施例中夹具分体2a上设置一圈夹块3，各个夹具分体2a连成一体后，夹块3于轴向的投影只有一圈周向均匀分布的夹块3投影。如图2和图4所示，夹块3的内端均连接有径向设置的推杆活塞5，本实施例中夹块3的内端螺纹旋入推杆活塞5的推杆部5a中，推杆活塞5具有的活塞端5b将推杆活塞5所在腔室分隔为上腔6和下腔7；为了避免上腔6和下腔7之间连通，推杆活塞5具有的活塞端5b上套设有密封圈一8；为了避免泄漏，推杆活塞5的推杆部5a套设有密封于夹具分体2a的密封圈二9和防尘圈10，防尘圈10较密封圈二9更靠近夹块3设置；为了方便安装和避免泄漏，夹具分体2a上通过螺钉连接有将各个推杆活塞5封盖的盖板11，盖板11的内端面具有凸柱11a且凸柱11a上套设有密封于夹具分体2a的密封圈三12。

如图2和图3所示，本实施例中位置补偿装置包括于径向纵截面上将各个下腔7连通的连接孔一13、于径向纵截面上将各个上腔6连通的连接孔二14，位置补偿装置还包括向连接孔二14进油或进气的进压孔二16、向连接孔一13进油或进气的进压孔一15，本实施例中与底座1连接的夹具分体2a于底座1侧的连接孔一13形成进压孔一15，与底座1连接的夹具分体2a于底座1侧的连接孔二14形成进压孔二16，为了保证密封性，夹具分体2a和底座1之间、相邻夹具分体2a之间、夹具分体2a和保护盖4之间均设有密封于连接孔一13和连接孔二14外周的O型圈17。当然实际制造时，可采用径向横截面上的环形槽一将夹具分体2a上的各个下腔7连通（在夹具分体2a一端面侧切削出环形槽一），采用径向横截面上的环形槽二将夹具分体2a上的各个上腔6连通（在夹具分体2a一端面侧切削出环形槽二），环形槽一和环形槽二同侧布置，这样加工方便，然后再于每个夹具分体2a上加工进压孔一15和进压孔二16；另外可在环形槽一和环形槽二的基础上，再于夹具分体2a另一侧于径向纵截面加工出与相邻环形槽一连通的连接孔一13、与相邻环形槽二连通的连接孔二14，这样各个下腔7彼此连通，各个上腔6彼此连通，便于液压油或压缩空气的扩散，能实现进液或进气的高效性。

为了避免夹块3碰损且使得工件快速顺利地进入夹具体2中，夹具体2上设有对工件进行导向的导向结构，本实施例中导向结构包括夹具体2的内壁通过纵向卡槽固定有若干块周向均匀分布的导向块18，当夹块3处于初始位置时，导向块18凸出于夹具体2内壁的径向长度大于夹块3凸出于夹具体2内壁的径向长度，导向块18远离底座1的外端的内缘为导向圆弧角18a。

为了实现冷却及清屑，底座1中可拆卸地连接有与其同轴设置的法兰盘19，法兰盘19包括柱状的柱身部19a和盘状的连接部19b，柱身部19a远离连接部19b的端面开设有盲孔19c，连接部19b开设有若干个连通于盲孔19c的喷射孔19d，底座1周向设有若干个贯穿的排屑窗口1a。

法兰盘19连接有外套管20，外套管20内穿设有进压管一21、进压管二22和连接管23，连接管23的内端连通于盲孔19c，进压管一21的内端连接于法兰盘19且法兰盘19和底座1上共同设有连通于进压孔一15的进压通道一24，进压管二22的内端连接于法兰盘19且法兰盘19和底座1上共同设有连通于进压孔二16的进压通道二25，进压管一21、进压管二22和连接管23三者的外端均通过连接盘26连接于旋转分油器27，旋转分油器27具有连通于进压管一21外端的进压过道一27a、连通于进压管二22外端的进压过道二27b和连通于连接管23外端的连接过道27c，本实施例中进压过道一27a和进压过道二27b供液压油流通，连接过道27c供冷却液流通，实际使用时进压过道一27a、进压过道二27b和连接过道27c可均供压缩空气流通。为了安装连接方便且使得传动稳定性好，底座1连接有与其同轴设置的连接法兰座28，连接法兰座28上设有供平衡块安装的连接孔28a。

本多点柔性夹具使用时，冷却液从连接过道27c进入连接管23，接着通过盲孔19c，再从喷射孔19d全方位地喷射到工件的内外表面，实现冷却及清屑，排屑窗口1a方便底座1处向外排屑排液。

在导向块18的导向作用下，工件顺畅地进入夹具体2中，之后液压油从进压过道二27b进入到进压管二22，再从进压通道二25流经进压孔二16，进压通道二25与进压孔二16的数量相一致，接着液压油进入与底座1连接的夹具分体2a的各个上腔6中，因于径向纵截面上的夹具分体2a的上腔6均由连接孔二14连通，所以液压油充满于各个上腔6中，从而推动各推杆活塞5带动对应的夹块3径向进给，实现对工件的夹持；在压力平衡的情况下，单独夹块3能进行径向位置补偿，所以各夹块3能根据工件外径表面变化而径向调整，即当工件内外径有壁厚差时，夹块3伸出夹具体2内壁的径向长度不同，使得夹持位置根据工件外径表面变化而受同样的力，实现了多点柔性夹持，夹持效果好，能够保证加工时后工件的真圆度，加工精度高且成品率高；当夹块3夹持工件外径后，工件相当于处于悬空状态，工件的两端无需抵靠定位，这样在工件一次装夹的情况下，可实现一次性对工件的内径和两端部进行加工，加工效率高。

工件加工好后，各个上腔6内的液压油回油，从进压过道一27a进入液压油，之后经过进压管一21，再从进压通道一24流经进压孔一15，进压通道一24与进压孔一15的数量相一致，接着液压油进入与底座1连接的夹具分体2a的各个下腔7中，因于径向纵截面上的夹具分体2a的下腔7均由连接孔一13连通，所以液压油充满于各个下腔7中，从而推动各推杆活塞5带动对应的夹块3径向远离工件运动，实现下料。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种多点柔性夹具，包括呈筒状的底座（1），其特征在于，所述的底座（1）上可拆卸地连接有与其同轴设置且呈筒状的夹具体（2），所述的夹具体（2）中穿设有多个做径向运动并用于夹持工件外径的夹块（3），所述的夹具体（2）上设有当夹块（3）夹持于工件外径时能对夹块（3）径向位置做补偿以保证加工后工件真圆度的位置补偿装置。

2.根据权利要求1所述的一种多点柔性夹具，其特征在于，所述的夹具体（2）由若干个夹具分体（2a）可拆卸地连接成一体，所述的夹具分体（2a）上均设有多个做径向运动并用于夹持工件外径的夹块（3），位置补偿装置对各个夹具分体（2a）上的夹块（3）做径向位置补偿。

3.根据权利要求1或2所述的一种多点柔性夹具，其特征在于，所述的夹具分体（2a）上的夹块（3）周向均匀分布，各个夹具分体（2a）连成一体后所述的夹块（3）于轴向的投影只有一圈周向均匀分布的夹块（3）投影。

4.根据权利要求3所述的一种多点柔性夹具，其特征在于，所述的夹块（3）的内端均连接有径向设置的推杆活塞（5），所述的推杆活塞（5）将其所在腔室分隔为上腔（6）和下腔（7），所述的位置补偿装置包括于径向横截面上将各个下腔（7）连通的环形槽一和/或于径向纵截面上将各个下腔（7）连通的连接孔一（13）、于径向横截面上将各个上腔（6）连通的环形槽二和/或于径向纵截面上将各个上腔（6）连通的连接孔二（14），所述的位置补偿装置还包括向环形槽二和/连接孔二（14）进油或进气的进压孔二（16）、向环形槽一和/或连接孔一（13）进油或进气的进压孔一（15）。

5.根据权利要求4所述的一种多点柔性夹具，其特征在于，所述的夹具体（2）上设有对工件进行导向的导向结构。

6.根据权利要求5所述的一种多点柔性夹具，其特征在于，所述的导向结构包括夹具体（2）的内壁固定有若干块周向均匀分布的导向块（18），当夹块（3）处于初始位置时所述的导向块（18）凸出于夹具体（2）内壁的径向长度大于夹块（3）凸出于夹具体（2）内壁的径向长度，所述的导向块（18）远离底座（1）的外端的内缘为导向圆弧角（18a）。

7.根据权利要求5所述的一种多点柔性夹具，其特征在于，所述的底座（1）中可拆卸地连接有与其同轴设置的法兰盘（19），所述的法兰盘（19）包括柱状的柱身部（19a）和盘状的连接部（19b），所述的柱身部（19a）远离连接部（19b）的端面开设有盲孔（19c），所述的连接部（19b）开设有若干个连通于盲孔（19c）的喷射孔（19d），所述的底座（1）周向设有若干个贯穿的排屑窗口（1a）。

8.根据权利要求7所述的一种多点柔性夹具，其特征在于，所述的法兰盘（19）连接有外套管（20），所述的外套管（20）内穿设有进压管一（21）、进压管二（22）和连接管（23），所述的连接管（23）的内端连通于盲孔（19c），所述的进压管一（21）的内端连接于法兰盘（19）且法兰盘（19）和底座（1）上共同设有连通于进压孔一（15）的进压通道一（24），所述的进压管二（22）的内端连接于法兰盘（19）且法兰盘（19）和底座（1）上共同设有连通于进压孔二（16）的进压通道二（25），所述的进压管一（21）、进压管二（22）和连接管（23）三者的外端均通过连接盘（26）连接于旋转分油器（27），所述的旋转分油器（27）具有连通于进压管一（21）外端的进压过道一（27a）、连通于进压管二（22）外端的进压过道二（27b）和连通于连接管（23）外端的连接过道（27c）。

9.根据权利要求8所述的一种多点柔性夹具，其特征在于，所述的底座（1）连接有与其同轴设置的连接法兰座（28），所述的连接法兰座（28）上设有供平衡块安装的连接孔（28a）。

Images