CN117259813A - 角磨机头壳加工用多方位联动快速锁紧夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,整体通过机架与双侧对称设置的锁紧机构实现工件的自动化、快速化、高精度的夹紧定位,具有效提高自动化程度、夹紧效率、加工质量的显著效果。为实现该目的,该夹具包括机架、设置在机架两侧的锁紧机构和设置在机架下方的驱动机构。锁紧机构通过夹紧组件抱紧工件上缘,推送组件驱动夹紧组件运动。锁紧机构还包括上顶组件对工件底部施加压力和后顶组件对工件侧面施加压力,实现工件的多方位锁紧。与现有技术相比,该夹具整体实现了夹具的自动化操作、夹紧力度大、适配范围广、定位精度高、动力控制精确等技术效果,明显提高了夹紧效率，具有重要的技术进步性和实用价值。
Description
技术领域
本发明属于工装夹具技术领域，特别涉及一种角磨机头壳加工用多方位联动快速锁紧夹具。
背景技术
角磨机，也被称作角向磨光机，在机械加工领域中是一种常见的手持电动工具。这种工具由坚固的金属头壳和耐用的塑料机身构成。金属头壳特点如下：
水平端面：其内部有一个设计精良的轴孔，用于安装输出轴。并且，该轴孔周围有数个固定孔。
竖直端面：该端面的核心位置设置了一个转子轴孔，以便于转子轴的安装。此外，其四周还布局了多个安装孔。此端面两侧各有一个对称的盲孔，这些盲孔在攻丝完毕后主要用于手柄的固定。
这一金属头壳的基础结构在压铸过程中已经形成，并在后续的生产流程中得到完善。尤其是在水平和竖直端面上的安装孔，它们在后期生产中需要进行精细加工。可以参照的比如专利文献授权公开号CN 109719509 B角磨机头壳的钻孔攻丝装置，对于这些安装孔的处理，现行的主要方法如下：
1.分工位多工序加工：此法需要多次对工件进行装夹，从而影响了生产的整体效率。
2.合工序分步骤加工：这一方法虽然在一次装夹中就能应用多种工装，但其涉及众多的锁紧点，并且每个锁紧机构都需要单独操作，从而增加了整个流程的复杂性。
明显地，现今的加工方式在效率和操作上都有一定的局限性。随着生产需求的不断增长，我们需要寻找更高效、更简便的技术方法，使生产过程更为流畅。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种用于角磨机头壳加工的多方位联动快速锁紧夹具,该夹具通过机架与双侧对称设置的锁紧机构实现工件的自动化、快速化夹紧,并具有上顶组件和后顶组件进行多方位锁紧,整体实现了夹具的自动化操作、夹紧力度大、适配范围广、定位精度高等效果。
本发明的发明目的是通过以下技术方案实现的： 一种角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,包括机架、设置在所述机架两侧用于夹紧工件的锁紧机构、设置在所述机架下方用于驱动所述锁紧机构的驱动机构;
所述锁紧机构包括:用于夹持工件的夹紧组件、驱动所述夹紧组件实现夹紧的推送组件、驱动所述推送组件的摇臂组件、用于传递动力的传动组件;
所述推送组件使所述夹紧组件在工件上产生夹紧力;
所述摇臂组件带动所述推送组件移动;
所述传动组件将动力传递给所述推送组件;
所述驱动机构包括滑块、驱动所述滑块的偏心轮和带动所述偏心轮的凸轮,利用凸轮-摆臂机构带动偏心轮转动,所述偏心轮驱动滑块移动,进而驱动所述摇臂组件,从而带动锁紧机构对工件进行夹紧。
作为优选，锁紧机构还包括:用于顶压工件底部的上顶组件;
所述上顶组件包括升降工件的升降台和将压力施加到工件上的跷板。有益效果：设置上顶组件,从工件底部施加压力,增强锁紧力度。
作为优选，锁紧机构还包括:用于顶压工件后侧的后顶组件;
所述后顶组件包括提供动力的涡轮、传递动力的丝杆轴和将压力施加到工件侧面的推动块。有益效果：设置后顶组件,从工件后侧施加压力,实现多方位锁紧,增强固定效果。
作为优选，夹紧组件包括:夹持工件的夹持件 、嵌入夹持件安装孔的松紧环、固定夹持件的固定销和保持夹持件高度的托板；
所述夹持件通过固定销固定在所述松紧环上,实现对不同尺寸工件的适配。有益效果：设置松紧环,实现对不同尺寸工件的适配性,扩大使用范围。
作为优选，推送组件包括推板、固定所述推板的滑板、固定在所述滑板上的销柱和套在所述销柱上的复位弹簧;所述推送组件中的所述销柱的一端可移动地插入所述机架的导向孔内。有益效果：设置销柱和导向孔,实现工件的定位和锁定,提高定位精度。
作为优选，摇臂组件包括摇臂、连接所述摇臂和所述推送组件的推杆、所述摇臂的固定套和支座以及转换动作的转换块;所述摇臂组件中的所述转换块固定在所述摇臂上。有益效果：设置转换块,改变动力方向,实现紧凑的动力传递。
作为优选，传动组件包括传动轴、套装在所述传动轴上的轴套、与所述传动轴适配的主动齿轮、套装在所述传动轴上的偏心压轮和所述主动齿轮与所述偏心压轮之间的压簧;所述传动组件中的所述主动齿轮与所述偏心压轮通过啮合和分离实现传动或断传。有益效果：设置可啮合断传的主动齿轮和偏心压轮,实现动力的间断传递和精确控制。
作为优选，上顶组件中的所述升降台通过弹簧实现复位。有益效果：设置弹簧,实现上顶组件的自动复位。
作为优选，后顶组件中的所述推动块通过左右螺纹与所述丝杆轴配合。有益效果：设置左右螺纹,实现后顶组件的精确推动。
作为优选，横跨所述机架内的导套架。有益效果：设置导套架,增强机架刚性,提高稳定性。
作为优选，机架的下方还设置有底盘。有益效果：设置底盘,扩大机架的应用范围。
作为优选，驱动机构中的所述凸轮通过摆臂带动旋转。有益效果：设置摆臂,实现凸轮的驱动转动。
作为优选，驱动机构中的所述滑块在所述偏心轮的驱动下沿导向槽移动。有益效果：设置导向槽,实现滑块的精确导向运动。
综上，本发明与现有技术相比具有如下优点：
这种角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,通过机架与双侧锁紧机构实现工件的自动化、快速化、高精度的夹紧定位,并具有上顶组件和后顶组件进行多方位锁紧,还设置了销柱实现定位锁定、松紧环实现不同尺寸工件的适配、主动齿轮与偏心压轮实现动力精确控制等设计,整体实现了夹具的自动化操作、夹紧力度大、适配范围广、定位精度高、动力控制精确等多项技术效果,相比现有技术,明显提高了夹紧效率、加工质量和自动化程度,降低了劳动强度,达到了自动化、高效率、高精度、多功能的加工目的,整体技术水平较现有技术有很大的提高。
附图说明
图1是壳体水平端面为正面的结构示意图；
图2是壳体上侧壁为正面的结构示意图；
图3是本发明的总体结构示意图；
图4是本发明部分零件爆炸图；
图5是机架上部的总体结构示意图；
图6是锁紧机构的总体结构示意图；
图7是夹紧组件和推送组件的结构示意图；
图8是摇臂组件的结构示意图；
图9是传动组件和上顶组件的结构示意图；
图10是后顶组件的结构示意图；
图11是驱动机构的总体结构示意图；
图12是驱动机构的动力源结构示意图；
图13是锁紧机构部分零件爆炸图。
图中标记：
壳体01、轴孔011、固定孔012、转子轴孔013、安装孔014、盲孔015、倾斜面016、气缸02、机架1、U形体11、导向槽12、滑轨13、导套架14、连接杆141、导套142、底盘15、固定杆16、锁紧机构2、夹紧组件21、夹持211、松紧环212、固定销213、托板214、推送组件22、推板221、滑板222、销柱223、复位弹簧224、摇臂组件23、摇臂231、推杆232、固定套233、固定座234、支座235、转换块236、传动组件24、传动轴241、轴套242、主动齿轮243、压簧244、偏心压轮245、上顶组件25、升降台251、滑轴252、弹簧253、跷板254、滚轮255、后顶组件26、涡轮261、丝杆轴262、推动块263、压板264、驱动机构3、滑块31、偏心轮32、凸轮33、固定板34、摆臂35。
具体实施方式
下面结合全部附图所表示的实施例对本发明作进一步描述：
实施例1
图1和图2展示了现有技术中的角磨机头壳的结构示意图。该结构为一体成型的壳体01。壳体01的水平端面内侧设有轴孔011，轴孔011的周边设有若干个分布的固定孔012。壳体01的竖直端面内侧设有转子轴孔013，转子轴孔013的周边设有若干个分布的安装孔014。壳体01的两侧对称设置有盲孔015，上侧设有平滑过渡的倾斜面016。本实施例主要针对壳体01的水平端面和竖直端面的安装孔加工。
如图3展示，一种角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具，整体包括机架1。两个加工工位背靠背地设置在机架1的中间位置。机架1的两侧设有中心对称的两组锁紧机构2，下侧设有驱动机构3。执行加工作业时，两个壳体01放置在两个加工工位，由驱动机构3驱动将锁紧机构2的各锁紧件多方位联动地同步快速锁紧壳体01。
图4至5展示，机架1包括：两立板和一底板构成的U形体11，下侧对称固定有导向槽12，U形体11的两立板外侧对称固定有滑轨13，两组导套架14横跨于U形体11的两立板内侧中部。每个导套架14由2个连接杆141和一个导套142组成。U形体11的下侧设有底盘15，由固定杆16固定。底盘15用于外接多工位旋转台。通过旋转台的转动，两个安装面按序进入不同的加工工位。锁紧机构2设置在U形体11的两侧。
图6至10展示，锁紧机构2包括对工件壳体01上部进行锁紧的夹紧组件21、驱动夹紧组件21的推送组件22、驱动推送组件22的摇臂组件23、传动组件24、从工件底部顶压的上顶组件25和从工件后侧顶压的后顶组件26。夹紧组件21安装在机架1的上部，实施对工件上边缘的抱紧。推送组件22设于夹紧组件21的外侧，推动夹紧组件21进行动作。摇臂组件23设置在机架1的外侧，而传动组件24穿越安装在机架1的中间。传动组件24将动力分别传递到上顶组件25和后顶组件26，实现整体的动力布置。
如图7展示，夹紧组件21包括夹持件211、嵌入夹持件211安装孔的松紧环212、固定夹持件211的固定销213和保持夹持件211高度的托板214。松紧环212由柔性材料制成，受压时环套会变形。固定销213插装在松紧环212的内孔，将夹持件211可转动地固定于U形体11立板的上端面。托板214撑托着夹持件211固定在U形体11立板上端面的内侧，确保夹持件211的工作高度保持不变。当夹持件211由推送机构22推向工件时，变形的松紧环212为夹持件211的前移提供微调空间。
如图7所示，推送机构22包括推板221、固定推板221的滑板222、固定在滑板222上的销柱223和套在销柱223上的复位弹簧224。推板221垂直固定在滑板222的上边缘。滑板222通过其板面的中间槽孔可滑动地安装在滑轨13上。销柱223的一端可以移动地插入U形体11立板的导向孔，另一端固定在滑板222上。复位弹簧224套在销柱223上，并位于滑板222和U形体11立板之间。销柱223起到导杆的作用，其主要作用是定位。利用销柱223圆锥形的前端，它随滑板222移动穿过U形体11侧板的导向孔，并插入工件的盲孔015，进行位置校正和锁定。
如图8所示，所述摇臂组件23包括利用上下摇动改变动力方向的摇臂231，摇臂231上端设置有推杆232，用于安装推杆232的固定套233，用于固定摇臂组件23的固定座234，用于安装摇臂231的支座235，用于改变摇臂231动作方式的转换块236，推杆232的一端球头状，与滑板222铰链接，另一端带有腰孔状轴孔，与摇臂231上端的跨轴连接，腰孔的作用是消除摇臂231、推杆232连接处动作时高度的变化引起的干涉，圆柱形中段可移动地套装在固定套233的轴套内，固定套233通过轴套两侧的小轴可转动地安装在固定座234的安装孔内，半匡状固定座234两侧的围边固定在U形体11立板两侧的垂直边上，摇臂231通过支座235固定在固定座234上，推动摇臂231下端向外移动，杠杆效应，摇臂231上端获得一个向内的移动，转换块236固定在摇臂231上，位置在支座235的下面，转换块236的中间加工有螺线槽孔。摇臂231的弧线移动经转换块236转换成线移动，再通过转换块236与传动轴241的相对运动将转换块236的线移动转换至传动轴241的角移动，传动轴241的转动，为上顶组件25和后顶组件26提供驱动力。
如图9所示，所述传动组件24包括传动轴241、传动轴241的中间是一小段蜗杆，蜗杆的两端是两小段光轴，光轴的外端是两小段花键轴，花键轴的外端是圆杆，其中一端圆杆的端头加工有螺线，螺线与转换块236的螺线槽配合安装，传动轴241两端圆杆段可转动固定在固定座234的轴孔内，可移动穿越滑板222的轴孔，轴套242套装在传动轴241的两段圆杆段，并与传动轴241一起不接触地穿越U形体11的两侧立板的工艺圆孔，轴套242的一端抵在滑板222上，一端抵在主动齿轮243的光面端，主动齿轮243的轴孔为花键槽孔，套装在传动轴241花键轴段，并可在花键轴段和圆杆段之间移动转换配合对象，主动齿轮243与花键配合获得动力，退出花键配合即失去动力，偏心压轮245套装在光轴段，与主动齿轮243齿轮面相对的端面加工有一致的轮齿，两齿轮面可按需进行啮合和分开，啮合时偏心压轮245从主动齿轮243获得动力，分离即失去动力，偏心压轮245恢复自由状态，两者起到离合器的作用。为了使偏心轮245在没有负荷的情况下静置在需要的位置，其短径侧设置为实心盘，长径侧设置为空心盘，借助重力的作用，其空心侧在自由状态下保持向上的状态。压簧244套装在花键轴段与光轴段、主动齿轮243跟偏心压轮245之间，卸去动力，在压簧244的作用下，主动齿轮243退出花键轴段配合，与偏心压轮245分离。
如图9所示，所述上顶组件25包括升降台251、安装升降台251的滑轴252，用于升降台251复位的弹簧253，用于上顶的跷板254和受力下压的滚轮255，滑轴252固定在U形体11的底板上，升降台251可滑动地套装在滑轴252上，弹簧253设置在升降台251跟U形体11之间，套装在滑轴252上，跷板253设置在加工工位的底部、可翻转地固定在升降台251的两侧边，滚轮255安装在升降台251的上侧面、偏心压轮245的正下方，滚轮255的作用是减少滑动摩擦，不工作时，偏心压轮245的短径实心侧在重力的作用下静置在滚轮255上端，转动的偏心压轮245与滚轮255配合，将传动轴241的角移动转换成升降台251的上下线移动，通过升降台251整体的下压，压动跷板254外侧边上翘。
如图10所示，所述后顶组件26包括传接动力的涡轮261、用于装配涡轮261的丝杆轴262，装配在丝杆轴262两端的推动块263，装配在推动块263顶端的压板264，涡轮261固定在丝杆轴262的中间段，丝杆轴262的一端是左螺纹、另一端是右螺纹，与之相配合的推动块263也是一块是左螺纹孔、另一块是右螺纹孔，推动块263按左右螺纹的要求与丝杆轴262的旋合后，可移动地安装在导套142内，据工件形状配做的压板264固定在推动块263的端头，装配后的推动块263可随丝杆轴262的旋转在导套142内移动，将压板264推向工件，丝杆轴262的位置和高度不会改变，保证了涡轮261与蜗杆的啮合；
如图11―图12所示，所述驱动机构3包括滑块31、用于驱动滑块31的偏心轮32，驱动偏心轮32的凸轮33，用于安装凸轮33的固定板34，用于转动凸轮33的摆臂35和气缸02，滑块31可滑动地安装在导向槽12内，弧形的头部抵触在摇臂231下端的横杆上，尾部抵靠在偏心轮32上，偏心轮32安装在固定板34上端面，同样安装在固定板34上端面的凸轮33与偏心轮32贴靠在一起，（为保持偏心轮32与凸轮33的紧密贴靠，偏心轮32跟安装螺栓间设置有扭簧，）摆臂35的一端固定在凸轮33在固定板34下端面的安装螺杆上，另一端跟气缸02的输出轴铰接，气缸02输出轴的伸缩，是整个锁紧机构2的动力源。
参照所有附图，工作时，将两件壳体01放置加工工位，启动锁紧夹具，可迅速将壳体01锁紧固定，整个过程如下：
壳体01放置加工工位，气缸02启动，气缸02的输出轴推动摆臂35做摆动旋转，带动凸轮33转动，凸轮33的转动带动偏心轮32转动并外扩，推动抵靠着偏心轮32的滑块31向外移动，将摇臂231的下端向外推出，摇臂231的上端向内翻转，推动滑块222沿着滑轨13移向内侧的加工工位，固定在两侧滑块222上的两根销柱223相向插进壳体01两边的盲孔015并顶紧，完成定位并锁定；
随即，两侧的推板221推动夹持件211抱紧壳体01上缘的外周，为防止壳体01的尺寸误差，避免夹持件211的动作过紧或过松，在夹持件211与固定销213插装连接处嵌入了一个柔性材料的松紧环212，利用松紧环212的变形抵消壳体01的尺寸误差；
同时，滑板222推动轴套242将主动齿轮243推进花键轴段并与偏心压轮245的齿轮面啮合；
同时，随摇臂231下端一起外移的转换块236，与传动轴241的螺线段配合运动，推动传动轴241转动，（为避免给轴套242推主动齿轮243进花键轴段造成干涉，转换块236与传动轴241的配合运动有一个空档期，在此期间虽然转换块236与传动轴241有运动，但转换块236的螺线槽跟传动轴241的螺线还没有结合）转动的传动轴241经花键轴段又传动给了主动齿轮243，转动的主动齿轮243又传动给了啮合的偏心压轮245，偏心压轮245的转动通过压迫升降台25上的滚轮255使得升降台251下移，与升降台251侧边铰接的跷板254的铰接侧随升降台251一起被下压，由翘板效应，跷板254的另一侧上升，顶在机壳01的下方，从下方对机壳01进行推顶固定；
同时，转动的传动轴241经蜗杆又转动了涡轮261，跟涡轮261固定连接的丝杆轴262一起被转动，转动的丝杆轴262推动与之配合的推动块263沿着导套142移动，将压板264顶在机壳01后方过渡处的倾斜面016上，从后方对机壳01进行推顶固定；
至此，销柱223从两侧插进定位锁紧，夹持件211在上边缘的外周夹持抱紧，跷板253在下方的上顶，压板264在后方倾斜面016的推压，多方位联动，四个动作同步快速推进，壳体01被牢牢地锁紧固定。
壳体01完成加工后，气缸02的输出轴动力消失，在复位弹簧224、压簧244的作用下轴套242推着滑板222退回，带动夹持件211、销柱223脱离与壳体01的接触，同时推动摇臂231上端外移，下端向内翻转，带动转换块236一起内移，推动传动轴241反向转动，偏心压轮245退出对滚轮255的压迫，升降台251在弹簧256的作用下上升，跷板254的上顶解除，同时，反转的蜗杆经涡轮261带动丝杆轴262反转，推动块263沿导套141退回，压板264的后顶解除，摇臂231向内翻转还推动了滑块31内移，带动偏心轮32回转，凸轮33复位，取下工件壳体01，完成一个加工周期。
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技术方案书所定义的范围。
Claims (13)
1.一种角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:
包括机架(1)、设置在所述机架(1)两侧用于夹紧工件的锁紧机构(2)、设置在所述机架(1)下方用于驱动所述锁紧机构(2)的驱动机构(3);
所述锁紧机构(2)包括:用于夹持工件的夹紧组件(21)、驱动所述夹紧组件(21)实现夹紧的推送组件(22)、驱动所述推送组件(22)的摇臂组件(23)、用于传递动力的传动组件(24);
所述推送组件(22)使所述夹紧组件(21)在工件上产生夹紧力;
所述摇臂组件(23)带动所述推送组件(22)移动;
所述传动组件(24)将动力传递给所述推送组件(22);
所述驱动机构(3)包括滑块(31)、驱动所述滑块(31)的偏心轮(32)和带动所述偏心轮(32)的凸轮(33),利用凸轮-摆臂机构带动偏心轮转动,所述偏心轮驱动滑块移动,进而驱动所述摇臂组件,从而带动锁紧机构对工件进行夹紧。
2.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:
所述锁紧机构(2)还包括:用于顶压工件底部的上顶组件(25);
所述上顶组件(25)包括升降工件的升降台(251)和将压力施加到工件上的跷板(254)。
3.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:
所述锁紧机构(2)还包括:用于顶压工件后侧的后顶组件(26);
所述后顶组件(26)包括提供动力的涡轮(261)、传递动力的丝杆轴(262)和将压力施加到工件侧面的推动块(263)。
4.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:
所述夹紧组件(21)包括:夹持工件的夹持件(211) 、嵌入夹持件(211)安装孔的松紧环(212)、固定夹持件(211)的固定销(213)和保持夹持件(211)高度的托板(214)；
所述夹持件(211)通过固定销(213)固定在所述松紧环(212)上,实现对不同尺寸工件的适配。
5.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:所述推送组件(22)包括推板(221)、固定所述推板(221)的滑板(222)、固定在所述滑板(222)上的销柱(223)和套在所述销柱(223)上的复位弹簧(224);所述推送组件(22)中的所述销柱(223)的一端可移动地插入所述机架(1)的导向孔内。
6.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:所述摇臂组件(23)包括摇臂(231)、连接所述摇臂(231)和所述推送组件(22)的推杆(232)、所述摇臂(231)的固定套(233)和支座(235)以及转换动作的转换块(236);所述摇臂组件(23)中的所述转换块(236)固定在所述摇臂(231)上。
7.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:所述传动组件(24)包括传动轴(241)、套装在所述传动轴(241)上的轴套(242)、与所述传动轴(241)适配的主动齿轮(243)、套装在所述传动轴(241)上的偏心压轮(245)和所述主动齿轮(243)与所述偏心压轮(245)之间的压簧(244);所述传动组件(24)中的所述主动齿轮(243)与所述偏心压轮(245)通过啮合和分离实现传动或断传。
8.根据权利要求2所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:所述上顶组件(25)中的所述升降台(251)通过弹簧(253)实现复位。
9.根据权利要求3所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:所述后顶组件(26)中的所述推动块(263)通过左右螺纹与所述丝杆轴(262)配合。
10.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:还包括横跨所述机架(1)内的导套架(14)。
11.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:所述机架(1)的下方还设置有底盘(15)。
12.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:所述驱动机构(3)中的所述凸轮(33)通过摆臂(35)带动旋转。
13.根据权利要求1所述的角磨机头壳加工用的多方位联动快速锁紧夹具,其特征在于:所述驱动机构(3)中的所述滑块(31)在所述偏心轮(32)的驱动下沿导向槽(12)移动。
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