CN204639713U - 一种半曲轴精加工全自动的工装夹具 - Google Patents

Abstract

一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：包括底座、两块侧板、盖板、两定位块、浮动压紧机构、定位销和径向压紧机构；所述的两块侧板底部固定焊接在底座上；所述的盖板通过螺钉与两侧板顶部固定连接，所述的两块侧板与盖板形成“门”型；所述盖板顶部横向固定设有两定位块，两定位块顶面在同一水平面上，在盖板两定位块之间横向设有垂直穿透盖板的定位销安转孔和曲轴轴颈安装孔，定位销安装在定位销安装孔内；所述盖板纵向设有径向压紧机构；所述定位块上方设有浮动压紧机构。实现了全自动无人化加工，其中每个环节都可以实现检测，包含机械手上、下料到位检测、工件夹紧与松开检测、工件夹紧到位请求加工或下料检测等。

Description

一种半曲轴精加工全自动的工装夹具

技术领域

本实用新型涉及机械加工技术领域，特别涉及前、后半曲轴全自动生产线的精加工工序，配合机械手完成曲轴销孔端面的铣削以及销孔的精镗工序的全自动加工。

背景技术

我国劳动力成本逐年增加，同时由于科技的发展以及自动化技术的日趋完善，使得自动化成本相对人工成本越来越低。

现在对于前、后半曲轴的加工主要包括给机床上料、下料以及工件的定位、工件夹紧，而这些过程在现有的半曲轴加工过程中由于半曲轴结构的特殊性，都是采用纯人工完成或者通过半自动化设备完成。不管是通过纯人工还是半自动化设备，现有半曲轴精加工过程都存在以下问题：人工成本高造成了加工成本整体较高；生产效率低下；定位不准确，加工精度难以保证，废品率较高。

实用新型内容

为克服现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种全自动化半曲轴精加工的工装夹具，自动化程度高，降低了人工成本、提高了加工精度和生产效率、降低了产品的废品率。

本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：该种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：包括底座、两块侧板、盖板、两定位块、浮动压紧机构、定位销和径向压紧机构；所述的两块侧板底部固定焊接在底座上；所述的盖板通过螺钉与两侧板顶部固定连接，所述的两块侧板与盖板形成“门”型；所述盖板顶部横向固定设有两定位块，两定位块顶面在同一水平面上，在盖板两定位块之间横向设有垂直穿透盖板的定位销安转孔和曲轴轴颈安装孔，定位销安装在定位销安装孔内；所述盖板纵向设有径向压紧机构；所述定位块上方设有浮动压紧机构。

进一步地，所述的径向压紧机构包括水平顶杆，顶杆的一端为与曲轴轴颈形状配合的弧形，顶杆的另一端与径向压紧气缸活塞杆连接，所述径向压紧气缸固定安装在径向压紧气缸固定座上，径向压紧气缸固定座通过螺钉固定在盖板纵向一侧面上。

进一步地，所述的浮动压紧机构所述的浮动压紧机构包括压杆、浮动压头和浮动压紧气缸，所述浮动压头与压杆通过轴位螺钉连接，浮动压头与压杆为圆弧接触，压杆的圆弧半径比浮动压头圆弧半径大，浮动压头底部与曲轴接触部位为两段圆弧，中间部分内凹；所述的压杆非压头端与浮动压紧气缸的活塞杆铰接，所述的浮动压紧气缸与固定在底座上的浮动压紧气缸座固定连接，压杆的上部通过第一圆柱销与左拉块和右拉块连接，左拉块与右拉块与侧板固定连接。

进一步地，所述的定位销底部与定位销气缸活塞杆连接。

进一步地，还包括气密性检测机构，包括一端穿进一定位块另一端与气源连接的进气管，定位块上方还设有一与进气管穿进定位块的一端相通的检测孔，检测孔顶部与外界相通，传感器通过气管与进气管相连。

进一步地，所述的气密性检测机构设在靠近浮动压头的定位块上。

进一步地，所述的传感器为压力传感器。

进一步地，还包括定位销防翻转机构，包括防转顶丝和紧定顶丝，所述的定位销外圆周面沿着轴线方向开长条槽，盖板横向侧面开顶丝安装孔，防转顶丝在所述顶丝安装孔内且其顶部旋进定位销长条槽内，防转顶丝的底端通过紧定顶丝固定。

综上，本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：通过该装置与机械手配合，可实现全自动无人化加工，其中每个环节都可以实现检测，包含机械手上、下料到位检测、工件夹紧与松开检测、工件夹紧到位请求加工或下料检测等，确保每个环节在无人看管的情况下一旦出现问题即可实现系统自动停机及报警，直至问题被排除，避免不必要的损失。

该实用新型主要围绕前、后半曲轴热处理之后的精加工阶段进行设计，可配合机械手完成曲轴销孔端面的铣削以及销孔的精镗工序的全自动加工。消除了人为因素造成的工件误差，提高产品生产效率、降低产品废品率从而降低产品成本，提高产品竞争力。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为图1右视图；

图3为图1的俯视图，

图4为图2中A部分的局部放大图，

图5为图1主视图的上半部分结构图，

图6为图5中B部分的局部放大图，

图7为该实用新型气密性检测机构部分结构示意图，

图8为图7中D部分的局部放大图，

图9为图5中C部分的局部放大图。

图中：

1底座，2侧板，3盖板，4定位块，5浮动压紧机构，51压杆，52浮动压头，53浮动压紧气缸，54浮动压紧气缸座，55轴位螺钉，56第二圆柱销，57双肘接头，58左拉块，59右拉块，510第一圆柱销，6径向压紧机构，61顶杆，62径向压紧气缸，620径向压紧气缸活塞杆，63径向压紧气缸固定座，7工件，8定位销，81定位销气缸活塞杆，82长条槽，9进气管，10检测孔，11防转顶丝，12紧定顶丝。

具体实施方式

以下结合附图1-图9对本实用新型的特征和原理进行详细说明，所举实施例仅用于解释本实用新型，并非以此限定本实用新型的保护范围。

如图1所示，该实用新型包括底座1、两块侧板2、盖板3、两定位块4、浮动压紧机构5、定位销8和径向压紧机构6。所述的两块侧板2底部固定焊接在底座1上；所述的盖板1通过螺钉与两侧板2顶部固定连接，所述的两块侧板与盖板形成“门”型。在“门”型结构内安装有浮动压紧气缸53，充分的利用了该结构的空间，结构紧凑。而且盖板1及侧板2还起到了防护作用，防止在加工过程中产生的铁屑等杂物干扰夹具的正常工作，同时防止铁屑进入加工的关键部位而影响加工的顺利进行。

如图5所示，所述盖板顶部横向固定设有两定位块4，两定位块顶面在同一水平面上，定位块4的顶面作为工件底部的定位面，定位准确。在盖板两定位块之间横向设有垂直穿透盖板的定位销安转孔和曲轴轴颈安装孔，定位销8安装在定位销安装孔内。定位销8的底部通过螺纹连接与定位销气缸活塞杆81连接。定位销气缸的动作由机床自身控制系统控制，其动作时间点由机床通过与机械手交互信号确定。

如图1、图2所述盖板纵向设有径向压紧机构6，所述的径向压紧机构包括水平顶杆61，顶杆61的一端为与曲轴轴颈形状配合的弧形，顶杆的另一端与径向压紧气缸活塞杆620连接，所述径向压紧气缸固定安装在径向压紧气缸固定座63上，径向压紧气缸固定座63通过螺钉固定在盖板纵向一侧面上，径向压紧气缸固定座与机械手的安装位置不在同一侧，防止径向压紧机构影响机械手的运动，保证机械手运行路径的通畅。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，所述定位块上方设有浮动压紧机构包括压杆51、浮动压头52和浮动压紧气缸53，所述浮动压头52与压杆51通过轴位螺钉55连接，浮动压头52与压杆51为圆弧接触，压杆的圆弧半径比浮动压头圆弧半径大，浮动压头底部与曲轴接触部位为两段圆弧，中间部分内凹，不与工件接触。如果浮动压头52在压紧工件过程中出现摆动，则必定会出现浮动压头其中一侧先接触工件，此时，浮动压头会通过绕轴位螺钉55的旋转修正动作，保证压头两侧最终都压紧工件，从而最终保证工件压紧可靠。所述的压杆非压头端与浮动压紧气缸53的活塞杆通过第二圆柱销56和双肘接头57铰接，压杆51可以绕第二圆柱销56转动。所述的浮动压紧气缸53与固定在底座上的浮动压紧气缸座54固定连接。压杆的上部通过第一圆柱销510与左拉块58和右拉块59连接，左拉块与右拉块与侧板固定连接。左拉块和右拉块作为压杆的支点，压杆可以绕该第一圆柱销510转动，实现对工件7的压紧、松开。浮动压紧气缸53的动作由机床自身控制系统控制，其动作时间点由机床通过与机械手交互信号确定。

如图7、图8所示，进一步地，还包括气密性检测机构，包括一端穿进一定位块另一端与气源连接的进气管9，定位块4上方还设有一与进气管9穿进定位块的一端相通的检测孔10，检测孔10顶部与外界相通，传感器通过气管与进气管相连，进一步地，所述的传感器可以选用压力传感器。

该气密性检测机构的工作原理为：压力传感器通过气管与进气管9相连，其中进气管9与检测孔10是相通的，进气管9与气源连接并一直处于通气状态，在夹具上还没有工件放置时，检测孔10会一直处于排气状态，当夹具上放置有工件7时，检测孔10排气受阻。压力传感器通过检测检测孔的压力降，将检测信号反馈给机床的控制系统，机床的控制系统会控制浮动压紧机构5的压杆51作出相应的动作。保证压杆51在压紧前，工件7已经确定到位，防止出现误动作，保证了工件位置的准确性。

为了保证传感器的检测精度，将气密性检测机构设在靠近浮动压头的定位块上。

如图5、图9进一步地，还包括定位销防翻转机构，包括防转顶丝11和紧定顶丝12，所述的定位销8外圆周面沿着轴线方向开长条槽82，盖板横向侧面开顶丝安装孔，防转顶丝11在所述顶丝安装孔内且其顶部旋进定位销长条槽82内，防转顶丝11的底端通过紧定顶丝12固定。

定位销8上根据国标开长条槽，防转顶丝11则是对已有紧定螺钉进行追加加工后制成，装配时，防转顶丝11经二次加工的顶部圆柱部分旋进定位销8长条槽82内防止定位销8转动，而防转顶丝11本身则依靠另一个紧定顶丝12固定，防止其前后转动失去防转功能，保证了定位销对工件的准确定位。

工件的松开、下料、自动停机及报警等是通过实现各个动作的气缸、机械手等本身配有的磁性开关来检测动作是否到位。比如，如果机械手下料抓取工件时没有抓到，磁性开关会因检测不到气爪的动作而发出报警信号。

该夹具是安装在自动化生产线上的数控机床上配合机械手工作，其所有动作均由数控的控制系统控制，而机械手由单独的控制系统控制，其中数控机床和机械之间通过IO信号通信，相互协作以完成所需动作。

典型的控制流程如下：

1)机床加工完成后，向机械手发送换料申请；

2)机械手就位后，向机床发送放松工件信号，数控机床控制夹具完成松开动作后，向机械手发送动作已完成信号；

3)机械手换取工件后，向机床发送申请夹紧信号，数控机床夹紧工件，反馈给机械手已夹紧信号；

4)机械手收到信号后撤离，出安全距离后通知数控机床可以开始加工。

完成的加工过程如下：

上料：数控机床通过各气缸所配磁性开关，确认各个气缸所处位置满足上料条件，具体为，定位销所连接定位销气缸活塞杆达到伸出状态，即定位销伸出。浮动压紧气缸和径向压紧气缸的活塞杆处于缩回状态，给工件留出空间上料。

定位：当以上条件满足，数控机床会给机械手发送请求上料信号，然后机械手携带工件，并将工件送到一定位置后会反馈给数控机床一个信号，即工件已经送到位置，数控机床接收此信号后，会控制径向压紧气缸活塞杆伸出，将工件首先进行径向定位。当径向压紧气缸压紧后，数控机床会通知机械手已经压紧，机械手接到信号后离开，当机械手离开安全距离后会通知数控机床已经离开。此时，数控机床控制浮动压紧气缸活塞杆伸出，压杆将工件压紧。定位销气缸活塞杆缩回，定位销缩回。至此，工件已完全完成定位及夹紧，达到可加工状态，数控机床开始加工。

下料：数控机床加工完成后，首先控制浮动压紧气缸缩回，然后通知机械手请求下料信号，机械手接收此信号后会按一定路径移动到具体位置，并将工件夹持住，而后通知数控机床已经加紧工件，请求数控机床松开，数控机床此时控制径向压紧气缸缩回，然后通知机械手已松开，机械手接收信号后将工件拿走，至此完成下料。

通过该装置与机械手配合，可实现全自动无人化加工，其中每个环节都可以实现检测，包含机械手上、下料到位检测、工件夹紧与松开检测、工件夹紧到位请求加工或下料检测等，确保每个环节在无人看管的情况下一旦出现问题即可实现系统自动停机及报警，直至问题被排除，避免不必要的损失。

该实用新型主要围绕前、后半曲轴热处理之后的精加工阶段进行设计，可配合机械手完成曲轴销孔端面的铣削以及销孔的精镗工序的全自动加工。消除了人为因素造成的工件误差，提高产品生产效率、降低产品废品率从而降低产品成本，提高产品竞争力。

上述实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本实用新型的各种变形和改进，均应扩入本实用新型权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：包括底座、两块侧板、盖板、两定位块、浮动压紧机构、定位销和径向压紧机构；所述的两块侧板底部固定焊接在底座上；所述的盖板通过螺钉与两侧板顶部固定连接，所述的两块侧板与盖板形成“门”型；所述盖板顶部横向固定设有两定位块，两定位块顶面在同一水平面上，在盖板两定位块之间横向设有垂直穿透盖板的定位销安转孔和曲轴轴颈安装孔，定位销安装在定位销安装孔内；所述盖板纵向设有径向压紧机构；所述定位块上方设有浮动压紧机构。

2.根据权利要求1所述的一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：所述的径向压紧机构包括水平顶杆，顶杆的一端为与曲轴轴颈形状配合的弧形，顶杆的另一端与径向压紧气缸活塞杆连接，所述径向压紧气缸固定安装在径向压紧气缸固定座上，径向压紧气缸固定座通过螺钉固定在盖板纵向一侧面上。

3.根据权利要求1所述的一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：所述的浮动压紧机构包括压杆、浮动压头和浮动压紧气缸，所述浮动压头与压杆通过轴位螺钉连接，浮动压头与压杆为圆弧接触，压杆的圆弧半径比浮动压头圆弧半径大，浮动压头底部与曲轴接触部位为两段圆弧，中间部分内凹；所述的压杆非压头端与浮动压紧气缸的活塞杆铰接，所述的浮动压紧气缸与固定在底座上的浮动压紧气缸座固定连接，压杆的上部通过第一圆柱销与左拉块和右拉块连接，左拉块与右拉块与侧板固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：所述的定位销底部与定位销气缸活塞杆连接。

5.根据权利要求1所述的一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：还包括气密性检测机构，包括一端穿进一定位块另一端与气源连接的进气管，定位块上方还设有一与进气管穿进定位块的一端相通的检测孔，检测孔顶部与外界相通，传感器通过气管与进气管相连。

6.根据权利要求5所述的一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：所述的气密性检测机构设在靠近浮动压头的定位块上。

7.根据权利要求6所述的一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：所述的传感器为压力传感器。

8.根据权利要求1所述的一种半曲轴精加工全自动的工装夹具，其特征在于：还包括定位销防翻转机构，包括防转顶丝和紧定顶丝，所述的定位销外圆周面沿着轴线方向开长条槽，盖板横向侧面开顶丝安装孔，防转顶丝在所述顶丝安装孔内且其顶部旋进定位销长条槽内，防转顶丝的底端通过紧定顶丝固定。