CN212329682U - 一种异形薄壁零件紧固机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种异形薄壁零件紧固机构，包括芯轴、锁紧套、保持架和涨紧块，芯轴由圆柱体件和圆锥体件组成，芯轴的圆柱体件内安装有电机以及与电机配合连接的电池，电机的电机轴向右设置，且电机轴与圆柱体件的中轴线平行，电机的电机轴右端安装有齿轮，锁紧套套设在芯轴外，其左端内设有与齿轮相啮合的内齿轮，右段与保持架的左段螺纹连接，保持架的左段套设在锁紧套的右段外，其右段上沿圆周方向均布有与涨紧块相适配的涨紧块定位槽，涨紧块配合安装在涨紧块定位槽中。本发明的有益效果在于：结构简单清晰，使用方便快捷，薄壁类零件可以方便快速精确放到紧固机构上，并可以通过电机进行锁紧和放松，实现机电一体化工作。

Description

一种异形薄壁零件紧固机构

技术领域

本发明涉及异形薄壁零件技术领域，尤其涉及一种异形薄壁零件紧固机构。

背景技术

随着科学技术的发展，符合新时代需求的产品层出不穷，各类产品壳体零件、机械零件等形状和外观越来越复杂化、形式也多样化，为满足产品外形美观、实用的要求，大量的曲面设计运用于各类产品中，这就给产品零件的制造及其过程提出了更多更高的要求，必须要用创新的思维，寻找更合适的方法来应对不规则外观零件和具有复杂外形零件的制造。特别是在面广量大、产品周期短、新产品层出不穷的3C行业，纷繁复杂的异形薄壁零件应用特别多，这类零件的特点一般是中小尺寸、薄壁、尺寸精度高、表面光洁度要求高、数量大。因此通用的装夹方法就很难满足这类零件加工要求和特点，要想提高生产效率，降低生产成本，达到加工精度和一致性，就必须为这类零件的加工制造设计专用的定位紧固机构，以满足这类零件的加工要求和特点，同时在保证生产的同时还要考虑提高生产效率。

目前，异形薄壁类零件由于是薄壁、尺寸精度高、形状要求高、表面光洁度要求高、不易夹持、易变形等特点，因此在考虑该类零件的制造过程时，用常规的工艺和装夹方法，往往很难满足零件的加工和批量生产的需求，如图7和8所示的一种异形薄壁类零件，该类零件的特点是薄壁、异形、内外表面都是曲面和斜面，无法使用通用的夹持工具夹持该零件，给生产制造带来了很大的困惑。

加工制造该零件时，通常采用圆棒类材料，使用通用夹持方法夹持圆棒材料。第一步先加工零件的内部形状和特征，第二步切断，第三步使用专用夹持工具夹持零件的内部特征，然后加工零件的外部形状。通过使用设计的专用夹持紧固机构，可以安全可靠快速稳固的夹持，能顺利的保证零件的外表面的加工以及精度和表面质量，由于是薄壁零件，机构设计要考虑夹持变形，以保证该零件的尺寸、形状精度和各个尺寸位置公差等。

发明内容

为解决上述问题，本发明公开了一种异形薄壁零件紧固机构，结构简单清晰，使用方便快捷，薄壁类零件可以方便快速精确放到紧固机构上，并可以通过电机进行锁紧和放松，实现机电一体化工作。

具体方案如下：一种异形薄壁零件紧固机构，其特征在于：包括芯轴、锁紧套、保持架和涨紧块，所述芯轴由左右设置的圆柱体件和圆锥体件组成，且圆柱体件和圆锥体件的中轴线共线，所述芯轴的圆柱体件内安装有电机以及与电机配合连接的电池，所述电机的电机轴向右设置，且电机轴与圆柱体件的中轴线平行，所述电机的电机轴右端安装有齿轮，所述锁紧套套设在芯轴外，其左端内设有与齿轮相啮合的内齿轮，右段与保持架的左段螺纹连接，所述保持架的左段套设在锁紧套的右段外，其右段上沿圆周方向均布有与涨紧块相适配的涨紧块定位槽，所述涨紧块配合安装在涨紧块定位槽中。

进一步的，所述芯轴的左端向右开设有电机安装槽，所述电池和电机左右配合设置在电机安装槽中，所述电机安装槽的右侧设有电机轴孔，且电机轴孔与电机安装槽的中心位置相对，所述电机的电机轴右端支撑在电机轴孔中，以保证电机轴的强度，所述芯轴的表面与齿轮的对应位置处设有齿轮槽，所述芯轴上位于锁紧套内齿轮的左右两侧分别设有挡圈和挡肩，且挡圈和挡肩将内齿轮限位其中，从而保持固定锁紧套的轴向位置，所述芯轴上与挡圈的对应位置处设有与挡圈相适配的挡圈槽，所述芯轴的圆柱体件右端上设有换向开关孔，圆柱体件的中心设有开关走线孔，所述换向开关孔内配合安装有换向开关，所述换向开关的上端外套设有开关固定套，底部配合安装有弹簧，所述芯轴的左段上还设有启动按钮，所述芯轴上与启动按钮的对应位置处设有与启动按钮相适配的启动按钮孔，所述启动按钮的底部配合安装有按钮复位弹簧，所述启动按钮和换向开关分别通过启动按钮信号线和换向开关信号线与电机配合连接，所述启动按钮信号线和换向开关信号线放置在开关走线孔中，所述芯轴的圆锥体外侧为斜锥面，用来控制涨紧块的起落，且圆锥体表面延其轴线方向开设有保持架导向槽。

进一步的，所述锁紧套由左右设置的圆环件和圆筒件构成，且圆环件和圆筒件的中轴线共线，所述内齿轮设置在圆环件的内圈上，所述圆环件的外圈设有滚花表面，方便手动控制锁紧套的旋转，所述圆筒件的外侧设有锁紧套外螺纹。

进一步的，所述保持架为圆柱状结构，其中部沿轴线方向开设有通孔，通孔中部设有与芯轴相适配的环形台阶，芯轴可以插入其中，所述保持架的左段内设有与锁紧套外螺纹相适配的保持架内螺纹，右段上沿圆周方向均布有四个涨紧块定位槽，用来保持涨紧块位置，保持架的外侧中部设有成环形的定位挡肩，保证薄壁零件每次装入的位置都在同一个位置，提高零件的安装效率和加工一致性，所述环形台阶的内侧设有导向销孔，所述导向销孔中配合安装有导向销，所述导向销与保持架导向槽相适配，且保持架导向槽将导向销限位其中，工作时为导向销起到导向作用。

进一步的，所述涨紧块为板状结构，并由六个面构成，其中，左侧面与右侧面相互平行，且左侧面小于右侧面，前侧面与后侧面平行且相同，外侧面为圆锥曲面，内侧面为圆弧曲面。涨紧工件时，圆锥曲面和被加工的异形薄壁零件的内圆锥曲面相贴合，保证薄壁零件不变形，圆弧曲面和芯轴的右端斜锥面接触。

本发明的有益效果在于：

1、使用机构时只需将机构装在加工的机器上，装卸异形薄壁零件时无需把装置取下来，方便操作；

2、装入异形薄壁零件时，每次都将零件碰到保持架上的定位挡肩，零件的定位精度高，定位可靠，保证了每批次零件加工精度的一致性；

3、使用可插拔电池供电，电机轴上的齿轮直接传动给锁紧套，动力输出稳定，没有中间损耗，结构清晰；

4、该机构实现了电池、电机动力输出控制机械机构动作，实现了机电一体化功能，机构运行自动化，夹具操作方便，快捷，劳动强度低；

5、在锁紧套的外侧专门设有滚花表面，当电池没电或电器故障时，可以采用手动方式进行使用该机构，机构具有手自一体功能；

6、由于锁紧套和保持架用螺纹连接着，靠锁紧套正反旋转来驱动保持架作轴向进退运动，推拉力稳定、可靠；

7、保持架作轴向进退运动时，带动涨紧块跟着作轴向进退运动，同时涨紧块在芯轴的圆锥面作用下，还同时沿芯轴直径方向进行径向运动，涨紧块在简单的动力下完成轴向径向复合运动；

8、涨紧块的圆弧曲面和芯轴的右端斜锥面接触，在芯轴圆锥体件的作用下，不但能使涨紧块进行起落，还由于涨紧块圆弧曲面的作用，可以使涨紧块绕圆弧进行微量的旋转动作，机构在夹持零件的时候可以消除被加工的异形薄壁零件的内圆锥曲面的制造误差；

9、保持架进退也同时控制着换向开关的触发，换向开关又和启动按钮互相影响联动，根据保持架的位置自行控制电机正反转状态，实现机构的自我管理；

10、涨紧块的圆锥表面和异形薄壁零件的内圆锥表面相同，涨紧时完全贴合，保证最稳定的贴合力，同时由于是面接触，不会造成薄壁滚筒零件变形，同时保证零件加工时的夹持力度，还有效的控制了零件加工过程精度；

11、电池、电机、换向开关、信号线、涨紧块以及传动机构等都在芯轴内部，工作时整个机构自行封闭，能起到防尘保护作用，特别是加工零件时的碎屑和粉尘不会对机构内部造成伤害和影响。

附图说明

图1为本发明一种异形薄壁零件紧固机构的示意图。

图2为本发明一种异形薄壁零件紧固机构的结构示意图。

图3为本发明一种异形薄壁零件紧固机构中芯轴的结构示意图。

图4为本发明一种异形薄壁零件紧固机构中锁紧套的结构示意图。

图5为本发明一种异形薄壁零件紧固机构中保持架的结构示意图。

图6为本发明一种异形薄壁零件紧固机构中涨紧块的结构示意图。

图7为一种异形薄壁零件的示意图。

图8为一种异形薄壁零件的结构示意图。

图9为一种异形薄壁零件紧固机构工作状态示意图。

附图标记列表：

1-芯轴，21-挡圈槽，22-挡肩，23-斜锥面，24-换向开关孔，25-电机轴孔，26-齿轮槽，27-电机安装槽，28-启动按钮孔，29-开关走线孔，30-保持架导向槽，

2-锁紧套，31-内齿轮，32-滚花表面，33-锁紧套外螺纹，

3-保持架 ，41-保持架内螺纹，42-涨紧块定位槽，43-定位挡肩，44-导向销孔，

4-涨紧块，51-圆锥曲面，52-圆弧曲面，

5-换向开关，6-开关固定套，7-弹簧，8-齿轮，9-挡圈，10-电机，11-启动按钮，12-按钮复位弹簧，13-电池，14-导向销，15-异形薄壁零件，16-机床主轴夹紧机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图所示，一种异形薄壁零件紧固机构，包括芯轴1、锁紧套2、保持架3和涨紧块4，芯轴1由左右设置的圆柱体件和圆锥体件组成，且圆柱体件和圆锥体件的中轴线共线，芯轴1的圆柱体件内安装有电机10以及与电机10配合连接的电池13，电机10的电机轴向右设置，且电机轴与圆柱体件的中轴线平行，电机10的电机轴右端安装有齿轮8，锁紧套2套设在芯轴1外，其左端内设有与齿轮8相啮合的内齿轮31，右段与保持架3的左段螺纹连接，保持架3的左段套设在锁紧套2的右段外，其右段上沿圆周方向均布有与涨紧块4相适配的涨紧块定位槽42，涨紧块4配合安装在涨紧块定位槽42中。

在本实施例中，芯轴1的左端向右开设有电机安装槽27，电池13和电机10左右配合设置在电机安装槽27中，电机安装槽27的右侧设有电机轴孔25，且电机轴孔25与电机安装槽27的中心位置相对，电机13的电机轴右端支撑在电机轴孔25中，以保证电机轴的强度，芯轴1的表面与齿轮8的对应位置处设有齿轮槽26，芯轴1上位于锁紧套2内齿轮31的左右两侧分别设有挡圈9和挡肩22，且挡圈9和挡肩22将内齿轮31限位其中，从而保持固定锁紧套2的轴向位置，芯轴1上与挡圈9的对应位置处设有与挡圈9相适配的挡圈槽21，芯轴1的圆柱体件右端上设有换向开关孔24，圆柱体件的中心设有开关走线孔29，换向开关孔24内配合安装有换向开关5，换向开关5的上端外套设有开关固定套6，底部配合安装有弹簧7，芯轴1的左段上还设有启动按钮11，芯轴1上与启动按钮11的对应位置处设有与启动按钮11相适配的启动按钮孔28，启动按钮11的底部配合安装有按钮复位弹簧12，启动按钮11和换向开关5分别通过启动按钮信号线和换向开关信号线与电机10配合连接，启动按钮信号线和换向开关信号线放置在开关走线孔29中，芯轴1的圆锥体外侧为斜锥面23，用来控制涨紧块4的起落，且圆锥体表面延其轴线方向开设有保持架导向槽30。

在本实施例中，锁紧套2由左右设置的圆环件和圆筒件构成，且圆环件和圆筒件的中轴线共线，内齿轮31设置在圆环件的内圈上，圆环件的外圈设有滚花表面32，方便手动控制锁紧套2的旋转，圆筒件的外侧设有锁紧套外螺纹33。

在本实施例中，保持架为圆柱状结构，其中部沿轴线方向开设有通孔，通孔中部设有与芯轴1相适配的环形台阶，芯轴1可以插入其中，保持架3的左段内设有与锁紧套外螺纹33相适配的保持架内螺纹41，右段上沿圆周方向均布有四个涨紧块定位槽42，用来保持涨紧块4位置，保持架3的外侧中部设有成环形的定位挡肩43，保证薄壁零件每次装入的位置都在同一个位置，提高零件的安装效率和加工一致性，环形台阶的内侧设有导向销孔44，导向销孔44中配合安装有导向销14，导向销14与保持架导向槽30相适配，且保持架导向槽30将导向销14限位其中，工作时为导向销14起到导向作用。

在本实施例中，涨紧块4为板状结构，并由六个面构成，其中，左侧面与右侧面相互平行，且左侧面小于右侧面，前侧面与后侧面平行且相同，外侧面为圆锥曲面51，内侧面为圆弧曲面52。涨紧工件时，圆锥曲面51和被加工的异形薄壁零件的内圆锥曲面相贴合，保证薄壁零件不变形，圆弧曲面52和芯轴11的右端斜锥面23接触。

本发明的工作原理如下：

（1）在机构没有装入异形薄壁零件15时，保持架3处于芯轴1的最右端，涨紧块4落在低于保持架3圆柱面的位置，此时装入异形薄壁零件15，直到确认碰到保持架3上的定位挡肩43后，异形薄壁零件15轴向方向安装到位；

（2）因为保持架3处于芯轴1的最右端，保持架3内的环形台阶没有压住换向开关5，弹簧7将换向开关5弹起，这时按下启动按钮11时，电机10正转并由齿轮8带动锁紧套2正转；

（3）由于锁紧套2和保持架3用螺纹连接着，当锁紧套2正转的时候，就拖动保持架3运动，由于保持架3内的导向销14在芯轴1上的保持架导向槽30内，这样保持架3就可以沿芯轴1作轴向向左运动；

（4）这时保持架3沿圆周方向的四个涨紧块定位槽42中安装的四个相同且均布的涨紧块4跟着作轴向向左运动；

（5）由于涨紧块4的圆弧曲面52和芯轴1右端的斜锥面23接触，在芯轴1的斜锥面23作用下，涨紧块4同时还沿芯轴1径向方向向外运动，直到涨紧块4把异形薄壁零件15顶住夹紧；

（6）同时保持架3也运动到设定位置，也将换向开关5压了下去，电机10停止旋转。这时启动机床就可以开始加工异形薄壁零件15外形了；

（7）当异形薄壁零件15加工完毕的时候，由于换向开关5是压下去的，这时再按下启动按钮11时，电机10反转，并由齿轮8带动锁紧套2反转；

（8）由于锁紧套2和保持架3用螺纹连接着，当锁紧套2反转的时候，就推动保持架3运动，由于保持架3内的导向销14在芯轴1上的保持架导向槽30内，这样保持架3沿芯轴1作轴向向右运动；

（9）这时保持架3上的涨紧块4跟着作轴向向右运动，同时涨紧块4在芯轴1的斜锥面23作用下，还沿芯轴1径向方向向心运动，直到把异形薄壁零件15放松取出；

（10）同时保持架3也离开了换向开关5，换向开关5在弹簧7的作用将换向开关5弹起，也代表着启动按钮11处于正转触发状态；

（11）这样换向开关5起到了控制电机正反转的作用，实现了用电气控制机构正反转的功能。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (5)

1.一种异形薄壁零件紧固机构，其特征在于：包括芯轴（1）、锁紧套（2）、保持架（3）和涨紧块（4），所述芯轴（1）由左右设置的圆柱体件和圆锥体件组成，且圆柱体件和圆锥体件的中轴线共线，所述芯轴（1）的圆柱体件内安装有电机（10）以及与电机（10）配合连接的电池（13），所述电机（10）的电机轴向右设置，且电机轴与圆柱体件的中轴线平行，所述电机（10）的电机轴右端安装有齿轮（8），所述锁紧套（2）套设在芯轴（1）外，其左端内设有与齿轮（8）相啮合的内齿轮（31），右段与保持架（3）的左段螺纹连接，所述保持架（3）的左段套设在锁紧套（2）的右段外，其右段上沿圆周方向均布有与涨紧块（4）相适配的涨紧块定位槽（42），所述涨紧块（4）配合安装在涨紧块定位槽（42）中。

2.根据权利要求1所述的一种异形薄壁零件紧固机构，其特征在于：所述芯轴（1）的左端向右开设有电机安装槽（27），所述电池（13）和电机（10）左右配合设置在电机安装槽（27）中，所述电机安装槽（27）的右侧设有电机轴孔（25），且电机轴孔（25）与电机安装槽（27）的中心位置相对，所述电机（10）的电机轴右端支撑在电机轴孔（25）中，所述芯轴（1）的表面与齿轮（8）的对应位置处设有齿轮槽（26），所述芯轴（1）上位于锁紧套（2）内齿轮（31）的左右两侧分别设有挡圈（9）和挡肩（22），且挡圈（9）和挡肩（22）将内齿轮（31）限位其中，所述芯轴（1）上与挡圈（9）的对应位置处设有与挡圈（9）相适配的挡圈槽（21），所述芯轴（1）的圆柱体件右端上设有换向开关孔（24），圆柱体件的中心设有开关走线孔（29），所述换向开关孔（24）内配合安装有换向开关（5），所述换向开关（5）的上端外套设有开关固定套（6），底部配合安装有弹簧（7），所述芯轴（1）的左段上还设有启动按钮（11），所述芯轴（1）上与启动按钮（11）的对应位置处设有与启动按钮（11）相适配的启动按钮孔（28），所述启动按钮（11）的底部配合安装有按钮复位弹簧（12），所述启动按钮（11）和换向开关（5）分别通过启动按钮信号线和换向开关信号线与电机（10）配合连接，所述启动按钮信号线和换向开关信号线放置在开关走线孔（29）中，所述芯轴（1）的圆锥体外侧为斜锥面（23），且圆锥体表面延其轴线方向开设有保持架导向槽（30）。

3.根据权利要求1所述的一种异形薄壁零件紧固机构，其特征在于：所述锁紧套（2）由左右设置的圆环件和圆筒件构成，且圆环件和圆筒件的中轴线共线，所述内齿轮（31）设置在圆环件的内圈上，所述圆环件的外圈设有滚花表面（32），所述圆筒件的外侧设有锁紧套外螺纹（33）。

4.根据权利要求1所述的一种异形薄壁零件紧固机构，其特征在于：所述保持架为圆柱状结构，其中部沿轴线方向开设有通孔，通孔中部设有与芯轴（1）相适配的环形台阶，所述保持架（3）的左段内设有与锁紧套外螺纹（33）相适配的保持架内螺纹（41），右段上沿圆周方向均布有四个涨紧块定位槽（42），保持架（3）的外侧中部设有成环形的定位挡肩（43），所述环形台阶的内侧设有导向销孔（44），所述导向销孔（44）中配合安装有导向销（14），所述导向销（14）与保持架导向槽（30）相适配，且保持架导向槽（30）将导向销（14）限位其中。

5.根据权利要求1所述的一种异形薄壁零件紧固机构，其特征在于：所述涨紧块（4）为板状结构，并由六个面构成，其中，左侧面与右侧面相互平行，且左侧面小于右侧面，前侧面与后侧面平行且相同，外侧面为圆锥曲面（51），内侧面为圆弧曲面（52）。

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