CN220699251U - 一种用于工件加工的摇篮夹具结构 - Google Patents

Abstract

本新型实用公开了一种用于工件加工的摇篮夹具结构，属于珩磨加工领域，尤其适用于对含有薄壁且含有法兰面的工件进行固定。该结构包括底板、摇篮机构和夹具机构。底板对整体起到稳定支撑作用。摇篮机构包括支撑臂、内摇篮和外摇篮，支撑臂与外摇篮铰接，外摇篮与内摇篮铰接，使得内摇篮可以在两个轴向上进行偏差调节。夹具机构包括旋紧部、固定件、内压套和胶圈。工件放在内摇篮上，夹具机构从上方套入工件，用外力压旋旋紧部，通过可自旋固定件与内压套的刚性连接，对内压套产生轴向力而不产生扭转力，最终内压套通过胶圈压紧工件实现固定。本新型实用主要通过内压套的介入，使得压紧过程中工件不会相对于旋紧部旋转，提高了加工精度。

Description

一种用于工件加工的摇篮夹具结构

技术领域

本新型实用涉及一种用于工件加工的摇篮夹具结构，属于珩磨加工领域。

背景技术

本部分的描述仅提供与本新型实用公开相关的背景信息，而不构成现有技术。

在机械加工中，为了保证工件的定位精度和加工质量，待加工工件需要使用合适的夹具来固定和支撑。尤其在珩磨加工领域，当面对包括薄壁且含有法兰部工件加工时，经常需要利用摇篮夹具对待加工工件进行固定。摇篮夹具通过多个支撑臂的铰接结构，可以实现多个轴方向的偏差调节，以使被加工工件的孔壁与珩磨头结构的旋转中心轴保持同轴，从而提高珩磨的几何精度。

现有的摇篮夹具通常通过旋转压紧式结构对工件的工件法兰部实现压紧，但通常在待加工工件最后即将压紧固定的过程中，压紧结构与工件之间的摩擦力会产生径向扭转力，带动工件旋转或偏移，并最终导致定位不精准、珩磨加工发生误差。因此，目前还没有一种能在珩磨过程中适用于对包括有薄壁且含有法兰部工件夹紧固定的摇篮夹具结构，能有效地解决上述问题。

实用新型内容

本新型实用的目的是为了能提供一种用于工件加工的摇篮夹具结构，能适用于对含有薄壁且含有法兰部工件夹紧固定，避免旋转压紧式结构压紧过程中摩擦力所导致的工件旋转偏移问题，最终提高珩磨加工效率与精度。

为了实现上述目的，本新型实用公开了以下一种用于工件加工的摇篮夹具结构，其中，所述工件包括管道部和连接在管道部上的法兰部，包括水平放置的摇篮机构、以及位于摇篮机构内部的夹具机构，其特征在于：

摇篮机构包括支撑臂、外摇篮和内摇篮；支撑臂固定在底板上，支撑臂与外摇篮铰接；外摇篮与内摇篮铰接，内摇篮的底部具有底壁；夹具机构包括旋紧部和内压套；旋紧部与内摇篮螺纹连接，以使旋紧部可通过旋转产生轴向位移；旋紧部朝向底壁的一端设置有固定件，内压套被固定件限位在旋紧部的一侧；内压套朝向底壁的一端设置有胶圈，胶圈和底壁用于分别与工件的法兰部的两侧面抵触；旋紧部有且仅能使内压套沿轴向方向移动时，由内摇篮向内压套提供的旋转摩擦力大于由旋紧部向内压套提供的旋转摩擦力，以使得内压套不相对内摇篮发生旋转，且旋紧部能相对内压套径向转动。

进一步地，固定件沿圆周方向间隔排列，至少部分的内压套被限位在由多个固定件形成的环形空间内；

进一步地，胶圈采用可形变高摩擦系数材质，且旋紧部能在螺纹作用下驱使胶圈发生沿轴向的形变。

进一步地，旋紧部靠近轴向线一侧的内筒臂沿轴向延伸，且内筒臂不与工件管道部接触；旋紧部远离轴向线一侧外桶壁表面粗糙化处理。

进一步地，内压套远离轴向的一侧存在翻边，固定件远离旋紧部的一侧存在与翻边相匹配的凸缘。

进一步地，固定件为平头螺丝，平头螺丝包括螺帽端，在胶圈尚未发生形变时，螺帽端的一部分与翻边相抵触，以保持内压套与旋紧部的位置相对固定；平头螺丝的螺纹端沿轴向拧紧固定在旋紧部内部。

进一步地，内压套靠近旋紧部的一侧存在可与旋紧部贴合的顶壁，顶壁可在胶圈发生形变时与旋紧部贴合。

进一步地，顶壁与旋紧部之间的摩擦力小于法兰部与底壁之间的摩擦力。

进一步地，胶圈沿径向环形设置，且胶圈第一弹性部嵌入内压套内部，胶圈第二弹性部凸出于内压套，第二弹性部能且仅能与工件法兰部相抵触。

进一步地，底壁表面采用高摩擦系数涂层处理，以使得底壁与法兰部之间的摩擦力显著高于顶壁与旋紧部之间的摩擦力。

借由以上的技术方案，本新型实用的有益效果如下：

1、本新型实用采用独立内压套结构，在夹具机构中随着旋紧部的下压，导致胶圈形变后胶圈与待加工工件之间的摩擦力变大，内压套与工件之间相对静止，进而内压套与旋紧部之间相对旋转不会使得工件产生旋转偏移，避免了现有摇篮夹具结构的旋转压紧结构压紧过程中扭动工件的弊端，提高了工件的定位精度和加工质量；

2、本新型实用采用多个固定件间隔排列，在旋转旋紧部时，多个固定件通过凸缘卡紧在内压套翻边结构上，限位内压套与旋紧部沿轴向上的距离，保证了内压套与工件的稳定接触。同时多个固定件作为支撑点使得内压套沿水平方向更加稳定，也避免了内压套在珩磨加工过程中因振动松动或脱落；

3、本新型实用采用可形变胶圈将待加工工件压紧在内摇篮上，挤压形变后的胶圈均匀地在待加工工件的法兰部上施加轴向压力与径向摩擦力，胶圈形变后摩擦面积增大使得工件更加稳固不会发生旋转，同时避免了工件与可旋转的旋紧部直接接触，减少了工件的因刚性接触所导致的位置偏移和摩擦导致的磨损；

除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本新型实用还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本新型实用作进一步详细的说明。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本说明书实施例提供的一种用于工件加工的摇篮夹具结构的整体结轴侧构图；

图2是本说明书实施例提供的一种用于工件加工的摇篮夹具结构的剖面图；

图3是本说明书实施例提供的一种用于工件加工的摇篮夹具结构的剖切轴侧图；

图4是本说明书实施例提供的一种用于工件加工的摇篮夹具结构的俯视图；

图中：0a、法兰部；0b、管道部；1、底板；2、摇篮机构；2a、支撑臂；2b、外摇篮；2ba、外摇篮第一固定点；2bb、外摇篮第二固定点；2c、内摇篮；2ca、内摇篮第一固定点；2cb、内摇篮第二固定点；2cc、底壁；3、夹具机构；3a、旋紧部；3aa、内筒臂；3ab、外桶壁；3b、内压套；3ba、翻边；3bb、顶壁；3c、固定件；3ca、凸缘；3d、胶圈。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

在本新型实用的描述中，需要说明的是，术语“上”、“中”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本新型实用和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本新型实用的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本新型实用中的具体含义。下面根据本新型实用的整体结构，对其实施方式进行说明。

如图1至图2所示，本申请实施例提供了一种用于工件加工的摇篮夹具结构，所述工件包括管道部0b和连接在管道部上的法兰部0a，包括有水平放置的摇篮机构2、以及位于摇篮机构2内部的夹具机构3，其特征在于：摇篮机构2包括支撑臂2a、外摇篮2b和内摇篮2c；支撑臂2a固定在底板1上，支撑臂2a与外摇篮2b铰接；外摇篮2b与内摇篮2c铰接，内摇篮2c的底部具有底壁2cc；夹具机构3包括旋紧部3a和内压套3b；旋紧部3a与内摇篮2c螺纹连接，以使旋紧部3a可通过旋转产生轴向位移；旋紧部朝向底壁2cc的一端设置有固定件3c，内压套3b被固定件3c限位在旋紧部3a的一侧；内压套3b朝向底壁2cc的一端设置有胶圈3d，胶圈3d和底壁2cc用于分别与工件的法兰部0a的两侧面抵触；旋紧部3a有且仅能使内压套3b沿轴向方向移动时，由内摇篮2c向内压套3b提供的旋转摩擦力大于由旋紧部3a向内压套3b提供的旋转摩擦力，以使得内压套3b不相对内摇篮2c发生旋转，且旋紧部3a能相对内压套3b径向转动。

借由上述结构，当工作时，旋紧部3a径向旋转，同时旋紧部3a往法兰部0a方向沿轴向位移。在旋紧部3a带动下，当胶圈3d抵触到法兰部0a时，旋紧部3a与内压套3b轴向距离相对固定，而内压套3b与法兰部0a之间的胶圈3d又加大了内压套3b与法兰部0a之间间摩擦力。因内压套3b与法兰部0a之间的摩擦力显著大于内压套3b与旋紧部3a之间的摩擦力，使得内压套3b与法兰部0a之间径向相对固定不会发生旋转，转化为旋紧部3a与内压套3b之间发生的相对旋转，直至工件完全压紧，所有结构处于静止状态。因此当旋紧部3a旋压过程中，通过旋紧部3a与内压套3b之间的旋转化解了现有结构中的旋紧部3a可能会带动法兰部0a旋转的缺陷，避免工件产生旋转位移，最终提升了工件加工的精准度。

在本实施例中，底板1固定于地面或加工机床上，底板1的几何形体总体呈矩形对称设置，其水平截面与本摇篮夹具结构其他部分相匹配，对其他部分起到刚性支撑和固定作用。底板1与外界相接触部分包括有灰铸铁材质，具有良好的减震性，在工件珩磨过程中起到基础稳定效果。同时，底板1可通过滑槽导轨的布置，使得底板1可以带动其他摇篮夹具结构产生水平位移，底板1也可以对底座的高度灵活调整，提高了本新型实用的场景适用范围。

摇篮机构2包括支撑臂2a、外摇篮2b和内摇篮2c，其中，内摇篮2c上还设有底壁2cc，起到对工件的法兰部0a的承托作用。如图1至图3所示，支撑臂2a数量为两个，其几何造型呈T字形，支撑臂2a较宽的一端作为底座固定在底板1上，较窄的一端与外摇篮2b连接，当然此处支撑臂2a也可为等边三角形等上小下大的几何造型，其都可以达到相似的稳定效果。外摇篮2b通过外摇篮第一固定点2ba、外摇篮第二固定点2bb各自和支撑臂铰接，使外摇篮2b可沿经过自身中心点的水平线翻转，同时外摇篮2b和内摇篮2c通过两个同一水平且两点连接经过旋紧部3a水平方向几何中心点的内摇篮第一固定点2ca、内摇篮第一固定点2cb铰接，使得内摇篮2c可以沿经过自身中心点的水平线翻转，因此通过该两层摇篮结构，实现了两个轴方向的偏差调节，保证了夹紧部位工件可与外界珩磨机构旋转杆件保持同轴，提高了加工精度。

夹具机构3包括括旋紧部3a和内压套3b，其中旋紧部3a通过外部力矩驱动产生径向旋转，且旋紧部3a的内筒臂3aa上设有螺纹，所述螺纹与内摇篮2c的内侧壁螺纹相匹配，使得旋紧部3a在旋转的同时可产生轴向位移，由此实现对本实施例其他待夹紧固定结构轴向方向上实施压力。

具体地，旋紧部3a朝向所述底壁2cc的一端设置有多个沿圆周方向间隔排列的固定件3c，内压套3b被限位在由多个固定件3c形成的环形空间内，以使得在待加工工件尚未固定的自然轴向放置状态下，内压套3b无法脱离旋紧部3a，且所述状态下旋紧部3a与内压套3b轴向距离相对固定。当然，该处的限位点可为直角阶梯状、弧形状、三角形状等咬合方式，只要可以使得固定件3c与内压套3b互相抵接保持固定即可达到相同效果。内压套3b朝向底壁2cc的一端设置有胶圈3d，胶圈3d采用可形变弹性高摩擦系数材质，胶圈3d和底壁2cc用于分别与工件的法兰部0a的两侧面抵触；在工作时，旋紧部3a在外力驱动下保持旋转产生轴向位移，并带动胶圈3d沿轴向朝向底壁2cc持续位移，当位移至胶圈3d抵触到法兰部0a时，胶圈3d与法兰部0a之间即产生摩擦力；而继续保持位移使得胶圈3d发生形变时，胶圈3d与法兰部0a之间的摩擦力增大，直至胶圈3d与法兰部0a之间的摩擦力大于内压套3b与旋紧部3a之间的摩擦力，旋紧部3a便能相对内压套3b绕其轴向方向开始转动，且内压套3b、胶圈、法兰部0a三者都保持固定不转动。至此，继续转动旋紧部3a并让胶圈3d持续保持形变，胶圈3d与法兰部0a之间的摩擦力持续增大，直至达到后续珩磨加工对工件要求的稳固程度为止。

进一步地，旋紧部3a在螺纹作用下驱使胶圈3d发生形变，因旋紧部3a位移方向为轴向，所以胶圈3d受到力为轴向力，胶圈3d仅能发生轴向的形变，形变时所吸收的力为轴向力。在完成工件夹紧固定后的珩磨过程中，因振动等原因导致胶圈3d还原释放的力也为轴向力，这也就使得法兰部0a的水平位置更为固定，提高了珩磨的精确度。

进一步地，内摇篮底壁2cc表面为粗糙化处理，或底壁2cc表面上覆盖有高摩擦系数的耐磨涂层，同时旋紧部3a与内压套3b之间通过润滑剂降低了摩擦力。因此，底壁2cc与工件法兰部0a之间的摩擦力显著高于旋紧部3a与内压套3b之间的摩擦力，以使得在旋紧部3a持续旋转并轴向移动、胶圈3d抵触到法兰部0a时，法兰部0a相对底壁2cc保持静止，也就是说此时内压套3b与底壁2cc保持静止，但是旋紧部3a与内压套3b之间保持径向旋转。

进一步地，旋紧部3a靠近轴向线一侧的内筒臂3aa沿轴向延伸，且内筒臂3aa不与工件管道部0b接触，并且内筒臂3aa和工件管道部0b沿轴向方向平行，以使得工件可较容易地放入本实施例的摇篮夹具内部；旋紧部3a远离轴向线一侧的外桶壁3ab表面粗糙化处理，外桶壁3ab直接与外界驱动机构相接触，提高了外界驱动机构与外桶壁3ab之间的摩擦力，以使得外界驱动力可以轻松驱使旋紧部3a径向旋转；具体地，本实施例中的外界驱动力一般为人力或拧紧机。

进一步地，内压套3b远离轴向的一侧存在翻边3ba，固定件3c远离旋紧部3a的一侧存在与翻边3ba相匹配的凸缘3ca，凸缘3ca与翻边3ba呈阶梯状扣合在一起，且凸缘3ca与翻边3ba之间通过润滑剂或减摩涂层处理，摩擦力较低，以便于凸缘3ca与翻边3ba之间可轻松产生相对径向旋转，也就是说旋紧部3a与内压套3b之间可轻松产生相对径向旋转。

进一步地，如图2所示，本实施例中的固定件3c可以是通用平头螺丝，较为常见，以便于模具制作规范统一和成本控制。在工作过程中，第一工作阶段时工件法兰部0a尚未与胶圈3d相接触，平头螺帽端的一部分与翻边3ba相抵触，以使得内压套3b无法相对于旋紧部3a向下脱离掉落；第二工作阶段法兰部0a与胶圈3d贴合在一起，同时胶圈3d开始产生形变，胶圈3d与法兰部0a之间的摩擦力增大，内压套3b上的顶壁3bb开始与旋紧部3a相抵接，此时第一工作阶段时发生的内压套3b与翻边3ba之间的摩擦力变小或消失，间接转化为顶壁3bb与旋紧部3a之间的摩擦力。

具体地，顶壁3bb与旋紧部3a之间通过润滑剂或减摩涂层处理，顶壁3bb与旋紧部3a之间的摩擦力亦远远小于形变后的胶圈3d与法兰部0a之间的摩擦力，以使得工作时胶圈3d与法兰部0a之间相对静止，而顶壁3bb与旋紧部3a之间相对径向旋转。

进一步地，胶圈3d为沿径向环形设置在内压套3b之上，胶圈3d的一部分嵌入内压套3b内部，另一部分凸出与内压套3b边缘之外，且凸出与内压套3b边缘之外的胶圈3d能且仅能与法兰部0a相抵触。在此实施例中，胶圈3d与法兰部0a之间的接触面呈均匀环绕的圈形，在工作过程中伴随胶圈3d形变，胶圈3d与法兰部0a之间各个部分的接触面均匀增大，法兰部0a的受力更加均衡，工件固定偏差更小。

在上述工作过程中，待加工工件除了与作为基础底座的内摇篮2c接触之外，法兰部0a全程只与胶圈3d存在柔性接触，工件与刚性材料制作的旋紧部3a和内压套3b全程没有直接接触，因此也就避免了因摩擦导致工件磨损或位置偏移的发生。

本新型实用中应用了具体实施例对本新型实用的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本新型实用的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本新型实用的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本新型实用的限制。

Claims (10)

1.一种用于工件加工的摇篮夹具结构，其中，所述工件包括管道部和连接在所述管道部上的法兰部，包括水平放置的摇篮机构、以及位于所述摇篮机构内部的夹具机构，其特征在于：

所述摇篮机构包括支撑臂、外摇篮和内摇篮；所述支撑臂固定在底板上，所述支撑臂与所述外摇篮铰接；所述外摇篮与所述内摇篮铰接，所述内摇篮的底部具有底壁；

所述夹具机构包括旋紧部和内压套；所述旋紧部与所述内摇篮螺纹连接，以使所述旋紧部可通过旋转产生轴向位移；

所述旋紧部朝向所述底壁的一端设置有固定件，所述内压套被所述固定件限位在旋紧部的一侧；所述内压套朝向所述底壁的一端设置有胶圈，所述胶圈和所述底壁用于分别与所述工件的法兰部的两侧面抵触；

所述旋紧部有且仅能使所述内压套沿轴向方向移动时，由所述内摇篮向所述内压套提供的旋转摩擦力大于由所述旋紧部向所述内压套提供的旋转摩擦力，以使得所述内压套不相对所述内摇篮发生旋转，且所述旋紧部能相对所述内压套径向转动。

2.根据权利要求1所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述固定件沿圆周方向间隔排列，至少部分的所述内压套被限位在由多个所述固定件形成的环形空间内。

3.根据权利要求1所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述胶圈采用可形变高摩擦系数材质，且所述旋紧部能在螺纹作用下驱使所述胶圈发生沿轴向的形变。

4.根据权利要求1所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述旋紧部靠近轴向线一侧的内筒臂沿轴向延伸，且所述内筒臂不与所述工件管道部接触；所述旋紧部远离所述轴向线一侧外桶壁表面粗糙化处理。

5.根据权利要求1所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述内压套远离所述轴向的一侧存在翻边，所述固定件远离所述旋紧部的一侧存在与所述翻边相匹配的凸缘。

6.根据权利要求5所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述固定件为平头螺丝，所述平头螺丝包括螺帽端，在所述胶圈尚未发生形变时，所述螺帽端的一部分与所述翻边相抵触，以保持所述内压套与所述旋紧部的位置相对固定；所述平头螺丝的螺纹端沿轴向拧紧固定在所述旋紧部内部。

7.根据权利要求1所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述内压套靠近所述旋紧部的一侧存在可与所述旋紧部贴合的顶壁，所述顶壁可在所述胶圈发生形变时与所述旋紧部贴合。

8.根据权利要求7所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述顶壁与所述旋紧部之间的摩擦力小于所述法兰部与所述底壁之间的摩擦力。

9.根据权利要求1所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述胶圈沿径向环形设置，且所述胶圈第一弹性部嵌入所述内压套内部，所述胶圈第二弹性部凸出于所述内压套，所述第二弹性部能且仅能与所述工件法兰部相抵触。

10.根据权利要求7所述的用于工件加工的摇篮夹具结构，其特征在于：所述底壁表面采用高摩擦系数涂层处理，以使得所述底壁与所述法兰部之间的摩擦力显著高于所述顶壁与所述旋紧部之间的摩擦力。