CN85105233A - 一种改进了的用于自动插入和抽出工具的强制松脱钢丝轴销型夹具 - Google Patents

Abstract

一种改进了的用于多个带孔工件的自动临时夹紧和松脱的强制松脱弹簧钢丝型夹具，其中夹具体的工具夹持表面和传动螺母表面都是普通的圆柱形外表面。圆柱形表面的夹具可插入，且由电机操纵的装配工具中，不需要考虑壳体的工具夹紧面和螺母之间的相对角位置。

Description

概括来说，本发明介绍了一种临时夹紧两个或两个以上工件的钢丝轴销型的夹紧装置，在各个工件上都有定位孔，每个工件按照进行其他工序所要求的相互之间的位置排列。具体的说，本发明叙述了一种强制松脱型的装置，更具体地说，是一个适用于自动电机传动插入和抽出工具的装置。

在工业中，特别是在航天工业中，很希望有一种简单的机构，能够临时性的将零件以所要求的相互位置装配夹紧在一起，以便对零件进行某种中间加工。如果每个被夹紧的零件都有一个相等直径的小孔。那么就可以借助于一个带可以滑动和可以分离的轴销来完成夹紧动作，这个轴销穿过工件上的中心孔，然后张开，强制地缩回到本体中。这样，全部零件都一起夹紧在轴销上张开的端部和回位本体之间。当工件完成了中间加工后，采用与上述步骤相反的操作，将装置抽出，然后再循环进行其他加工任务。

这种夹紧装置的典型应用领域是在航空工业中，将许多飞机外壳临时地相互固定在一起，或者将外壳固定在结构元件上，这些外壳或外壳与构件在装配时是永久性的铆接在一起的。

在这些类型的紧固件中，所使用的典型板簧是将其制造成两个相同的半零件，每个半零件都有楔形的或向内表面倾斜的部分，因此，当一个内置的撑板沿轴线反向铺回时，将使它们彼此向外分离并张开。

通常，装置还包括一定形状的壳体，一般是圆柱形表面和具有六边形的表面。借助施加到半个板簧端部的力使板簧缩回到壳体中。在小规模应用的情况下，在轴销从壳体中伸出时，依靠处于压铺状态的弹簧线圈给以夹紧力。

在大量应用中，或需要大的夹紧力的情况下，依靠螺栓装置使轴销缩回壳体中来夹紧工件。螺栓装置用手动工具驱动，例如搬手。

适于采用欧洲尺寸工具的这种装置的范例是美国相关申请案602.365中所公开的内容。一般情况下，这种夹具的壳体外侧上有第一个六边形的工具夹紧表面，可使装置在夹紧过程中固定并防止其转动。在螺母上有第二个六边形夹紧工具表面，旋转螺母达到分开板簧的伸长部分，于是，当螺母在轴上旋转到与壳体后部接触时，再继续旋转，将使轴销退回到壳体中，并且轴销施加夹紧力。

在大量生产中，复杂构件上如飞机机架上，同时应用几百个或几千个这种装置是很平常的，这就需要创造一种自动地插入和抽出的夹具装置，采用带有电机驱动的手持工具装置，可以首次解决这个问题。该工具上有与传动螺母的六角头相配合的套管。应用在传动螺母上施加适当的机动扭力，板簧就可以在工件中快速地强迫地接合或抽出。

然而可以发现，采用这种动力传动装置会产生第二个问题，那就是在夹紧期间，由于板簧头楔入工件内，而使螺母受到很大的扭转力。于是，在传动螺母从壳体中返回时，加于工件和板簧之间的楔紧力，足以能迫使板簧卡在工件内，以致于需要经常敲打夹具，才使板簧从工件中取出来。

可以看出，夹紧装置存在的以上问题，可采用将螺母适当地装在装置壳体中的方法来解决。当使传动螺母处于退出方向时，在壳体中使螺母和一个固定零件接合，用以在板簧和壳体之间加上相应的轴向力。这样，迫使板簧离开工件。还可发现，在壳体内加工出一个固定螺母的槽，槽有足够的长度使螺母在与固定零件接合以前沿轴向移动的距离等于几个螺纹的螺距，动力传动插入工具可产生附加的转动惯性，它帮助将楔入轴销从工件中抽出来。这种强制松脱轴销型夹具在美国专利中已公开。其专利号3，289，525。

遗憾的是，上面讨论的现有技术并没有完善地解决全部自动化装配问题以及退出的工艺过程。在自动化和大量使用该装置的时候，要求将夹持壳体工具和电机传动、夹紧螺母工具结合到一个装置中，以便消除在加工过程中分别地夹住壳体的必要性，同时还进一步要求将这些零件组合到一个工具中，为此，在装配夹紧装置时，操作者（不论是人还是机器人）只要简单地将装置的后部插到工具中，推动轴销穿入工件并开动工具，就可完成夹紧动作。还应该进一步要求，为使装置脱离，操作者只需简单地把工具放到装配的夹具背后，开动装置，随后从工件中抽出夹具。

在现有技术中的装置，例如上面提到的美国专利，由于下述原因，没有提供上面所要求的解决方案，其理由为：壳体上夹紧工具的表面和传动螺母的表面，为固定工具和驱动工具，通常作成多角形。例如六角形传动套管。无论在夹紧或松脱位置上，这些夹紧工具的表面，彼此之间以不规则的任意方式排列，因此，将工具简单地排到装置后部，并要求达到同心的连续的夹紧和驱动特性是不可能的。当操作者开始将工具装到装置后部时，在径向方位存在某种程度的偏差时，这就很难保证夹紧壳体表面和传动螺母表面之间具有准确的相对方位，只有准确的对中，才能使工具完全插到装置的后部。这个“不对中”问题造成装配工具在装配后部安置的位置不正确，于是就不能产生夹紧和松脱作用，只有当两个表面的相对角度方向达到正确方位，以及夹紧工具表面与工具正确连接时，才产生夹紧和松脱动作。如果操作者企图在装置和工具之间尚未正确对中的情况下，开动动力传动装置，那么将导致电机在未连接或松脱的情况下无效的转动，或者导致在工具和装置之间产生破坏性的“震动”。在“震动”中，装置里的传动螺母头部将产生毛刺，并很快磨损。

因此，要求提供一种手持的动力传动装配工具和适用于工具的万能夹具，该夹具壳体上夹紧工具的表面与传动螺母表面的相对角度无关。该夹具可以简单地插进装配工具中而不用考虑工具的方向。目前，在工业领域里，急迫需要一种克服上述问题的万能夹具和夹具装配工具。

这种万能工具是相关申请案，美国专利号NO.-题目为“楔形紧固件的装配工具”中公开的主题，在此专利文献中，壳体固定工具的夹紧表面与传动螺母工具夹紧表面采取同心的圆柱形表面。通过特殊选择夹紧工具表面外形来克服不对中的问题。

本发明的目的是提供一个强制松脱轴销型夹具。夹具具有适用于动力传动的普通装配工具的夹紧工具表面。

本发明的另一个目的是提供一个具有工作可靠、能承受住重复地，高负荷自动装配和抽出、耐磨损和耐撕伤的装置。

本发明还有一个目的是提供一种制造容易、价格便宜的装置。

为达到这些目的并满足其他方面的要求，需要制造具有主壳体部分的夹具，主壳体上有夹紧工具外表面，在不必考虑工具相对于壳体的初始角度方位的条件下，工具就可以夹紧壳体外表面。此外，夹具还包括安装在壳体内的并从壳体后部伸出的驱动板簧的可转动螺母。螺母上也还有夹紧工具的外表面。一般情况下，这个外表面由传动工具夹持，可以不考虑螺母表面和传动工具之间的初始角度方位。在传动螺母的全长上有螺纹孔，螺纹孔和从螺栓内伸出的螺纹轴相配合。壳体内的螺栓上带有弹性钩爪。螺栓靠壳体内不能转动的零件固定。因此，在螺母绕自身的轴线旋转时，制止螺栓和板簧旋转，使板簧在壳体内和壳体外进行移动而不能转动，在钢丝爪之间安置了撑板，撑板被夹持在壳体的一端。板簧爪相对于撑板运动，而撑板却不能移动也不能转动。这样，当螺母相对于夹具壳体旋转时，钢丝轴销相对于撑板产生轴向位移。钢丝轴销上有斜坡部分，因之，与撑板可以依次轮流连接或脱开，于是使两个钢丝爪相对地张开或合拢，以达到夹紧工件和松脱工件的目的。

这种装置在不需要考虑由于螺母相对于壳体不对中而产生的缺陷的情况下，就可以插入到适当外形的动力传动插入工具中，并可从中抽出来。

对于那些本专业领域的熟练技术人员来说，从下面的最佳实施例的详细叙述中，并参照附图，以及附图的简要说明，可对本发明中所进行的改进会更完善清楚地了解。

图1是本发明夹具的纵向剖面图，夹具中装着一对工件。

图2是图1中Ⅱ-Ⅱ截面的剖面图

图3是图1中Ⅲ-Ⅲ截面的剖面图

图4是图1中Ⅳ-Ⅳ截面的剖面图

图5是本发明夹具带局部剖面图的侧视图，图中轴销处于全部伸出时的位置。

参照附图1，图中表示用于自动插入和抽出的改进了的强制松脱弹簧钢丝型夹具10的剖面图，夹具中装有具有同心孔的一对工件1和2，两个板簧12是完全相同的两个零件，每个板簧上都有一个夹持工件的表面16。在板簧12张开时，板簧上靠里面的表面夹持工件1。夹持工件的功能是在板簧于轴线方向上退回到夹具10时完成的。每个板簧上的斜坡面14和撑板18的前端20接触，撑板18安放在两板簧之间，这样，利用撑板的厚度使两板簧张开。

由于“T”形钩爪22，使得撑板18的轴向运动受到限制，钩爪固定在夹具10的壳体38之间。

板簧爪12刚性的固定在螺栓24的一端，螺栓24有一个螺旋轴26，轴26从板簧爪12的另一端沿轴线方向延伸。螺栓24上有防止转动的形面28，在最佳实施例中，形面28是一个六角螺母表面。

螺栓24借助于传动螺母30的旋转，在壳体内进行无转动的轴向移动，传动螺母30具有和螺栓24的螺纹轴26相配合的内螺纹孔31，依靠法兰零件32，传动螺母30转动地夹持在夹具轴销内，零件32有圆柱形台肩34，台肩34的直径比传动螺母30上夹紧工具的表面直径大。夹紧工具表面36作成圆柱形，因此不需要带角度的套管接合件，例如六角头。套管接合件是依靠螺母30和传动工具套管之间的角度方位进行配合的。

板簧12，垫块18，螺栓24和传动螺母30都是沿轴线方向夹持在夹具的外壳38内。一般来说，夹具外壳是圆柱形。在最佳实施例中，外壳38上有端部40与工件1、2相接触，并且给工件施加以轴向力。板簧12从夹具体10中沿轴向伸出，穿过外壳38的端部40中的内孔42，传动螺母30从夹具10的另一头伸出，穿过外壳38中的开孔58。沿壳体38的长度上设置了三个定位部分。第一部分环形槽44，用来在轴向固定垫块18的“T”形钩爪22。为了完成定位作用，槽44内安装垫片48，垫片48沿轴向安置在壳体38内第一和第二台肩45和46之间。在最佳实施例中，在垫片48和撑板18插到第一固定槽44以后，在壳体38中用滚压方法加工一个凸缘形成台肩46。

壳体38中有第二环形槽50，螺栓24可在槽50中进行轴向移动，第二环形槽50内装一个防止旋转的零件52，它与附加在螺栓24上的防止转动的型面28配合，这样，使螺栓24在传动螺母30转动时，可以进行轴向运动，从而防止螺栓24在壳体38内转动（同时也防止板簧12和轴26转动）。在图1-5的最佳实施例中，防止转动的形面28和52是简单的六角形面，但对本专业领域中熟练技术人员来说，这个形面也可采用其他合适的形状，例如在槽内可滑动的键。

壳体38的第三个环形槽54，安置在夹具10的外端，它能使传动螺母36安置在里边，并可旋转。这个安置螺母的环形槽54的形状与固定垫片的槽44的形状相似。环形槽54的一端有台肩56，台肩56和夹持螺母的垫圈62在槽54中是分别在槽的两头相对安置的，固定螺母的垫圈62插到壳体38内的固定垫圈的环形槽63里，采用滚压方法成形的突缘60，将垫圈62固定在一定位置上。在固定螺母槽54的另一台肩56上，安装一个止推垫圈64;垫圈64所起的作用是将传动螺母30固定在一定的轴向位置上，另外，对于传动螺母30来说，还起到支承面的作用，在装配夹具10时，通过垫圈64，相应的轴向力在壳体36和螺栓24之间进行传递，因此，防止了在不转动的壳体38和转动的传动螺母30之间的配合面的擦伤和磨损。

壳体38的外表面上卡工具的表面66和螺母30的夹紧工具表面36一样，都是普通的光滑的圆柱形表面。在最佳实施例中，壳体表面上卡工具的圆柱形表面66的直径大于传动螺母30的夹紧工具的圆柱表面36的直径，因此，有可能在夹具的后面安装一对同轴的连续的夹紧工具，使传动工具一直沿轴线推到夹具里，而不必考虑壳体38和传动螺母30之间的角度方位，亦即不考虑工具和夹具10之间的角度方位。

图1表示本发明的最佳实施例，图中所示的夹具处于夹紧工件的位置。工件1和2夹紧在板簧12上的夹持部分16和夹具10的前端40之间。应该注意到，此时传动螺母30位于固定螺母槽54的最前端，并靠在止推垫片64上，还有，固定螺母槽54的实际长度是这样决定的，即在螺母与插入或抽出状态相对应地接触到止推垫片64之前，或者在接触到夹具10上的固定螺母垫片62之前，可容许传动螺母30在螺纹轴26上进行几个螺距的轴向移动。由于槽54的长度是这样形成的，所以传动螺母30在抽出或插入时可以获得转动惯量。这样，有助于对传动工具“施加”或“切断”夹紧力。同样，还应注意到，传动螺母30上的夹紧工具的表面36，必须要有足够的长度，这段长度伸出壳体38的末端。这样，既使当传动螺母30处在固定螺母槽54的最前端时（如图1所示的全夹紧状态），都会留有足够大的夹紧表面36，以保证传动工具夹住和驱动螺母30。

图5表示，带板簧12的夹具10正处在全部伸出的位置，即板簧12的斜面部分14整个越过撑板18的前端20，于是板簧12被合拢在一起，板簧14上的卡紧台肩16可以穿过工件，应该注意，本发明的最佳实施例中，在夹具处于全部伸出位置时，传动螺母30全部从壳体38中伸出来。传动螺母30的全部内螺纹31都与轴26上的螺纹脱开，于是传动螺母36就可以自由地转动，也不再对螺栓24施加任何轴向力了。

附图中的最佳实施例里，夹具的全部零件其中包括板簧12，垫片18，螺栓24，轴26，螺母30，壳体38以及垫圈48、62和64，都由各种不同的合金钢制作。因为本发明的目的是提供一种坚固的能承受重复地夹紧和松脱动作、具有大的扭矩和夹紧力、在大量生产中最少磨损和破坏的夹具。所以，按照合金的制造性能，选用不同的合金。

可以看到，夹具10的圆柱形部分，其中包括带螺纹轴26的螺栓28、传动螺母32和壳体38都能在自动螺纹切削机上方便地进行大量的生产。

然而，这些特定的实施例中，零件的材料和制造方法，只是一般地介绍。因此并不限于此，对于那些熟练的专业技术人员来说，也可应用其他材料和加工方法来制造夹具。同样，对于本领域内的熟练技术人员来说，应注意到在下述的权利要求所限定的本发明的核心和范围内，可以进行各种更改、修正和与本发明等效的实施例。

CPME854286

勘误表

勘误表

Claims (9)

1、一个改进了的为自动地临时夹紧和松脱多个邻接带同心孔工件的强制松脱型钢丝板簧夹具，其特征是：

(a)许多钢丝形板簧。

(b)一个处于板簧之间的使板簧分开的板簧支撑器。

(c)一个沿轴线方向的长度上有防止旋转件的圆柱形螺栓。螺栓的一端带有螺纹的轴。另一端是固定板簧的夹持件。

(d)一个有与螺纹轴相配合的轴向螺纹孔的圆柱形传动螺母，在螺母的一端有使螺母在轴线方向固定的直径加大的台肩。另一端是夹紧工具的外表面。

(e)使撑板固定在轴线方向的第一固定装置。

(f)可使螺母在轴线方向旋转固定的第二固定装置。

(g)一个具有夹紧工具的外表面和轴向内孔的圆柱形外壳体，通过内孔，容纳并安置了板簧、撑板、螺栓、轴、螺母和垫圈。板簧和撑板从壳体的一端伸出，螺母从另一端伸出。其中在孔一端有带固定台肩的第一环形内槽，使第一固定装置和撑板安置和固定在轴线方向上；在另一端有带固定台肩的第二环形内槽。以容纳和安置旋转的第二固定装置与螺母于轴线方向上；中间部位的环形内槽具有和螺栓接合的防止转动的零件。这样，使螺栓只能进行轴向移动而不能转动；因此，当螺母绕自身轴朝一个方向转动时，板簧将被拉进壳体内。同时被张开。当螺母朝另一方向转动时，板簧将从壳体中伸出来，并且合拢在一起，这样，夹紧工具的壳体表面和传动螺母表面的形状能接合和装配在同心的传动工具内。而与壳体和传动螺母的相对角方位无关。

2、按照权利要求1中所述的装置，其特征在于夹紧工具的外表面形状，实际上是圆柱形。

3、按照权利要求1中所述的装置，其特征在于夹紧工具的传动螺母的外表面形状，实际上是圆柱形。

4、按照权利要求2中所述的装置，其特征在于传动螺母的夹紧工具的外表面形状，实际上是圆柱形。

5、按照权利要求4中所述的装置，其特征在于传动螺母的夹紧工具的外表面直径比壳体上夹紧工具的外表面直径小。

6、按照权利要求1、2、3、4或5中所述的装置，其特征在于连接螺栓的防止转动的零件和中间环形槽的横截面为六角形。

7、按照权利要求6中所述的装置，其特征在于在第一环形内槽中，至少有一个固定台肩是在外壳体内滚压成形的。

8、按照权利要求6中所述的装置，其特征在于在第二环形内槽中，至少有一个固定台肩是在外壳体内滚压成形的。

9、按照权利要求7中所述的装置，其特征在于在第二环形内槽中，至少有一个固定台肩是在外壳体内滚压成形的。