CN87105415A - 一种加工工件的方法和装置以及一种夹持该工件的夹具 - Google Patents

Abstract

一套爪件至少由两个单独地用于虎钳装置上的爪件所组成，这些单个的爪件能够在一个松开位置和一个工作位置之间运动。在松开位置上可以有选择地插进或取出工件，在工作位置上工件被牢固地夹持在至少两个爪件之间。每个爪件具有一个与另一个爪件的一个互补的凸缘或槽互相联锁的凸缘或槽，有助于爪件在松开和工作位置之间运动时形成爪件间的相对运动。而且每个爪件都具有一个形状相对复杂的部分，使复杂的工件被牢固的夹紧，加工时不会明显损伤或变形。此外，还提供了一种能夹持爪件的夹具，以构成一种虎钳装置，以及描述了一种使用这种爪件、虎钳装置和夹具的方法。

Description

本发明涉及一种加工工件的方法和装置以及在工件加工时夹持该工件的一种夹具，特别是涉及一种在虎钳装置中切割和夹持金属工件的方法。更具体地说，本发明涉及一种具有一套夹爪的夹具，涉及成套夹爪本身以及涉及使用这些夹爪和夹具对铝挤压件进行切割和成形。

虽然本发明的描述是对具体的具有一套由铝制成的爪件的夹具用在特定的使用场合而言的，例如用于制造门、窗、橱窗框，将铝制挤压件切割和成形为予先选择的长度和外形。但应注意本发明不受此限制，它可以延伸到包括夹持金属挤压件的其它装置的范围中，同时也可以延伸到其它应用场合的夹具和夹爪的使用中。

本发明特别适用于用铝挤压型材制成门、窗、橱窗框和类似物。一段具有所需外形的铝挤压件必须精确地切割到定长。然而由于使用了某些形状复杂的型材，简单地在整个截面上进行直线切割的方法已不能加工出光整的接口。事实上，每个型材端部必须经过多道工序，才能形成要求的精确的端部和侧面形状。此外，不是所有的操作都涉及外廓形状的整个厚度，仅有外廓的一部分需要加工或切割。因此，一个型材的端部不仅需要切割到定长，而且需要进行一些附加操作，以加工出与门、窗或别的什么的其它部分配合接合处的精确形状。要制造出这种精确的端头外形而又不损坏或不使挤压型材变形是不容易的，因为铝挤压型材的强度较低，以及由于形状和厚度的关系造成某些部分强度减弱。因此，在很多操作中，挤压型材可能被弯曲、变形或受到其它损坏。

在制造由单个的铝件制成框架时碰到的一个问题是，如何才能快速、准确地把整个不同形状的挤压型材切割和成形到所需长度和外形，使得每个部分仍保持精确的挤压形状，在加工操作时不致变形，从而加工好的型材可以装配在一起形成精密配合的框架，没有不漂亮的缝隙出现或是由于成形型材配合不好使框架强度变弱。切割这些型材而又不使其变形的一个方法是把这些型材夹持在一套具有与工件外形精确互补外形的夹爪中，使得型材在加工时能够快速夹持在夹爪中防止它们变形。然而，对于每种不同形状的铝挤压型材，都需要有精确互补形状的一种夹爪。因此，要与大量不同形状的型材配套，就需贮备和使用大量不同形状的夹爪，这就得支出大量的经费。此外，每次需要变换切割的型材时，由一种形状的夹爪换成另一种形状的夹爪十分费时间。因此，本发明的一个目的是，提供一套夹爪，它具有一些分开的型廓，适合于或者能够容纳一些不同形状的型材而不需贮备大量不同形状的专用夹爪，或不需要在每次外形改变时都更换夹爪。

本发明的另一个目的是提供一种适合用于型材切割和成形时使用的夹用，它具有一套从一种零件变成另一种零件时，可以快速而且方便地变换的可换夹爪，每套可换夹爪具有一系列不同的型廓。

为特定目的使用特殊形状的夹爪的一个问题是夹爪需要为唯一的零件专门设计，而且由淬硬材料制成，以防止在重复使用时发生损坏，这样的夹爪通常由整块金属常用淬硬钢制成，或是用多块金属制成后联结在一起形成夹爪的外廓形状。其制造费用是昂贵的。因为它们是用昂贵的材料制成的，而且也由于材料需要经过十分准确和精密的机加工和手工加工，这种手工加工一般是劳动密集型的，从而进一步增加了制造成本。因此，本发明的一个目的是提供一套夹爪，可以用适当的金属例如由铝或铝合金挤压成整段，然后切割成一定尺寸，从而减少了制造这套夹爪的成本和时间。

本发明一方面提供了一套至少由一个第一爪件和一个第二爪件组成的夹爪。该爪件由于在使用时可在牢固夹持工件的工作位置和松开位置间运动，在松开位置上，爪件相互脱开，允许在爪件之间插入和拉出工件。该第一爪件具有与第二爪件的第一部分共同啮合的第一部分，有助于爪件向一个方向运动时共同形成啮合进入工作位置，也有助于爪件向第二个方向运动时相互脱开处于松开位置。该第一和第二爪件每个分别具有第二部分，在夹爪位于工作位置时，它们可相互共同工作以牢固地夹持工件。而且该第一爪件的第二部分具有一个与工件的第一部分互补的型廓，第二爪件的第二部分具有一个与工件的第二部分互补的型廓，上述两个第二部分在工作位置时，形成了一个相应于工件外形的空间。

本发明另一方面提供了一套夹爪，它由两个或多个在此作了实质性描述和/或作了说明的爪件组成，其中每个爪件可由能够挤压成形的铝或铝合金用挤压的方法制成。

本发明另一方面提供了一种具有一套夹爪的夹具，它主要由在此作了实质性描述和/或作了说明的两个或多个爪件组成，这套夹爪中至少有一个夹爪进一步还包括与可动虎钳装置的相应部分相啮合的第三部分。其中，所述各个爪件的第一部分随该可动虎钳装置朝一个方向的运动相互啮合进入工作位置，所述爪件随可动虎钳装置朝另一相反方向的运动相互分开成松开位置。

本发明再一方面是提供了一种加工工件的方法，它包括在第一爪件的第一部分和第二爪件的第一部分之间插入一个成形工件，并将各自的第一部分互相靠拢进入工作位置，在它们之间牢固地夹持工件。该第一爪件的第一部分具有与工件第一部分互补的型廓，而该第二爪件的第一部分具有与工件第二部分互补的型廓。所述的这些爪件在工作位置时，在第一部分间形成了相应于工件外形的空间，使用时夹持在爪件之间的工件可从爪件末端向外延伸，这样工件的外露部分可以有选择地进行加工，而不致造成明显的变形或损坏。

典型的是，这套夹爪由一大批或一系列爪件，例如由2、3、4、5、6或更多个单件组成。更典型的是，这套夹爪至少由两个夹爪构成一对实质相同的爪件。典型的是，有两对或三对实质相同的爪件。最好是用5个夹爪组成第一对形状相同的爪件、形状不同于第一对的第二对相同的爪件、和在形状上与第一对和第二对都不相同的第五爪件。

更典型的是，这些爪件是对中心轴线呈镜像关系布置的，最好是一对爪件沿中心轴线并在一起以后，再安置另一对爪件，以便于分开布置在与中心轴线等距的位置上。典型的是，第五个爪件是布置在该组爪件的中心轴线中心位置。

典型的是，所有5个爪件都是互相联锁的，使每个爪件与至少一个其它爪件联锁啮合。

典型的是，爪件的型廓部分是经表化硬化的，例如通过阳极氧化或类似工艺处理的，使夹爪的型廓受到保护防止磨损。

此外，爪件表面可以处理成在工件上不会造成划痕的表面，例如在关键部位设置衬垫，以缓冲或另外保护工件，同时也提供了重复生产的可能性。

典型的是，通过使用本发明的爪件来完成的多种加工包括压力加工、冲压、用例如带刃刀具进行切削、加工榫眼、铣削、仿形切削、特形铣削、锯或类似的加工，既可用机加工，也可用手工加工。

典型的是，每个爪件都有一些型廓部分，与其它爪件安置一起就能构成一系列不同形状的型廓间隙，可使工件以不同的方位插入其中，这些方位与需在工件的不同部位进行的各种加工相适应。典型的是，夹具装置是由一些设置在分开部位上的夹具组成的，这样就可同时对工件的不同部位进行加工。典型的是，夹具装置的这些夹具可以装配线方式布置，使同样的操作可以同时在多个工件上进行。

典型的是，对工件的加工是在它插入爪件之间后十分靠近爪件的情况下进行的，加工工具与爪件设置得很近，这样就可进一步提高加工工件的能力而又不损坏或使工件变形。

典型的是，爪件装有精确地使各爪件相互定位的定位装置，例如定位销或类似物。典型的是，爪件装有具有回弹力的偏压装置，以利于使爪件相互分开。典型的是，这种偏压装置是弹簧或类似物。典型的是，这种具有回弹力的偏压装置和定位装置是以相互平行的关系设置的，而且与各个爪件的侧面垂直，防止在爪件分开时任何迴转运动或力偶施加到爪件上。

现通过实例，参照以下附图对本发明进行说明。

图1是根据本发明所制成的一种形式的加工夹具的俯视图，它表示出了一套处于夹紧位置的具体夹爪，铝挤压件夹在其中。

图2是一个沿图1中2-2线的该夹具的侧视图。

图3是沿图1中3-3线的该夹具的侧视图，表示出加工夹具具有一套把铝制挤压件切割到定长的旋转刀具。

图4是这套夹爪一种形式的透视图，表示出组成一套夹爪的每个不同的爪件。

必须注意在下述本发明的一个实施例中所用的术语，例如向上、上部、下部、侧面和类似的词，都是对夹具和爪件在它的使用中正常的操作位置而言的。

附图给出了一个由序号2表示的夹具，它是由一个框架部件4，一个加工部件6，一个虎钳装置8和一个夹爪部件10组成的。总的使用情况是，加工部件6如箭头A所表示的那样从一边向另一边移动，使得旋转切削部件6切割锁定在夹爪部件10中的铝挤压件130。

框架部件4由一对相互隔开的平行的对置矩形侧板42和44组成，而且在它们各自的一端通过一对隔开的管状滑动导杆46互相联接起来，在它们的另一端通过基本上成矩形的平基板48联接起来，以使侧板42、44的底边联接在一起。板48形成一个安装虎钳装置8和夹爪10的基座。

加工部件6安装在导杆46上，可按图1中箭头A所示的方向在板42、44之间沿导杆46轴线横向移动。加工部件6包括一个带皮带轮的驱动电机，皮带轮61上绕有驱动旋转刀具部件63的皮带62。旋转刀具部件63更详细地表示在图3中。它包含一个绕有皮带62的皮带轮64，一个驱动轴65，为了旋转它的一端用固定在上支架67上的轴承或轴瓦支承着，另一端通过适当的紧固装置，例如螺母和垫圈组件75，牢固地连接到下支架67a上，并用适当的轴承支承着。

下述加工构件是按顺序设置在上支架67和下支架67a之间的轴65上的。靠近上支架67的是锁紧螺母69，然后是垫圈69a，接下去是第一刀具68a，第二刀具68b，隔环70，第三刀具68c和设置在靠近下支架67a的第二隔环70a。锁紧螺母69按要求的在轴65上的位置牢固地锁紧刀具和隔环。任何适当形式的切割砂轮或刀具68都可以使用，例如具有绕刀盘径向排列了一系列切削齿的旋转刀具。任何刀具和隔环的组合都可设置在轴65上，把铝制挤压件按挤压最终形成的产品形状夹紧在夹具之中，就可在铝制挤压件上加工出要求的精确外形。

使用时，电机60驱动皮带轮61和皮带62，皮带又依次驱动皮带轮64、轴65和整个旋转刀具部件朝同一方向旋转。当加工部件6沿导杆46移动过铝挤压件130的端部时，不需要的部分就被切掉了。

虎钳装置8包括两个平行隔开的管状支撑杆80，在它们各自的一端通过适当的紧固装置固定连接到侧板42上。支撑杆80用于支承装在其上的可滑动夹紧装置，工作时，该夹紧装置朝侧板42滑来滑去，从而夹紧和松开夹爪10。每个支撑杆80上都装有一个隔环81，以隔开可滑动夹紧装置和侧板42。

可滑动夹紧装置具有一个第一相对大的板83，和一个第二相对小的板82，彼此平行隔开，而且两者都平行于板42、44。一对空心管套84把两板82、83各自的一端联接起来，以形成一个中空的基本上是矩形的构件。夹紧装置做为一个整体在支撑杆对80上滑动，而且它的运动是通过设置在矩形构件的中空部分内的迴转驱动装置来实现的。该驱动装置具有其最邻接端连到环86上的手柄85，环86设置在轴87的顶上。围绕位于环86和底板48之间的轴87上装有一个偏心凸轮88。驱动装置通过合适的紧固装置89固定到底板48上，该紧固装置将驱动装置固定在适当位置，而又允许驱动装置转动，以驱动虎钳。使用时，操作者转动手柄86使轴87和凸轮88跟着转动。由于两板82、83总是保持一个固定的间隔距离，凸轮88与两板内表面任何时候都同时接触，所以当凸轮88转动时，可滑动的夹紧装置相对于底板48的位置也在改变，在偏心凸轮88的推动下，两板82、83同时被推动。当凸轮朝一个方向转动时，典型的是朝顺时针方向转动，夹紧装置向前移动夹爪部件10。使夹爪紧;而当凸轮朝相反方向转动时，夹紧装置向侧板42方向移动，以松开夹爪部件10。一个不动板90在夹爪部件10的另一侧固定地连结在底板48上。夹爪部件10设置在板83和90之间，当驱动装置如上述那样移动时，板83被推向板90，使夹爪部件10在它们之间夹紧;而当凸轮88朝向反方向转动时，板83远离板90，从而使夹爪部件松开，各夹爪分离。

在所描述的实施例中，夹爪部件10，具有5个单独的爪件100、100a、110、110a、120，工作时它们可以联锁到一起，形成夹钳或虎钳，将铝挤压件夹紧在爪件的特定部分中。参照图2和图4可以看出，爪件是对图2中X-X线所示的中心轴线对称布置的。夹爪部件由一对相同的第一爪件100、100a，一对相同的第二爪件110、110a，和单个的第三爪件120组成的。爪件100、100a布置在X-X轴线的两侧，每个爪件沿中心轴线都具有一个配合部分。第一爪件由一个工作时靠在可动夹紧板83上的背部102定位，和一个工作时如图2所示对着第二爪件和第三爪件的设置在板壁上的轮廓外形高度相符的型廓部分。在背部102上设有凹槽101用来容纳一个定位销或类似的校准突出物。此外还在背部102中设置了一个弹簧109，有助于在虎钳部件10松开时分离爪件。

爪件100的轮廓外形高度相符部分包括：第一型廓部分103，用于容纳具有第一种形状131的铝挤压件131的一个侧面;第二型廓部分104是一个凹槽用于容纳爪件120的突出块127（后面将详细说明）;第三型廓部分105用于容纳具有第二种形状（没有画出）的铝挤压件的一个侧面;第四型廓部分106用于容纳一件具有第三种形状132的铝挤压件的一个侧面;第五轮廓部分107是一个突块，用于与第三爪件120的互补突块啮合（后面要详细说明）;第六型廓部分108用于容纳具有第四种形状133的铝挤压件的一个侧面。爪件100a与爪件100相同，但它在位置上安置得象爪件100的一个镜像，因此它的背部102在工作时靠在固定板90上。应当注意，每个爪件从一侧夹紧铝挤压件，所以两个或三个爪件的组合就能牢牢地把具有复杂形状的挤压件的所有侧面夹在夹具中。

爪件110有一背部111，用于在工作时支撑在可动夹紧板83上。在背部111上设有一个埋头孔槽，它具有一个相对小的直径部分112，112a，设置在相对大的部分113的两边，用来接受一个螺母114和螺栓114a组合件，用于可靠地把爪件110固定到夹紧板83上。螺栓114a穿过板83上一个孔，用螺帽114b紧固。

爪件110的外形部分包括：第一型廓部分117，其形状与型廓108互补，用于容纳铝挤压件133的另一侧面，以便工作时把铝挤压件夹紧定位;第二型廓部分118是一个突块，用于与上述爪件100的突块107啮合。突块118设置在板壁上，工作时靠在突块107上，使得在爪件110向板83移动时，爪件100与爪件100a分离。因为爪件110是固定到板83上的，所以板83的运动使爪件110也跟着运动。此外，突块118的端部形成了夹持铝挤压件132的一个侧面的型廓的一部分。定位销119设置在爪件110板壁上的凹槽119a之中。弹簧119b绕在定位销119上，趋向于推动爪件分开，这样，当驱动装置的手把85转动以松开爪件时，利用弹簧的弹力爪件慢慢地被推开。支脚115a、115b设置在沿爪件110的底面上，以将爪件支承在底板4上。爪件110a与爪件110相同，但在夹具中的位置设置得象它的一个镜像，使爪件110a的背部111紧固到不动板90上。爪件110和110a是以相等的距离分开设置在中心轴线X-X的两侧的。

爪件120设置在爪件100、100a、110、110a之间，它有一对支脚121、122，使用时位于其底面上，以将它支承在底板48上，在支脚121上设置了一个凹槽123，用于容纳一个定位销或类似的校准装置。使用时，定位销119放在校准凹槽123和119a中，以使爪件110与爪件120以邻接的关系互相对正。与此相类似，在爪件120的另一侧，在支脚122上也设置了一个凹槽124，用于容纳一个定位销或类似的校准装置，例如前面说到的爪件120的另一侧一样的装置。这样，在工作时爪件120就被准确地定位在爪件100、100a之间。

爪件120外形部分具有第一型廓部分125，用于容纳铝挤压件132的另一侧面，它与爪件100的型廓部分106一起夹紧挤压件。106型廓部分的形状与挤压件132的正面形状是互补的，而125型廓部分的形状与挤压件132的相反一侧的形状是互补的;爪件120的第二型廓部分与126与105型廓部分一起形成一个夹持在它们之间的金属挤压件的夹钳。第三部分型廓127是一个突出块，其形状与爪件100的凹槽104是互补的，而且在使用时被容纳进去互相联锁。爪件120对图2中的X-X轴是轴对称的，而且工作时沿中心线X-X方向锁定。

因此，根据上述说明，当手把85转动使平板83与爪件100的102侧面、爪件110的111侧面分别离开时，在弹簧109、119b或类似物以及螺栓114a的共同作用下推动爪件分离，而且突出块118、107、127或类似物将爪件分得足够开，以从夹紧装置中装入和/或取出铝挤压件。

在操作中，一段特定外形的铝挤压件插入到相应的希望获得一定长度的夹紧部件10中所选定的型腔中。通过一个适当的设置在夹具上的靠近加工部件6的挡块装置就可获得要求的长度。牢固地用夹具把铝挤压件夹紧，开动刀具。加工部件6横向移动以切割挤压件的端头。通过合理地放置刀具68和隔环70，全部或部分的挤压件端头部都可以切割。典型的是，仅切去挤压件端头的一部分，在末端留下腿状物。

只要加工件的一部分一旦做定，爪就被松开，而且同一个挤压件又被插进型腔的另一部分，假如形状近似的话，使得挤压件的同一端头的不同部分送进刀具，加工部件再次移过挤压件的端头，切割挤压件的另一部分。爪件的型廓是这样构成的：一个型廓绕挤压件纵轴迴转90°就可成为另一个型廓。

通过上述说明，所说的装置已经提出。很多变形可以制出，而不脱离本发明的精神和范围，这体现在所披露的每个特征和特征的结合中，特别是新颖的特征中。

通晓该种技术的人员懂得，除了这些特别描述过的内容外，在此所述的本发明还可作出变化和变型。可以理解，本发明包括所有那些落入了本发明的精神和范围的变化和变型。

Claims (22)

1、一套夹爪由至少一个第一爪件和一个第二爪件组成，该爪件在第一位置和第二位置之间可彼此相对运动，第一位置是使用时在爪件之间牢固夹持工件的工作位置，第二位置是使用时爪件相互脱开允许从爪件之间插入和拉出工件的松开位置，该第一爪件具有与第二爪件的第一部分共同啮合工作的第一部分，有助于两个爪件运动在一起时两个爪件形成啮合进入工作位置，也有助于在爪件脱开时爪件分离进入松开位置，该第一和第二爪件每个具有各自型廓的第二部分，当它们处于工作位置时相互共同工作牢固地夹持工件，该爪件的这些第二部分每个具有与工件的外形的一部分互补的外形。

2、根据权利要求1的一套夹爪，其中具有多于两个的爪件。

3、根据权利要求2的一套夹爪，其中至少有一对相同的爪件。

4、根据权利要求3的一套夹爪，其中至少有两对相同的爪件，每对与另一对不相同。

5、根据权利要求4的一套夹爪，其中第一对爪件是对中心轴线相互呈相邻的镜像关系布置的，而第二对爪件是离开中心轴线，彼此呈镜像关系且离中心轴线等距离布置的。

6、根据权利要求5的一套夹爪，其中第五个爪件定位于中心轴线上，自身呈镜像而且位于组成这套夹爪的其它爪件之间。

7、根据任何前述权利要求的一套夹爪，其中每一爪件的第一部分是一个与另一个爪件对应的槽或凸缘共同起联锁作用的凸缘或槽，有助于爪件的合拢和分开。

8、根据权利要求7的一套夹爪，其中每一爪件具有两个凸缘、两个槽或一个凸缘和一个槽，用来与一个或多个其它爪件相互联锁。

9、根据任意前述权利要求的一套夹爪，其中每个爪件的第二部分具有与工件的一侧外形互补的形状。

10、根据权利要求9的一套夹爪，其中爪件的第二部分与工件的两个或多个侧面外形相一致。

11、根据权利要求10的一套夹爪，其中爪件的第二部分形成了一系列相应于多种工件外形的型廓。

12、根据前述任一权利要求的一套夹爪，其中每个爪件用能够挤压的铝或铝合金挤压而成。

13、根据前述任一权利要求的一套夹爪，其中爪件的第二部分至少是经过耐磨表面处理的。

14、根据前述任一权利要求的一套夹爪，进一步还具有有助于它们以平行的关系相互分离，在分开时可防止任何迴转运动或力偶施加到一个或多个爪件上的装置。

15、根据前述任一权利要求的一套夹爪，进一步还有使各个爪件相互精准校准的定位装置。

16、一种夹具由根据前述任一权利要求的一套夹爪所组成，其中爪件设置在虎钳装置的操纵装置之间，这些爪件中至少有一个爪件具有与可动虎钳装置的相应部分共同工作形成啮合的第三部分，该各个爪件的第一部分随可动虎钳装置朝一个方向上的运动共同工作相互啮合进入工作位置，而且该爪件随可动虎钳装置朝相反方向上的运动相互分开进入松开位置。

17、一种加工工件的方法，包括在第一爪件的第一部分和第二爪件的第一部分之间插入一个成形工件，使各自的第一部分相互向前运动进入爪件的工作位置，牢固地在它们之间夹持工作，该第一爪件的第一部分具有与工件的一侧外形互补的外形，而该第二爪件的第一部分具有与工件另一侧外形互补的外形，使得当爪件进入工作位置时，在各自的第一部分之间形成的空间实质上与要插入在它们之间的工件的形状相一致，该工件夹持在各个爪件之间，使用时从爪件向外延伸，使得部分工件向外突出，可以有选择地进行加工而不会造成损坏或变形。

18、根据权利要求17的一种加工工件的方法，其中爪件是由根据权利要求1至16任意之一的一套夹爪所组成的。

19、如前所述的一种爪件，具有附图所示的特征。

20、如前所述的一套夹爪，具有附图所示的特征。

21、如前所述的一种虎钳装置，具有附图所示的特征。

22、如前所述的一种加工工件的方法，具有附图所示的特征。

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