CN108500682A - 一种快速内撑胀套管形工件夹具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速内撑胀套管形工件夹具及其使用方法，设有夹头、外套管、中心杆和拉伸部件，其特征是：所述夹头分为前粗段、中细段、后粗段；前粗段分成数瓣；在前粗段的前端头设有缩小外径的阶梯段，在所述阶梯段的前端面外侧设有倒角；在夹头的后粗段的后端头设一个后阶梯段，外套管的前端口正好套入该后阶梯段固定在一起；在外套管的后端口设有一个固定的后端头，该后端头外面设有压簧和垫片，中间设有透孔，中心杆穿过该垫片、压簧、后端头、外套管、夹头的中间空腔；中心杆的前端设有一个楔形头，中心杆的后端固定设有一个偏心凸轮座、偏心凸轮和驱动部件。本发明具有结构简单，制作容易，使用便捷，高效安全的特点。并可以广泛地适用于多种管径工件的加工工装。

Description

一种快速内撑胀套管形工件夹具及其使用方法

技术领域

本发明属于机械加工设备技术领域，具体是一种金属管形工件加工用的固定金属管的工装，特别是结构新颖，使用便捷的一种快速内撑胀套管形工件夹具及其使用方法。

背景技术:

目前管形工件加工操作中有一种内撑胀套结构的夹具，一般是利用螺母、螺纹和限位块拉紧夹具的中心杆，实现夹头夹紧工件的操作。在夹紧工件操作时，利用螺母、螺纹拉紧过程中，需要额外使用扳手旋转螺母，操作过程时间长，而且需要另外的人员共同操作，往往工件的夹紧力度不易撑握，存在夹紧力度不足，被加工件脱落和夹紧力度过大，工件受损等情况。因此，急待提出一种改进结构，使用更便捷高效，缩短夹紧操作时间，加紧力度准确，夹持稳定，既不会工作脱落，又不会损坏工件的管形工件加工设备。

发明内容

本发明为了解决上述的技术问题，提供一种快速内撑胀套管形工件夹具及其使用方法。该夹具采用偏心凸轮的拉伸结构，灵活的内撑胀套夹头结构，很好地解决了内撑胀套的夹头快速张开，稳固工件的操作。具有结构简单，制作容易，使用便捷，高效安全的特点。并可以广泛地适用于多种管径工件的加工工装。

本发明采取以下技术方案：

一种快速内撑胀套管形工件夹具，设有夹头、外套管、中心杆和拉伸部件，其特征是：所述夹头由弹性金属材料制成，为两头粗中间细的短圆柱形，即分为前粗段、中细段、后粗段；前粗段分成数瓣，瓣间的开缝延长至中细段后端，开缝的末端设有圆孔，后粗端为一个无缝整体，整个夹头轴向中心为一个空腔；在分成数瓣的前端面中心为一个漏斗形开口；在前粗段的前端头设有缩小外径的阶梯段，该阶梯段的外径与加工管件内径吻合，该阶梯段后面的前粗段部分的外径与管状工件的外径相同或稍大，在所述阶梯段的前端面外侧设有倒角；夹头的中细部为直径比前粗段和后粗段的直径小2－4cm；在夹头的后粗段的后端头设一个后阶梯段，该后阶梯段的外径与所述外套管的内径相吻合，外套管的前端口正好套入该后阶梯段，并固定在一起；在外套管的后端口设有一固定的后端头，该后端头外面设有压簧，压簧外面设有垫片，该后端头、压簧和垫片中间设有透孔，所述中心杆穿过该垫片、压簧、后端头、外套管，并穿入所述夹头的中间空腔，该中心杆的前端设有一个外粗里细的楔形头，该楔形头与所述夹头前端面中心的漏斗形孔相吻合；在中心杆的后端固定设有一个偏心凸轮座，设有一个一侧有一个凸头的偏心凸轮，该偏心凸轮通过一个中心轴，能转动地固定在偏心凸轮座上，偏心凸轮设有驱动其转动的驱动部件；在驱动部件驱动下，凸头转向并顶住垫片时，拉动中心杆向后移，中心杆通过其前端楔形头拉动夹头向后移动，在外套管的支撑力，和中心杆通过前端楔形头对夹头前端面中心漏斗形孔的拉力作用下，夹头的分瓣胀开，其胀开产生的弹力使得夹头将加工管件顶紧；夹头前、后阶梯段的设置可有效控制加工管件与夹具的直线度，夹头分瓣根部圆孔可以防止应力集中，圆孔的设置和所述中细段的设置增加了夹头的弹力，能有效提高夹持工件的效果和夹头的使用寿命。

本发明进一步优化的方案是：所述夹头设有前端阶梯段外径不同的多种型号，其后粗段后端的后阶梯段与外套管的连接方式为方便装卸的固定连接，用以适用多种不同内径的管材工件加工。

进一步优化的方案是：所述外套管为两段相互方便连接固定的两段管材构成，并且，管材具有多种不同的长度，能适用于多种不同长度工件的加工要求。

进一步优化的方案是：所述偏心凸轮的驱动装置为手柄，该手柄固定在偏心凸轮上，搬动手柄，偏心凸轮转动，当手柄与中心杆的夹角从0度转到90度时，偏心凸轮的凸头向前顶住垫片，将中心杆向后拉动，完成夹紧工件操作；当手柄与中心杆的夹角从90度转到0度时，偏心凸轮的凸头转动释放中心杆，完成卸下工件操作。

上述的管形工件夹具的使用方法，其特征是具有以下步骤：

1)根据加工的管形工件的内径大小，选择与其匹配的夹头；

2)根据加工的管形工件的长度大小，选择与其匹配的外套管组合并连接固定；

3)将外套管与夹头、后端头、压簧、垫片、装的手柄的偏心凸轮座组装在一起成为一个完整的手动夹具，并将该夹具固定在工作台上；

4)取加工工件，一端固定在工作台上，另一端与组装好的夹具的夹头前阶梯段连接，并搬动手柄，使其与中心杆成90度垂直，即刻将工件夹紧，完成工件的加工前操作；

5)待管形工件加工操作完成，搬动手柄，使其与中心杆由相互90度垂直，回到0度平行状态，卸下工件，操作完成。

本发明的管形工件夹具的再进一步优化的方案是：所述偏心凸轮的驱动装置为限位电机，该电机通过变速传动部件与偏心凸轮驱动连接，按动电机的夹紧开关时，驱动偏心凸轮转动90度，使偏心凸轮的凸头向前顶住垫片，将中心杆向后拉动，完成夹紧工件操作；当按动电机的释放开关时，驱动偏心凸轮反向转动90度，偏心凸轮的凸头转动释放中心杆，完成卸下工件操作。在所述夹头前端的阶梯段设有压力传感器，并设有与该压力传感器进行显示压力连接的压力表；并设有与压力传感器信号连接的自控报警信号发生器，当压力信号在设定的正常压力值外时，发出报警信号。

上述的管形工件夹具的使用方法，其特征是具有以下步骤：

1)根据加工的管形工件的内径大小，选择与其匹配的夹头；

2)根据加工的管形工件的长度大小，选择与其匹配的外套管组合并连接固定；

3)将外套管与带压力传感器和压力显示器的夹头、后端头、压簧、垫片、带限位电机和开关的偏心凸轮座组装在一起成为一个完整的电动夹具，设定自控报警发生器的正常压力参数，并将该夹具固定在工作台上，接通限位电机电源；

4)取加工工件，一端固定在工作台上，另一端与组装好的夹具的夹头前阶梯段连接，并按动夹紧开关，使其与中心杆成90度垂直，即刻将工件夹紧，观察压力表的压力显示，是否保持设定的正确压力，完成工件的加工前操作，当发现压力显示不正常或自控报警信号发生器发出报警信号时，及时对夹具的组装进行调整，使其正常；

5)待管形工件加工操作完成，按动释放开关，使偏心凸头复位，释放中心杆，卸下工件，操作完成。

本发明的夹具的有益效果：

1)结构新颖，简单灵活，制作容易，成本低；

2)精巧的夹头设和凸轮结构夹紧装置的设计，明显减少操作时间，大大提高工作效率；

3)工件夹紧效果好，既不会掉落，也不会损坏工作；

4)操作简便灵活，设有压力传感、显示、警示部件和电机驱动，操作更省时省力，工效更加提高，也更安全。

5)夹头和外套管设置多种型号规格，使用更灵活，适用性更强，能够做到一具多用。

附图说明

图1为本发明的实施例1的剖视结构示意图。

图2为本发明的实施例1的外形结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：实施例1：参见附图，一种快速内撑胀套管形工件夹具，设有夹头、外套管、中心杆和拉伸部件，其特征是：所述夹头1由弹性金属材料制成，为两头粗中间细的短圆柱形，即分为前粗段长10cm直径25cm、中细段长5cm直径8cm、后粗段8cm直径25cm；前粗段分成6瓣，瓣间的开缝9延长至中细段后端，每个开缝的末端设有直径5mm的圆孔10，后粗端为一个无缝整体，整个夹头轴向中心为一个空腔；在分成数瓣的前端面中心为一个漏斗形开口；在前粗段的前端头设有缩小外径的阶梯段，该阶梯段的外径与加工管件内径吻合，该阶梯段后面的前粗段部分的外径与管状工件的外径相同，在所述阶梯段的前端面外侧设有倒角；夹头的中细部为直径比前粗段和后粗段的直径小4cm；在夹头的后粗段的后端头设一个后阶梯段，该后阶梯段的外径与所述外套管的内径相吻合，外套管2的前端口正好套入该后阶梯段，并固定在一起；在外套管的后端口设有一个固定的后端头3，该后端头外面设有一个压簧7，压簧外面设有一个垫片6，该后端头、压簧和垫片中间设有透孔，所述中心杆8穿过该垫片、压簧、后端头、外套管，并穿入所述夹头的中间空腔，该中心杆的前端设有一个外粗里细的楔形头，该楔形头与所述夹头前端面中心的漏斗形孔相吻合；在中心杆的后端固定设有一个偏心凸轮座，设有一个一侧有一个凸头的偏心凸轮，该偏心凸轮通过一个中心轴5，能转动地固定在偏心凸轮座上，偏心凸轮设有驱动其转动的驱动部件；在驱动部件驱动下，凸头转向并顶住垫片时，拉动中心杆向后移，中心杆通过其前端楔形头拉动夹头向后移动，在外套管的支撑力，和中心杆通过前端楔形头对夹头前端面中心漏斗形孔的拉力作用下，夹头的分瓣胀开，其胀开产生的弹力使得夹头将加工管件顶紧。

所述夹头设有前端阶梯段外径不同的5型号，其后粗段后端的后阶梯段与外套管的连接方式为方便装卸的螺丝固定连接，用以适用5种不同内径的管材工件加工。所述外套管为两段相互方便连接固定的两段管材构成，并且，管材具有10种不同的长度，能适用于多种不同长度工件的加工要求。

本实施例的管形工件夹具，所述偏心凸轮的驱动装置为手柄4，该手柄长25cm,固定在偏心凸轮上，搬动手柄，偏心凸轮转动，当手柄与中心杆的夹角从0度向上转到90度时，偏心凸轮的凸头向前顶住垫片，将中心杆向后拉动，完成夹紧工件操作；当手柄与中心杆的夹角从90度转到0度时，偏心凸轮的凸头转动释放中心杆，完成卸下工件操作。

本实施例上述的管形工件夹具的使用方法，有以下步骤：

1)根据加工的管形工件的内径大小，选择与其匹配的夹头；

2)根据加工的管形工件的长度大小，选择与其匹配的外套管组合并连接固定；

3)将外套管与夹头、后端头、压簧、垫片、装的手柄的偏心凸轮座组装在一起成为一个完整的手动夹具，并将该夹具固定在工作台上；上述操作仅用20分种。

4)取加工工件，一端固定在工作台上，另一端与组装好的夹具的夹头前阶梯段连接，并搬动手柄，使其与中心杆成90度垂直，即刻将工件夹紧，完成工件的加工前操作；

5)待管形工件加工操作完成，搬动手柄，使其与中心杆由相互90度垂直，回到0度平行状态，卸下工件，操作完成。本实施例只用2个人操作。

实施例2：一种快速内撑胀套管形工件夹具，所述偏心凸轮的驱动装置为限位电机，该电机通过变速传动部件与偏心凸轮驱动连接，按动电机的夹紧开关时，驱动偏心凸轮转动90度，使偏心凸轮的凸头向前顶住垫片，将中心杆向后拉动，完成夹紧工件操作；当按动电机的释放开关时，驱动偏心凸轮反向转动90度，偏心凸轮的凸头转动释放中心杆，完成卸下工件操作；在所述夹头前端的阶梯段设有压力传感器，并设有与该压力传感器进行显示压力连接的压力表；并设有与压力传感器信号连接的自控报警信号发生器，当压力信号在设定的正常压力值外时，发出报警信号。本实施例的其他结构与实施例相同，不再赘述。

本实施例上述的管形工件夹具的使用方法，有以下步骤：

1)根据加工的管形工件的内径大小，选择与其匹配的夹头；

2)根据加工的管形工件的长度大小，选择与其匹配的外套管组合并连接固定；

3)将外套管与带压力传感器和压力显示器的夹头、后端头、压簧、垫片、带限位电机和开关的偏心凸轮座组装在一起成为一个完整的电动夹具，设定自控报警发生器的正常压力参数，并将该夹具固定在工作台上，接通限位电机电源；

4)取加工工件，一端固定在工作台上，另一端与组装好的夹具的夹头前阶梯段连接，并按动夹紧开关，使其与中心杆成90度垂直，即刻将工件夹紧，观察压力表的压力显示，是否保持设定的正确压力，完成工件的加工前操作，当发现压力显示不正常或自控报警信号发生器发出报警信号时，及时对夹具的组装进行调整，使其正常；

5)待管形工件加工操作完成，按动释放开关，使偏心凸头复位，释放中心杆，卸下工件，操作完成。

实施例1的优良效果：1对5种规格50个管材进行加工，管材的上工作台夹装和下工作台的时间缩短了70％，减小操作人员两人，加工过程中工件无一掉落，无一损坏。

实施例2的优良效果：对5种规格80个管材进行加工，管材的上工作台夹装和下工作台的时间缩短了90％，减小操作人员3人，加工过程中工件无一掉落，无一损坏。

应当指出：在不脱离本发明的基本原理和结构的条件下，还可以做出一些变化和改进，但是，这些大同小异的变化和改进的技术方案，都应属于本发明的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种快速内撑胀套管形工件夹具，设有夹头、外套管、中心杆和拉伸部件，其特征是：所述夹头(1)由弹性金属材料制成，为两头粗中间细的短圆柱形，即分为前粗段、中细段、后粗段；前粗段分成数瓣，瓣间的开缝(9)延长至中细段后端，开缝的末端设有圆孔(10)，后粗端为一个无缝整体，整个夹头轴向中心为一个空腔；在分成数瓣的前端面中心为一个漏斗形开口；在前粗段的前端头设有缩小外径的阶梯段，该阶梯段的外径与加工管件内径吻合，该阶梯段后面的前粗段部分的外径与管状工件的外径相同或稍大，在所述阶梯段的前端面外侧设有倒角；夹头的中细部为直径比前粗段和后粗段的直径小2－4cm；在夹头的后粗段的后端头设一个后阶梯段，该后阶梯段的外径与所述外套管的内径相吻合，外套管(2)的前端口正好套入该后阶梯段，并固定在一起；在外套管的后端口设有一个固定的后端头(3)，该后端头外面设有压簧(7)，压簧外面设有垫片(6)，该后端头、压簧和垫片中间设有透孔，所述中心杆(8)穿过该垫片、压簧、后端头、外套管，并穿入所述夹头的中间空腔，该中心杆的前端设有一个外粗里细的楔形头，该楔形头与所述夹头前端面中心的漏斗形孔相吻合；在中心杆的后端固定设有一个偏心凸轮座，设有一个一侧有一个凸头的偏心凸轮，该偏心凸轮通过一个中心轴(5)，能转动地固定在偏心凸轮座上，偏心凸轮设有驱动其转动的驱动部件；在驱动部件驱动下，凸头转向并顶住垫片时，拉动中心杆向后移，中心杆通过其前端楔形头拉动夹头向后移动，在外套管的支撑力，和中心杆通过前端楔形头对夹头前端面中心漏斗形孔的拉力作用下，夹头的分瓣胀开，其胀开产生的弹力使得夹头将加工管件顶紧。

2.根据权利要求1所述的管形工件夹具，其特征是：所述夹头设有前端阶梯段外径不同的多种型号，其后粗段后端的后阶梯段与外套管的连接方式为方便装卸的固定连接，用以适用多种不同内径的管材工件加工。

3.根据权利要求1所述的管形工件夹具，其特征是：所述外套管为两段相互方便连接固定的两段管材构成，并且，管材具有多种不同的长度，能适用于多种不同长度工件的加工要求。

4.根据权利要求1－3中之一所述的管形工件夹具，其特征是：所述偏心凸轮的驱动装置为手柄(4)，该手柄固定在偏心凸轮上，搬动手柄，偏心凸轮转动，当手柄与中心杆的夹角从0度转到90度时，偏心凸轮的凸头向前顶住垫片，将中心杆向后拉动，完成夹紧工件操作；当手柄与中心杆的夹角从90度转到0度时，偏心凸轮的凸头转动释放中心杆，完成卸下工件操作。

5.根据权利要求1－3中之一所述的管形工件夹具，其特征是：所述偏心凸轮的驱动装置为限位电机，该电机通过变速传动部件与偏心凸轮驱动连接，按动电机的夹紧开关时，驱动偏心凸轮转动90度，使偏心凸轮的凸头向前顶住垫片，将中心杆向后拉动，完成夹紧工件操作；当按动电机的释放开关时，驱动偏心凸轮反向转动90度，偏心凸轮的凸头转动释放中心杆，完成卸下工件操作；在所述夹头前端的阶梯段设有压力传感器，并设有与该压力传感器进行显示压力连接的压力表；并设有与压力传感器信号连接的自控报警信号发生器，当压力信号在设定的正常压力值外时，发出报警信号。

6.根据权利要求4所述的管形工件夹具的使用方法，其特征是具有以下步骤：

1)根据加工的管形工件的内径大小，选择与其匹配的夹头；

2)根据加工的管形工件的长度大小，选择与其匹配的外套管组合并连接固定；

3)将外套管与夹头、后端头、压簧、垫片、装的手柄的偏心凸轮座组装在一起成为一个完整的手动夹具，并将该夹具固定在工作台上；

4)取加工工件，一端固定在工作台上，另一端与组装好的夹具的夹头前阶梯段连接，并搬动手柄，使其与中心杆成90度垂直，即刻将工件夹紧，完成工件的加工前操作；

5)待管形工件加工操作完成，搬动手柄，使其与中心杆由相互90度垂直，回到0度平行状态，卸下工件，操作完成。

7.根据权利要求5所述的管形工件夹具的使用方法，其特征是具有以下步骤：

1)根据加工的管形工件的内径大小，选择与其匹配的夹头；

2)根据加工的管形工件的长度大小，选择与其匹配的外套管组合并连接固定；

3)将外套管与带压力传感器和压力显示器的夹头、后端头、压簧、垫片、带限位电机和开关的偏心凸轮座组装在一起成为一个完整的电动夹具，设定自控报警发生器的正常压力参数，并将该夹具固定在工作台上，接通限位电机电源；

4)取加工工件，一端固定在工作台上，另一端与组装好的夹具的夹头前阶梯段连接，并按动夹紧开关，使其与中心杆成90度垂直，即刻将工件夹紧，观察压力表的压力显示，是否保持设定的正确压力，完成工件的加工前操作，当发现压力显示不正常或自控报警信号发生器发出报警信号时，及时对夹具的组装进行调整，使其正常；

5)待管形工件加工操作完成，按动释放开关，使偏心凸头复位，释放中心杆，卸下工件，操作完成。