CN108869581B - 一种插销结构及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控转台技术领域，尤其是涉及一种插销结构及其设计方法。该插销结构，包括定位块和导向座；所述定位块具有中部通孔，还包括设置在所述中部通孔内的气缸，所述气缸能够带动所述定位块滑动设置在所述导向座内；所述定位块前侧面设置有定位凸起，所述定位凸起呈梯形体状。本发明提供的插销结构中通过气缸带动定位块滑动设置便于定位块对轮盘进行定位，且凸起设置为梯形的，有利于在定位凸台对定位轮盘刹车后，减小在加工工件时定位轮盘上的夹具的震动偏移。

Description

一种插销结构及其设计方法

技术领域

本发明涉及数控转台技术领域，尤其是涉及一种插销结构及其设计方法。

背景技术

数控转台是一种能够同时绕铅垂轴和水平轴旋转的机械工作台。传统的数控转台的插销结构在对定位轮盘进行定位刹车过程中，由于插销结构的定位部件的自身结构的缺陷，因此容易出现刹车故障。

现有的数控转台的插销结构中，存在插销移动的故障问题，且凸起不容易插接在定位轮盘内，在使用时容易产生刹车故障，造成使用不方便和影响产品合格率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种插销结构及其设计方法，以解决现有技术中存在插销移动的故障问题，且凸起不容易插接在定位轮盘内，造成使用不方便和影响产品合格率的技术问题。

本发明提供了一种插销结构，包括定位块和导向座；所述定位块具有中部通孔，还包括设置在所述中部通孔内的气缸，所述气缸能够带动所述定位块滑动设置在所述导向座内；所述定位块前侧面设置有定位凸起，所述定位凸起呈梯形体状。

本发明提供的插销结构中，所述气缸能够带动所述定位块滑动设置在所述导向座内，所述定位块前侧面设置有定位凸起，所述定位凸起呈梯形体状。通过气缸带动定位块滑动设置便于定位块对轮盘进行定位，且凸起设置为梯形的，有利于在定位凸台对定位轮盘刹车后，减小在加工工件时定位轮盘上的夹具的震动偏移。

所述中部通孔贯穿所述定位块的上表面和所述定位块的下表面。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括用于安装所述气缸的气缸安装座，所述气缸安装座包括水平支板和竖直支板；所述水平支板位于所述导向座内，所述竖直支板位于所述中部通孔内。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述定位块上设置有侧面通孔，所述气缸通过柱形连接件穿设于所述竖直支板后与所述侧面通孔连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导向座内设置有第一容腔，所述气缸安装座设置于所述第一容腔内；所述第一容腔内设置有第二容腔，所述气缸对应于所述第二容腔设置。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导向座上设置有弧形挡板，所述定位凸起对应于所述弧形挡板设置。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述定位块的左侧面和所述定位块的右侧面分别开设有油槽；所述油槽为网状结构。

所述网状结构包括横向槽部和竖向槽部，所述横向槽部与所述竖向槽部相互交错设置。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导向座的侧板上设置有侧孔，所述侧孔为半腰形。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述定位凸起的左侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角13°～18°；所述定位凸起的右侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角13°～18°。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述定位凸起的左侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角15°；所述定位凸起的右侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角15°。

所述定位块的左侧面与所述定位块的上表面之间所成的角为锐角，所述定位块的右侧面与所述定位块的上表面之间所成的角为锐角。

本发明还提供了一种所述的插销结构的设计方法，其中，所述凸起倾斜角的设计方法包括：

确定所述定位凸起能够承受的最大扭矩；

确定所述定位凸起能够承受的剪切强度；

确定所述定位凸起的上底与下底之间的距离；

确定所述定位凸起的上底的长度；

确定所述梯形定位凸起的的上表面与所述定位凸起的上表面之间的距离；

确定所述梯形定位凸起的倾斜角，其中，所述倾斜角为所述定位凸起的左侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角，所述定位凸起的右侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角与所述定位凸起的左侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角相等。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的插销结构中，所述气缸能够带动所述定位块滑动设置在所述导向座内，所述定位块前侧面设置有定位凸起，所述定位凸起呈梯形体状。通过气缸带动定位块滑动设置便于定位块对轮盘进行定位，且凸起设置为梯形的，有利于在定位凸台对定位轮盘刹车后，减小在加工工件时定位轮盘上的夹具的震动偏移。

本发明还提供了一种所述的插销结构的设计方法，其中，所述凸起倾斜角的设计方法包括：

确定定位凸起能够承受的最大扭矩；

确定定位凸起能够承受的剪切强度；

确定定位凸起的上底与下底之间的距离；

确定定位凸起的上底的长度；

确定梯形定位凸起的的上表面与定位凸起的上表面之间的距离；

确定梯形定位凸起的倾斜角，其中，倾斜角为定位凸起的左侧面与定位块的前后方向的中心线之间的夹角，定位凸起的右侧面与定位块的前后方向的中心线之间的夹角与定位凸起的左侧面与定位块的前后方向的中心线之间的夹角相等。

基于上述分析可知，该插销结构的设计方法有利于减小刹车时的故障率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的插销结构的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的插销结构中定位块的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的插销结构中定位块的另一视角的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的插销结构中定位块的变形结构示意图；

图5为本发明实施例提供的定位块设置在导向座内时的示意图；

图6为本发明实施例提供的插销结构中导向座的结构示意图。

图标：

10-定位块；11-定位凸起；13-中部通孔；15-前侧面；20-气缸；21-柱形连接件；22-阵列孔；33-侧面通孔；34-油槽；40-气缸安装座；41-水平支板；42-竖直支板；50-导向座；51-前挡板；52-侧板；53-弧形挡板；54-侧孔；55-第一容腔；56-第二容腔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

通常在此处附图中描述和显示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。

基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元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发明的限制。此外，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。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发明中的具体含义。

实施例一

参见图1至图6所示，本发明实施例一提供了一种插销结构包括定位块10和导向座50；所述定位块10具有中部通孔13，还包括设置在所述中部通孔13内的气缸20，所述气缸20能够带动所述定位块10滑动设置在所述导向座50内；所述定位块10前侧面15设置有定位凸起11，所述定位凸起11呈梯形体状。

本发明提供的插销结构中，所述气缸20能够带动所述定位块10滑动设置在所述导向座50内，所述定位块10前侧面15设置有定位凸起11，所述定位凸起11呈梯形体状。通过气缸20带动定位块10滑动设置便于定位块10对轮盘进行定位，且凸起设置为梯形的，有利于在定位凸台对定位轮盘刹车后，减小在加工工件时定位轮盘上的夹具的震动偏移。

所述中部通孔13贯穿所述定位块10的上表面和所述定位块10的下表面。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括用于安装所述气缸20的气缸安装座40，所述气缸安装座40包括水平支板41和竖直支板42；所述水平支板41位于所述导向座50内，所述竖直支板42位于所述中部通孔13内。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述定位块10上设置有侧面通孔33，所述气缸20通过柱形连接件21穿设于所述竖直支板42后与所述侧面通孔33连接。竖直挡板42上设置有通孔，气缸20上对应于竖直挡板42设置有与所述通孔匹配的凸起。侧面通孔33为阶梯孔。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导向座50内设置有第一容腔55，所述气缸安装座40设置于所述第一容腔55内；所述第一容腔55内设置有第二容腔56，所述气缸20对应于所述第二容腔56设置。气缸20设置在第二容腔56的上方，便于气缸20移动从而带动定位块10移动。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导向座50上设置有弧形挡板53，所述定位凸起11对应于所述弧形挡板53设置。导向座50的另一端为前挡板51，弧形挡板53正对于前挡板51设置。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述定位块10的左侧面和所述定位块10的右侧面分别开设有油槽34；所述油槽34为网状结构。

所述网状结构包括横向槽部和竖向槽部，所述横向槽部与所述竖向槽部相互交错设置。通过设置油槽34为网状结构，这样当在网状结构的槽内，涂抹油脂后，可以更好的保存油脂。

具体而言，多条横向槽部相互平行间隔设置，多条竖向槽部相互平行间隔设置。

定位块10的左侧面和右侧面与导向座50的导向槽的槽壁相接触。定位块10的前后方向与导向座50的导向槽的长度延伸方向相一致；定位凸起11用于对数控转台的定位轮盘进行刹车，即定位凸起11能够输出轴相接触，起到刹车作用。定位块10与定位凸起11相连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述导向座50的侧板52上设置有侧孔54，所述侧孔54为半腰形。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述定位凸起11的左侧面与所述定位块10的前后方向的中心线之间的夹角13°～18°；所述定位凸起11的右侧面与所述定位块10的前后方向的中心线之间的夹角13°～18°。动力传递结构紧凑，定位稳定，整体刚度提升，耐用等特点、震动偏移量的大小。

该实施例可选的方案中，定位凸起11与定位块10为一体结构。

该实施例可选的方案中，定位凸起11的上表面与定位块10的上表面相齐平；定位凸起11的上表面与定位凸起11的下表面之间的距离小于定位块10的上表面与定位块10的下表面之间的距离。

具体而言，定位块10的上表面与下表面均为平面，且相互平行；定位块10的前侧面15与后侧面均为平面，且相互平行。定位凸起11在定位块10的左右方向的中部。定位凸起11的上表面与定位凸起11的下表面均为平面，且相互平行。

定位凸起11的左侧面及右侧面在设定平面内的投影即为梯形两条斜边。该梯形为等腰梯形；定位块10的前后方向的中心线即为该等腰梯形的上底的垂直平分线。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述定位凸起11的左侧面与所述定位块10的前后方向的中心线之间的夹角15°；所述定位凸起11的右侧面与所述定位块10的前后方向的中心线之间的夹角15°。

所述定位块10的左侧面与所述定位块10的上表面之间所成的角为锐角，所述定位块10的右侧面与所述定位块10的上表面之间所成的角为锐角。

本发明实施例一还提供了一种插销结构的设计方法，该设计方法包括以下步骤：

步骤a、确定定位凸起11能够承受的最大扭矩；

其中，最大扭矩的计算公式为：P为数控五轴的电机的功率，单位是kW，n是数控五轴的电机的转速，单位是转/分，r/min；扭矩单位为Nm。

步骤b、确定定位凸起11能够承受的剪切强度；

其中，剪切强度的计算公式为：A为定位凸起1111的平均横截面面积，F_Q为剪力，τ为切应力，[τ]为许用切应力，定位凸起1111的横截面与定位凸起11的上表面相垂直，且定位凸起11的投影，即梯形的上底与定位凸起11的横截面相平行。

步骤c、确定定位凸起11的上底与下底之间的距离h，即定位凸起11的长度h，也即梯形的高h；

梯形的高h的计算公式为：h＝0.1L，其中L表示定位块10的左右侧面之间的距离，即定位块10的宽度L。

步骤d、确定定位凸起11的上底的长度，即定位凸起11的宽度l，也即梯形的上底的长度l。

梯形的上底的长度l的计算公式为：l＝0.09L。

步骤e、确定梯形定位凸起11的上表面与定位凸起11的上表面之间的距离，即定位凸起11的厚度b。

定位凸起11的厚度b的计算公式为：b＝0.9B，其中，B表示定位凸起11所***的定位轮盘的厚度。

步骤f、确定梯形定位凸起11的倾斜角α，该倾斜角也即为梯形的腰与梯形的下底之间所成的角，其中，倾斜角为定位凸起11的左侧面与定位块10的前后方向的中心线之间的夹角，定位凸起11的右侧面与定位块10的前后方向的中心线之间的夹角与定位凸起11的左侧面与定位块10的前后方向的中心线之间的夹角相等。

震动偏移量指的是定位块10上的定位凸起11***定位轮盘的卡槽后，在刀具对工件加工时，工件的震动偏移量。

震动偏移量的大小受定位凸起11的长度h、定位凸起11的宽度l、定位凸起11的厚度b的影响，并且震动偏移量的大小的影响因素还有定位凸起11的倾斜角α，在定位凸起11的长度h、宽度l、厚度b一定的情况下，震动偏移量与定位凸起11的倾斜角之间满足公式：

1000δ＝3.2α²+84α+c

其中，δ为震动偏移量，α为定位凸起11的倾斜角，c为常数。

在稳定性测试中：

定位凸起11的稳定性测试，δ(震动偏移量)与α(倾斜角)的相关性试验测试表一至表三所示：

表一、α(倾斜角)为1°时的δ(震动偏移量)值：

表二、α(倾斜角)为15°时的δ(震动偏移量)值：

表三、α(倾斜角)为20°时的δ(震动偏移量)值：

综上理论结合实验数据的结果，取α值为13°～18°，优选为15°。

需要说明的是，表一至表三中，卡槽指的是定位轮盘的卡槽，定位凸起11***卡槽实现刹车定位。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (4)

1.一种插销结构，其特征在于，包括定位块和导向座；

所述定位块具有中部通孔，还包括设置在所述中部通孔内的气缸，所述气缸能够带动所述定位块滑动设置在所述导向座内；

所述定位块前侧面设置有定位凸起，所述定位凸起呈梯形体状；

还包括用于安装所述气缸的气缸安装座，所述气缸安装座包括水平支板和竖直支板；所述水平支板位于所述导向座内，所述竖直支板位于所述中部通孔内；

所述导向座内设置有第一容腔，所述气缸安装座设置于所述第一容腔内；所述第一容腔内设置有第二容腔，所述气缸对应于所述第二容腔设置；

所述定位凸起的左侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角13°～18°；所述定位凸起的右侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角13°～18°；

所述导向座上设置有弧形挡板，所述定位凸起对应于所述弧形挡板设置；

所述定位块的左侧面和所述定位块的右侧面分别开设有油槽；所述油槽为网状结构；

所述导向座的侧板上设置有侧孔，所述侧孔为半腰形。

2.根据权利要求1所述的插销结构，其特征在于，所述定位块上设置有侧面通孔，所述气缸通过柱形连接件穿设于所述竖直支板后与所述侧面通孔连接。

3.根据权利要求1所述的插销结构，其特征在于，所述定位凸起的左侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角15°；所述定位凸起的右侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角15°。

4.一种如权利要求1-3中任一项所述的插销结构的设计方法，其特征在于，所述凸起倾斜角的设计方法包括：

确定所述定位凸起能够承受的最大扭矩；

确定所述定位凸起能够承受的剪切强度；

确定所述定位凸起的上底与下底之间的距离；

确定所述定位凸起的上底的长度；

确定所述梯形定位凸起的的上表面与所述定位凸起的上表面之间的距离；

确定所述梯形定位凸起的倾斜角，其中，所述倾斜角为所述定位凸起的左侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角，所述定位凸起的右侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角与所述定位凸起的左侧面与所述定位块的前后方向的中心线之间的夹角相等。