CN202498383U - 一种快速定位卡盘及夹具 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种快速定位卡盘，包括上盖和底座，上盖和底座相连构成内腔，内腔设有弹簧座、弹簧、滑动芯子以及钢球；弹簧设于弹簧座和滑动芯子之间；滑动芯子、弹簧座与上盖形成便于钢球滚动的滑动轨道。相应地，本实用新型还公开了一种快速定位夹具，包括锁紧部件、被锁紧部件，以及用于驱动夹具锁紧和/或解锁的增压机构；锁紧部件包括快速定位卡盘；被锁紧部件包括被加工工件、托板和拉钉，托板通过拉钉锁紧在快速定位卡盘之上。采用本实用新型，结构简单，实现小于0.002mm的重复定位精度，工件与夹具的离线安装，节省工件及夹具的更换时间，提高生产效率，实现自动化生产方式及高效的管理模式。

Description

一种快速定位卡盘及夹具
技术领域
本实用新型涉及机械加工机床工具领域，特别涉及一种快速定位卡盘及夹具。
背景技术
传统的机械加工过程，夹具及工件的更换是通过停止机床、依靠技术工人找正取数来实现，从而需要花费大量的时间。同时，夹具及工件在加工过程中的经常互换，对夹具带有很大的磨损，从而导致重复定位难度大、精度低等问题。欧美等西方国家及日本业界早已认识到这种生产方式的不足，如瑞士EROWA公司的ITS、MTS、UPC***就是很好的解决方案，但国内在该领域没有行之有效***的解决方案，尤其重切削加工领域的夹具及工件的快速更换更几乎是空白。国内采用传统夹具及工件装夹更换的缺点是效率低下、精度差、工人依赖性强、难于实现自动化、不便于管理。而国外产品价格昂贵、服务及配套设施难于跟上。
发明内容
本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种快速定位卡盘及夹具，结构简单，实现小于0.002mm的重复定位精度，工件与夹具的离线安装，节省工件及夹具的更换时间，提高生产效率，实现自动化生产方式及高效的管理模式。
为达到上述技术效果，本实用新型实施例提供了一种快速定位卡盘，包括上盖和底座，所述上盖和所述底座相连构成内腔，所述内腔设有弹簧座、弹簧、滑动芯子以及钢球；
所述弹簧设于所述弹簧座和所述滑动芯子之间；
所述滑动芯子、所述弹簧座与所述上盖形成便于所述钢球滚动的滑动轨道。
作为上述方案的改进，所述快速定位卡盘还设有用于锁紧的第一接口和用于解锁的第二接口；
所述第一接口与所述弹簧座、所述底座形成锁紧通道；
所述第二接口与所述滑动芯子、所述上盖形成解锁通道。
作为上述方案的改进，所述内腔设有至少2个钢球；
所述钢球的直径为10～18mm。
作为上述方案的改进，所述弹簧为环形弹簧或碟形弹簧。
作为上述方案的改进，所述滑动芯子与所述钢球接触的内表面设有内锥面。
作为上述方案的改进，所述快速定位卡盘中央之处设有锁紧销，所述锁紧销通过拉钉与所述上盖相连；
所述拉钉与所述钢球接触的表面设有外锥面；
所述拉钉包括定位拉钉、削边拉钉和夹紧拉钉。
作为上述方案的改进，所述快速定位卡盘还设有用于锁紧所述卡盘于工作台之上的环形压板；
所述环形压板与所述卡盘的底座相连。
相应地，为达到上述技术效果，本实用新型实施例提供了一种快速定位夹具，包括锁紧部件、被锁紧部件，以及用于驱动所述夹具锁紧和/或解锁的增压机构；
所述锁紧部件包括前面所述的快速定位卡盘；
所述被锁紧部件包括被加工工件、托板和拉钉，所述托板通过所述拉钉锁紧在所述快速定位卡盘之上；
所述增压机构为气动增压机构或液压动增压机构。
作为上述方案的改进，所述增压机构分别与所述卡盘的用于锁紧的第一接口和用于解锁的第二接口相连。
作为上述方案的改进，所述被加工工件和所述拉钉分别与所述托板连接；
所述被加工工件和所述拉钉分别设于所述托板的上下两侧。
实施本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型一种快速定位卡盘及夹具，结构简单，其内载弹簧锁紧，无须外部动力即可平稳维持强大的锁紧力，自身便可构成机械锁紧***。这可以保证卡盘在何时何地均可使用，应用范围广，可操作性强。进一步，卡盘还设有气动或液动增压机构，其产生的气压或液压通过锁紧通道完成进一步的锁紧动作，或通过解锁通道完成解锁动作，这可以保证当卡盘的弹簧压力不够时，仍可保持被加工工件的稳定，以及方便快捷地解锁。
其次，本实用新型设有无钢球隔离圈的滑动轨道，钢球可在球槽中***，减少摩擦；球槽的锥形接触区域可以消除集中荷载，并减少故障的发生几率；钢球在球槽中呈三点载荷分布，钢球的载荷间距相等，可以优化受力分布；并且，采用大直径的钢球，提供更大的强度，载荷分布均匀。
再次，本实用新型设有的锁紧销，其锥形自我引导外形，可实现自我引导和自找正的功能，保证锁紧销的安装更容易，在***和取出时不必完全对正。
总之，本实用新型可实现小于0.002mm的重复定位精度，工件与夹具的离线安装，节省工件及夹具的更换时间，省去了机床停机时间从而提高生产效率，实现自动化生产方式及高效的管理模式。
附图说明
图1为本实用新型一种快速定位卡盘的结构示意图；
图2为本实用新型一种快速定位卡盘的径向剖视图；
图3为图2所示本实用新型一种快速定位卡盘的俯视图；
图4为本实用新型一种快速定位卡盘的锁紧通道的示意图；
图5为本实用新型一种快速定位卡盘的解锁通道的示意图；
图6为本实用新型一种快速定位卡盘的又一结构示意图；
图7为本实用新型一种快速定位夹具的锁紧部件的结构示意图；
图8为本实用新型一种快速定位夹具的锁紧部件的又一结构示意图；
图9为本实用新型一种快速定位夹具的被锁紧部件的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
结合图1、图2、图3、图4、图5和图6、本实用新型实施例提供了一种快速定位卡盘1，包括上盖11和底座12，所述上盖11和所述底座12相连构成内腔，所述内腔设有弹簧座13、弹簧14、滑动芯子15以及钢球16；
所述弹簧14设于所述弹簧座13和所述滑动芯子15之间；
所述滑动芯子15、所述弹簧座13与所述上盖11形成便于所述钢球滚动的滑动轨道。
本实用新型滑动轨道无钢球隔离圈，钢球在滑动轨道与滑动芯子15、弹簧座13、上盖11形成的球槽中***，减少摩擦。
优选地，弹簧14采用强力弹簧。
所述快速定位卡盘1还设有用于锁紧的第一接口17和用于解锁的第二接口18；
所述第一接口17与所述弹簧座13、所述底座12形成锁紧通道；
所述第二接口18与所述滑动芯子15、所述上盖11形成解锁通道。
第一接口17、第二接口18分别与增压机构相连，其产生的气压通过锁紧通道完成锁紧动作，通过解锁通道完成解锁动作。所述增压机构为气动增压机构或液动增压机构。增压机构可以保证当卡盘1的弹簧压力不够时，仍可保持被加工工件41的稳定。
一般来说，快速定位卡盘1采用气动增压机构，但当重型切削之时，则需采用液动增压机构，用压强更大的液压来代替气压。
所述内腔设有至少2个钢球16；
优选地，所述内腔设有至少6～12个钢球16；
更佳地，所述内腔设有至少8个钢球16。
需要说明的是，多个钢球16在滑动轨道中呈圆周方向分布。优选地，多个钢球16在滑动轨道中呈圆周方向均匀分布。
所述钢球16的直径为10～18mm。
优选地，所述钢球16的直径为12～16mm；
更佳地，所述钢球16的直径为14mm。
本实用新型采用大直径的钢球，尤其是直径为14mm的钢球，可以提供更大的强度，其载荷分布也更均匀。
所述弹簧14为环形弹簧或碟形弹簧。
本实用新型快速定位卡盘1内载弹簧锁紧，无须外部动力即可平稳维持强大的锁紧力，自身便可构成机械锁紧***。这可以保证卡盘在何时何地均可使用，应用范围广，可操作性强。
一般来说，快速定位卡盘1采用环形弹簧，但当重型切削之时，则需采用弹力更大的碟形弹簧来代替环形弹簧。
图2所示的快速定位卡盘的弹簧14为采用环形弹簧，而图6所示的快速定位卡盘，其弹簧14为采用碟形弹簧。
所述滑动芯子15与所述钢球16接触的内表面设有内锥面。
所述快速定位卡盘1中央之处设有锁紧销19，所述锁紧销19通过拉钉20与所述上盖11相连，锁紧销19设有锥形自引导外形，可以使重型夹具的安装更为容易。此外，锁紧销19特别的结构设计使其在***和取出时完全对正，操作简单方便，能有效提高操作人员的工作效率。
所述拉钉20与所述钢球16接触的表面设有外锥面；
所述拉钉20包括定位拉钉、削边拉钉和夹紧拉钉。
滑动芯子15与钢球16接触的内表面设有内锥面，拉钉20与钢球16接触的表面设有外锥面，内锥面和外锥面形成的锥形接触区域构成形状与钢球相匹配的球槽，进一步减少钢球在球槽中***生产的摩擦，并可以消除集中荷载，并减少故障的发生几率。
再次，钢球在卡盘1中呈三点载荷分布，分别是钢球与滑动芯子15的内锥面接触产生的载荷，与拉钉20的外锥面接触产生的载荷，以及与上盖11的下表面接触产生的载荷。钢球的载荷间距相等，可以优化受力分布。
所述快速定位卡盘1还设有用于锁紧所述卡盘于工作台之上的环形压板21；
所述环形压板21与所述卡盘的底座12相连。
本实用新型快速定位卡盘1工作原理如下：
一、锁紧动作过程说明：
由于弹簧14设于弹簧座13和滑动芯子15之间，滑动芯子15在弹簧14自身弹簧力的作用下产生向上的轴向移动。滑动芯子15和钢球16接触的内表面为内锥面，滑动芯子15向上的轴向移动通过内锥面推动钢球16的径向位移。同时，钢球16的另外一侧则与拉钉20(包括定位拉钉、削边拉钉、夹紧拉钉)的外锥面作用。多个钢球16呈圆周方向的共同作用，使拉钉20产生平衡向下的拉力。因此，托板通过两个或多个拉钉的共同作用锁紧在快速定位卡盘1的上表面。
结合图4，当弹簧压力不够，不足以保证加工工件的稳定之时，可通过增压机构来加强滑动芯子15对钢球16的压力。一般采用气动增压机构，气动增压机构连接第一接口17，其产生的气压通过第一接口17与弹簧座13、底座12形成的锁紧通道(气压流动方向如图4中箭头的流向)，来加强滑动芯子15对钢球16的压力，从而增大卡盘1对托板的锁紧力。
二、解锁动作过程说明：
结合图5，将第二接口18与增压机构连接，一般采用气动增压机构。其产生的气压通过第二接口18与滑动芯子15、上盖11形成解锁通道(气压流动方向如图5中箭头的流向)。当气压大于弹簧的压力时，滑动芯子15受力向下运动，此时钢球16恢复自由状态，拉钉20可自由出入卡盘1。在此解锁状态下，操作人员可完成托板取出和装入的快速换装。
相应地，结合图1～9，本实用新型实施例提供了一种快速定位夹具，包括锁紧部件2、被锁紧部件4，以及用于驱动所述夹具锁紧和/或解锁的增压机构；
其中，所述锁紧部件2包括快速定位卡盘1，卡盘1包括上盖11和底座12，所述上盖11和所述底座12相连构成内腔，所述内腔设有弹簧座13、弹簧14、滑动芯子15以及钢球16；
所述弹簧14设于所述弹簧座13和所述滑动芯子15之间；
所述滑动芯子15、所述弹簧座13与所述上盖11形成便于所述钢球滚动的滑动轨道。
本实用新型滑动轨道无钢球隔离圈，钢球在滑动轨道与滑动芯子15、弹簧座13、上盖11形成的球槽中***，减少摩擦。
优选地，弹簧14采用强力弹簧。
所述快速定位卡盘1还设有用于锁紧的第一接口17和用于解锁的第二接口18；
所述第一接口17与所述弹簧座13、所述底座12形成锁紧通道；
所述第二接口18与所述滑动芯子15、所述上盖11形成解锁通道。
第一接口17、第二接口18分别与增压机构相连，其产生的气压通过锁紧通道完成锁紧动作，通过解锁通道完成解锁动作。所述增压机构为气动增压机构或液动增压机构。增压机构可以保证当卡盘1的弹簧压力不够时，仍可保持被加工工件41的稳定。
一般来说，快速定位卡盘1可以采用但不限定于气动增压机构，但当重型切削之时，则需采用液动增压机构，用压强更大的液压来代替气压。
所述内腔设有至少2个钢球16；
优选地，所述内腔设有至少6～12个钢球16；
结合图7和图8，上述组件构成一个基本的锁紧单元，即快速定位卡盘1。卡盘的底座12被环形压板21锁在工作台3上，而工作台上的两个或多个卡盘1形成的卡盘阵构成整个锁紧部分，即为锁紧部件2。
如图7所示的快速定位夹具的锁紧部件，它由多个卡盘1组成卡盘阵，其卡盘1的底座12被环形压板21锁在工作台3上。而图8所示的快速定位夹具的锁紧部件，它同样由多个卡盘1组成卡盘阵，但是其卡盘1合成为中心距固定的基板，可以提高安装强度。
需要说明的是，图8所示的锁紧部件可以根据用户的具体需求而进行相应调整。
如图9所示，所述被锁紧部件4包括被加工工件41、托板42和拉钉43，所述托板42通过所述拉钉43锁紧在所述快速定位卡盘1之上。
优选地，被锁紧部件4设有至少两个拉钉43；
更佳地，被锁紧部件4设有四个拉钉43。
所述增压机构为气动增压机构或液动增压机构。增压机构可以保证当卡盘1的弹簧压力不够时，仍可保持被加工工件41的稳定。
一般来说，快速定位夹具采用气动增压机构，但当重型切削之时，则需采用液动增压机构，用压强更大的液压来代替气压。
所述增压机构分别与所述卡盘的用于锁紧的第一接口17和用于解锁的第二接口18相连。
所述被加工工件41和所述拉钉43分别与所述托板42连接；所述被加工工件41和所述拉钉43分别设于所述托板42的上下两侧。
需要说明的是，所述被加工工件41和所述拉钉43分别被锁在所述托板42的上下两侧。
本实用新型快速定位夹具的定位原理如下：
被锁紧部件4中的托板42通过两个或多个拉钉的共同作用锁紧在快速定位卡盘1的上表面。通过内载弹簧锁紧，无须外部动力即可平稳维持强大的锁紧力，自身便可构成机械锁紧***。当弹簧压力不够，不足以保证加工工件的稳定之时，可通过增压机构来加强卡盘1对托板42的锁紧力。一般采用气动增压机构，气动增压机构连接卡盘1的第一接口17，其产生的气压通过锁紧通道，来加强滑动芯子15对钢球16的压力，从而增大卡盘1对托板42的锁紧力。由此，被加工工件41可固定于一处，实现小于0.002mm的重复定位精度，
当需要解锁时，将卡盘的第二接口18与增压机构连接，一般采用气动增压机构。其产生的气压通过解锁通道。当气压大于弹簧的压力时，卡盘1的滑动芯子15受力向下运动，此时钢球16恢复自由状态，拉钉20可自由出入卡盘1。故托板42与卡盘1也松离。在此解锁状态下，操作人员可完成托板42取出和装入的快速换装。
综上所述，本实用新型一种快速定位卡盘及夹具，结构简单，实现小于0.002mm的重复定位精度，工件与夹具的离线安装，节省工件及夹具的更换时间，省去了机床停机时间从而提高生产效率，实现自动化生产方式及高效的管理模式。本实用新型可广泛应用于铣削、装配、焊接、注塑、磨削、测量等场合。
以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种快速定位卡盘，其特征在于，包括上盖和底座，所述上盖和所述底座相连构成内腔，所述内腔设有弹簧座、弹簧、滑动芯子以及钢球；
所述弹簧设于所述弹簧座和所述滑动芯子之间；
所述滑动芯子、所述弹簧座与所述上盖形成便于所述钢球滚动的滑动轨道。
2.如权利要求1所述的快速定位卡盘，其特征在于，所述快速定位卡盘还设有用于锁紧的第一接口和用于解锁的第二接口；
所述第一接口与所述弹簧座、所述底座形成锁紧通道；
所述第二接口与所述滑动芯子、所述上盖形成解锁通道。
3.如权利要求1所述的快速定位卡盘，其特征在于，所述内腔设有至少2个钢球；
所述钢球的直径为10～18mm。
4.如权利要求1所述的快速定位卡盘，其特征在于，所述弹簧为环形弹簧或碟形弹簧。
5.如权利要求1所述的快速定位卡盘，其特征在于，所述滑动芯子与所述钢球接触的内表面设有内锥面。
6.如权利要求1所述的快速定位卡盘，其特征在于，所述快速定位卡盘中央之处设有锁紧销，所述锁紧销通过拉钉与所述上盖相连；
所述拉钉与所述钢球接触的表面设有外锥面；
所述拉钉包括定位拉钉、削边拉钉和夹紧拉钉。
7.如权利要求1所述的快速定位卡盘，其特征在于，所述快速定位卡盘还设有用于锁紧所述卡盘于工作台之上的环形压板；
所述环形压板与所述卡盘的底座相连。
8.一种快速定位夹具，其特征在于，包括锁紧部件、被锁紧部件，以及用于驱动所述夹具锁紧和/或解锁的增压机构；
所述锁紧部件包括如权利要求1～7任一项所述的快速定位卡盘；
所述被锁紧部件包括被加工工件、托板和拉钉，所述托板通过所述拉钉锁紧在所述快速定位卡盘之上；
所述增压机构为气动增压机构或液压动增压机构。
9.如权利要求8所述的快速定位夹具，其特征在于，所述增压机构分别与所述卡盘的用于锁紧的第一接口和用于解锁的第二接口相连。
10.如权利要求8所述的快速定位夹具，其特征在于，所述被加工工件和所述拉钉分别与所述托板连接；
所述被加工工件和所述拉钉分别设于所述托板的上下两侧。
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