CN205380485U - 一种批量加工轴类工件的柔性夹具 - Google Patents

Abstract

一种批量加工轴类工件的柔性夹具，由夹具底板、转位***、定心定位夹紧机构、辅助支承机构及浮动装置构成；使用时，定心定位夹紧机构与浮动定位装置配合后能同时限制多个被加工工件的五个自由度、辅助支承机构对工件上待加工区域进行辅助支承。在立式加工中心设备上，通过本夹具批量安装10件直径为Ф10mm-Ф30mm、长度为100-800mm的细长轴类工件，实现铣、钻、扩、铰、镗等工艺过程。优点：1.通过更换部分机械工件，可实现安装工件数量的增减、工件直径的范围扩大、工件长度的范围扩大。2.在相对成本比较低的立式加工中心上，夹具上增加2个伺服电机，实现细长轴类工件的大批量加工。

Description

一种批量加工轴类工件的柔性夹具

技术领域

本实用新型涉及细长轴类工件的夹具设计领域。

背景技术

细长轴类工件是常用工件，在外圆加工后，其上有平面、曲面、直孔、锥孔、销孔等需要加工。工艺方案主要有两种：1.更多采用工序分散原则，每工序均设计有专用夹具，在通用设备上进行加工，综合成本高、效率低。2.采用工序集中原则，在车铣复合加工中心上进行加工，投入成本高，质量不好保证，综合效率低。

发明内容

本实用新型提供一种批量加工轴类工件的柔性夹具，在保证加工质量的前提下，综合提高加工效率、降低加工成本。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：一种批量加工轴类工件的柔性夹具，包括夹具底板，夹具底板的左板面上设有左支架，左支架的顶部上设有多个间隔排列的轴承孔，每个轴承孔内均设有左滑动轴承，左滑动轴承的腔内设有定心定位夹紧机构，左支架外侧面上设有转位***，转位***能同时驱动多个定心定位夹紧机构；夹具底板的右板面上设有直线导轨，直线导轨上设有间隔布置的辅助支承机构和右支架，辅助支承机构位于定心定位夹紧机构和右支架之间，辅助支承机构和右支架能朝定心定位夹紧机构方向滑动，其中辅助支承机构通过滚珠丝杆及电机进行驱动、右支架与夹具底板通过可拆卸方式进行连接；右支架的顶部上设有多个间隔排列的轴承孔，每个轴承孔内均设有右滑动轴承，右滑动轴承的腔内设有浮动定位装置，浮动定位装置与定心定位夹紧机构相对应设置；使用时，定心定位夹紧机构与浮动定位装置配合后能同时限制被加工工件的五个自由度、辅助支承机构对工件上待加工区域进行辅助支承。

对上述技术方案进一步的限定，所述每个定心定位夹紧机构的结构均相同，包括旋转套，旋转套装配于左滑动轴承的腔内，旋转套上从头部至尾部依次外套有内止推轴承、外止推轴承、从动齿轮及锁紧螺母，内止推轴承和外止推轴承分别位于轴承孔的两端处，其中内止推轴承和外止推轴承与旋转套采用过盈配合方式连接、从动齿轮与旋转套采用键连接结构连接、锁紧螺母与旋转套尾部采用螺纹结构连接；旋转套的头部内设有弹簧卡头、尾端上设有液压缸，液压缸带动弹簧卡头对工件的端部进行夹紧/松开。此结构的优点是：通过更换定心定位夹紧机构中的弹簧卡头与旋转套，可定位夹紧不同直径的细长轴；内止推轴承、外止推轴承和滑动轴承的应用是减少摩擦，便于此机构的转位及位置准确；键连接结构是传递从动齿轮的转位到整个定心定位夹紧机构上；锁紧螺母与旋转套尾部采用螺纹结构连接是调整轴向间隙的，即保证整个机构转位自如又避免机构的轴向窜动；尾端上设有液压缸，液压缸带动弹簧卡头对工件的端部进行夹紧/松开,是提高柔性夹具的自动化程度，减少工人的劳动强度，减少装夹时间。

对上述技术方案进一步的限定，所述浮动定位装置包括浮动套筒，浮动套筒装配于右滑动轴承的腔内，浮动套筒的头部上外套有回位弹簧、尾部上设有锁紧螺母，锁紧螺母与浮动套筒的尾部采用螺纹结构连接。此结构的优点：由于零件端部需有8mm的长度放入到弹簧卡头内进行定心定位并夹紧，在浮动套筒轴向滑移时回位弹簧可压缩10mm以上，可方便零件整个放入到定心定位夹紧机构，同时回位弹簧的弹力可保证零件端面与弹簧卡头内的内定位面完全接触；浮动套筒头部内孔是45度锥面，可适用不同直径零件的右端的45度外倒角。锁紧螺母与浮动套筒的尾部采用螺纹结构连接可微调回位弹簧的压缩量，保证夹紧时有固定的弹力。

对上述技术方案进一步的限定，所述转位***包括对称设置的齿条左支架和齿条右支架，齿条左支架和齿条右支架装配于左支架的外侧面上，齿条的两端分别置于在齿条左支架和齿条右支架上，齿条的顶面与多个定心定位夹紧机构中的从动齿轮啮合，左支架的外侧面上设有驱动齿轮，齿条的底面与驱动齿轮啮合，驱动齿轮通过驱动电机带动齿条作直线往复运动。此结构的优点：齿条左支架和齿条右支架内有调整结构，便于齿条位置的找正，调整结构在本领域为公知的技术；齿条与从动齿轮位置确定后，可再通过调整机构调整驱动齿轮位置；驱动齿轮通过驱动电机带动齿条作直线往复运动，齿条再带动从动齿轮作回转运动，这样伺服驱动电机的回转角度就转化为定心定位夹紧机构的转位角度，但此机构有个限制，其旋转范围是-180°≤θ≤180°。另外齿条也可更换为同步齿形带。

对上述技术方案进一步的限定，所述辅助支承机构包括能装配于直线导轨上的浮动支撑架，浮动支撑架通过其上的内螺纹孔与滚珠丝杠连接，浮动支撑架的顶面上设有多个间隔分布的举升液压缸，举升液压缸的举升端上设有浮动块，浮动块的支承面上设有V型的浮动槽。此结构的优点：浮动支撑架通过其上的内螺纹孔与滚珠丝杠连接，这样V型的浮动块可根据零件加工区域的不同，随时进行位置调整，提高装夹的刚度，减少变形，提高加工质量，如图9所示；举升液压缸保证V型的浮动块上下移动，上移到位并坚固，提供可靠的辅助支承力；采用V型是适用不同直径的零件，同时浮动V形也实现过定位，提高了装夹的刚度。

对上述技术方案进一步的改进，所述浮动块的一侧面上设有与浮动槽相通的冷却液孔。优点：为避免铁屑粘结在V型浮动槽上导致V形辅助定位不准，内有冷却液孔，可通冷却液带走铁屑。

有益效果：1.提高了加工质量，通过可移动的辅助支承机构，提高工件上被加工部位的刚度。2.批量装夹，减少立式加工中心的换刀时间，减少机加工时间，提高了加工效率。3.柔性夹具，可适用于不同品种的细长轴工件，减少了夹具投入、机床投入、人工投入、对工人的技术水平要求最低，综合成本最低。

附图说明

图1是本实用新型的主视图。

图2是图1是的左视图。

图3是图1的俯视图。

图4是本实用新型的立体图。

图5是本实用新型中的定心定位夹紧机构结构示意图。

图6是本实用新型中的定心定位夹紧机构立体图。

图7是本实用新型中的辅助支承机构结构示意图。

图8是本实用新型中的辅助支承机构立体图。

图9是本实用新型的使用状态图。

具体实施方式

如图1、图2、图3和图4所示，一种批量加工轴类工件的柔性夹具，包括夹具底板1，左支架2通过螺栓固定在夹具底板1的左板面上，左支架2的顶部上设有多个间隔排列的轴承孔，每个轴承孔内均设有左滑动轴承3，左滑动轴承3的腔内设有定心定位夹紧机构4，左支架2丝袜外侧面上设有转位***5，转位***5能同时驱动多个定心定位夹紧机构4；直线导轨6通过沉头螺栓固定在夹具底板1的右板面上，直线导轨6上设有间隔布置的辅助支承机构7和右支架8，辅助支承机构7位于定心定位夹紧机构4和右支架8之间，辅助支承机构7和右支架8能朝定心定位夹紧机构4方向滑动，滚珠丝杆9及电机10设置在两直线导轨6之间、且固定在夹具底板1上，其中辅助支承机构7通过滚珠丝杆9及电机10进行驱动、右支架8与夹具底板1通过固定螺钉11进行连接；右支架8的顶部上设有多个间隔排列的轴承孔，每个轴承孔内均设有右滑动轴承12，右滑动轴承12的腔内设有浮动定位装置13，浮动定位装置13与定心定位夹紧机构4相对应设置；使用时，定心定位夹紧机构4与浮动定位装置13配合后能同时限制被加工工件14的五个自由度、辅助支承机构7对工件14上待加工区域进行辅助支承。

如图5和图6所示，所述每个定心定位夹紧机构4的结构均相同，包括旋转套41，旋转套41装配于左滑动轴承2的腔内，旋转套41上从头部至尾部依次外套有内止推轴承42、外止推轴承43、从动齿轮44及第一锁紧螺母45，内止推轴承42和外止推轴承43分别位于轴承孔的两端处，即旋转套41头部上的限位台肩与左支架2内侧面之间设有内止推轴承42、从动齿轮44与左支架2外侧面之间设有外止推轴承43，其中内止推轴承42和外止推轴承43与旋转套41采用过盈配合方式连接、从动齿轮44与旋转套41采用键连接结构连接、第一锁紧螺母45与旋转套尾部41采用螺纹结构连接；旋转套41的头部内设有弹簧卡头46、尾端上设有液压缸47，液压缸74带动弹簧卡头46对工件14的端部进行夹紧/松开，即液压缸47内活塞杆与弹簧卡头46的尾端通过螺栓连接。所述浮动定位装置13包括浮动套筒131，浮动套筒131装配于右滑动轴承12的腔内，浮动套筒131的头部上外套有回位弹簧132，即回位弹簧132装配于浮动套筒131头部上的限位台肩与右支架8之间、尾部上设有第二锁紧螺母133，第二锁紧螺母133与浮动套筒131的尾部采用螺纹结构连接。

如图1和图2所示，所述转位***5包括对称设置的齿条左支架51和齿条右支架52，齿条左支架51和齿条右支架52装配于左支架2的外侧面上，齿条53的两端分别置于在齿条左支架51和齿条右支架52上，齿条53的顶面与多个定心定位夹紧机构4中的从动齿轮44啮合，左支架2的外侧面上设有能转动的驱动齿轮54，齿条53的底面与驱动齿轮54啮合，驱动齿轮54通过驱动电机55带动齿条53作直线往复运动；另外齿条也可更换为同步齿形带。

如图7和图8所示，所述辅助支承机构7包括能装配于直线导轨6上的浮动支撑架71，浮动支撑架71通过其上的内螺纹孔与滚珠丝杠9连接，浮动支撑架71的顶面上设有多个间隔分布的举升液压缸72，举升液压缸72的尾端与浮动支撑架71固定连接，举升液压缸72的举升端上设有浮动块73，浮动块73的支承面上设有V型的浮动槽74。所述浮动块73的一侧面上设有与浮动槽71相通的冷却液孔，冷却液管道通过连接头75与冷却液孔连接。

工作原理：本夹具包括机械、电气、液压等部分：

1.通过更换部定心定位夹紧机构中的弹簧卡头与旋转套，可定位夹紧不同直径的细长轴；定心定位夹紧机构与浮动定位套筒配合后能

定位限制被加工工件的五个自由度；同时需更换辅助支承机构中的浮动块，为避免铁屑粘结在V型浮动槽上，内有冷却液孔，可通冷却液；

2.通过移动直线导轨上的右支架，可使定心定位夹紧机构、浮动定位装置能装夹不同长度的细长轴，右支架调整到位后，通过固定螺钉固定右支架的位置；

3.通过滚珠丝杆及电机移动在直线导轨上的辅助支承机构，该机构随加工位置的变化而移动，提高装夹的刚度，减少变形提高加工质量。如图9所示：加工区域A时，辅助支承机构在区域A位置；加工区域B时，举升液压缸带动浮动块下移15mm，然后通过滚珠丝杆带动辅助支承机构平衡到区域B位置，然后举升液压缸举升浮动块上移动15mm，使浮动块上的浮动槽与工件接触，实现新的位置的辅助支承；

4.由于夹具是安装在立式加工中心上，其换刀时间比较长，所以通过批量安装减少换刀时间。工件的转位通过电机带动驱动齿轮旋转、通过齿条传递到从动齿轮，实现多个定心定位夹紧机构整体旋转，这样实现十个工件的同步旋转，旋转范围是-180°≤θ≤180°。由于齿轮传动精度比较低，需提高齿轮精度或改为同步齿形带传动。在立式加工中心设备上，通过本夹具批量安装8-20件直径为Ф10mm-Ф30mm、长度为100-800mm的细长轴类工件，实现铣、钻、扩、铰、镗等工艺过程。通过更换部分机械工件，可实现安装工件数量的增减、工件直径的范围扩大、工件长度的范围扩大。

本说明书中未作详细说明之处，为本领域熟知的技术。所述电机及驱动电机均为伺服电机，均由控制***进行控制。

Claims (6)

1.一种批量加工轴类工件的柔性夹具，包括夹具底板，其特征在于：夹具底板的左板面上设有左支架，左支架的顶部上设有多个间隔排列的轴承孔，每个轴承孔内均设有左滑动轴承，左滑动轴承的腔内设有定心定位夹紧机构，左支架外侧面上设有转位***，转位***能同时驱动多个定心定位夹紧机构；夹具底板的右板面上设有直线导轨，直线导轨上设有间隔布置的辅助支承机构和右支架，辅助支承机构位于定心定位夹紧机构和右支架之间，辅助支承机构和右支架能朝定心定位夹紧机构方向滑动，其中辅助支承机构通过滚珠丝杆及电机进行驱动、右支架与夹具底板通过可拆卸方式进行连接；右支架的顶部上设有多个间隔排列的轴承孔，每个轴承孔内均设有右滑动轴承，右滑动轴承的腔内设有浮动定位装置，浮动定位装置与定心定位夹紧机构相对应设置；使用时，定心定位夹紧机构与浮动定位装置配合后能同时限制被加工工件的五个自由度、辅助支承机构对工件上待加工区域进行辅助支承。

2.根据权利要求1所述一种批量加工轴类工件的柔性夹具，其特征在于：所述每个定心定位夹紧机构的结构均相同，包括旋转套，旋转套装配于左滑动轴承的腔内，旋转套上从头部至尾部依次外套有内止推轴承、外止推轴承、从动齿轮及锁紧螺母，内止推轴承和外止推轴承分别位于轴承孔的两端处，其中内止推轴承和外止推轴承与旋转套采用过盈配合方式连接、从动齿轮与旋转套采用键连接结构连接、锁紧螺母与旋转套尾部采用螺纹结构连接；旋转套的头部内设有弹簧卡头、尾端上设有液压缸，液压缸带动弹簧卡头对工件的端部进行夹紧/松开。

3.根据权利要求1或2所述一种批量加工轴类工件的柔性夹具，其特征在于：所述浮动定位装置包括浮动套筒，浮动套筒装配于右滑动轴承的腔内，浮动套筒的头部上外套有回位弹簧、尾部上设有锁紧螺母，锁紧螺母与浮动套筒的尾部采用螺纹结构连接。

4.根据权利要求3所述一种批量加工轴类工件的柔性夹具，其特征在于：所述转位***包括对称设置的齿条左支架和齿条右支架，齿条左支架和齿条右支架装配于左支架的外侧面上，齿条的两端分别置于在齿条左支架和齿条右支架上，齿条的顶面与多个定心定位夹紧机构中的从动齿轮啮合，左支架的外侧面上设有驱动齿轮，齿条的底面与驱动齿轮啮合，驱动齿轮通过驱动电机带动齿条作直线往复运动；另外齿条也可更换为同步齿形带。

5.根据权利要求4所述一种批量加工轴类工件的柔性夹具，其特征在于：所述辅助支承机构包括能装配于直线导轨上的浮动支撑架，浮动支撑架通过其上的内螺纹孔与滚珠丝杠连接，浮动支撑架的顶面上设有多个间隔分布的举升液压缸，举升液压缸的举升端上设有浮动块，浮动块的支承面上设有V型的浮动槽。

6.根据权利要求5所述一种批量加工轴类工件的柔性夹具，其特征在于：所述浮动块的一侧面上设有与浮动槽相通的冷却液孔。