一种薄壁环状零件的定位夹持装置

技术领域

本发明属于零件加工技术领域，具体涉及一种薄壁环状零件的定位夹持装置。

背景技术

目前大多数薄壁环状工件的夹具有两种；一是采用三角卡盘卡爪撑开的方式来完成，另一种是利用弹簧套筒夹持，采用三角卡盘卡爪撑开的方式时，由于卡盘卡爪与待加工零件内控的接触面积过小，导致待加工零件出现变形，影响零件的加工精度；而弹簧套筒的夹持尺寸单一，通用性差，对于多规格尺寸零件，必须配备多种规格的夹具，不仅增加夹具成本，且夹具来回更换，费时费力。

此外，现有夹具不能同时夹持定位多个工件，无法一次性完成多个工件的加工，效率极低。

最后，一些薄壁环状工件需要在加工过程中绕自身轴线作旋转运动，现有技术中无法在满足加工质量的前提下(即加工后的零件不变形)，解决旋转中薄壁环状工件的夹持限位问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明设计的目的在于提供一种薄壁环状零件的定位夹持装置，其不仅可一次性夹持多个零件，提高加工效率，而且可夹持不同规格尺寸的零件，通用性高，降低夹具成本。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种薄壁环状零件的定位夹持装置，包括固定板和至少一个设置在所述固定板上的定位夹具，所述定位夹具包括拉杆和涨套，所述涨套不能轴向移动地安装在所述固定板上；所述涨套上开有供拉杆贯穿的轴向通孔；所述拉杆上端设有可驱动所述拉杆在所述涨套内上下移动的直线驱动装置，所述拉杆底端设有内撑头，所述内撑头具有呈正锥状的外锥面；所述涨套底端具有与所述外锥面配合的内锥面，且内锥面上均匀分布有多个轴向延伸的涨槽。当所述拉杆带动内撑头向上运动时，所述涨套底端向外张开，夹紧待加工零件，当所述拉杆带动内撑头向下运动时，所述涨套底端向内收拢，松开待加工零件；由于内撑头具有呈正锥状的外锥面，涨套底端具有与所述外锥面配合的内锥面，且内锥面上均匀分布有多个轴向延伸的涨槽，使得内撑头向上移动不同的距离，涨套底端向外张开不同的角度以夹持不同规格尺寸的待加工零件，无需更换不同规格的夹具，降低夹具成本，简化操作工序，提高生产效率；此外，由于涨套与待加工零件的接触面积增大，减小接触应力，避免待加工零件应局部受力过大发生变形；最后，本发明装置可一次性夹持多个零件，进一步提高加工效率。

优选地，所述涨套包括定位筒，所述定位筒下端设有多个扇形涨紧块，多个所述扇形涨紧块以所述定位筒的轴向通孔为中心呈环形阵列分布，所述扇形涨紧块的内表面为与所述外锥面配合的内锥面；多个扇形涨紧块围成具有开口的锥形空腔，内撑头与该锥形空腔抵接配合，以便内撑头向上移动时，挤压扇形涨紧块向外张开，从而夹持待加工零件。

优选地，所述定位筒可以回转且不能轴向移动地安装在所述固定板上，所述定位筒上设有驱动所述定位筒回转的回转驱动装置；所述拉杆顶端可以回转且不能轴向移动地安装在顶升板上，所述直线驱动装置与所述顶升板连接，以便拉杆向上运动后，内撑头挤压扇形涨紧块向外张开以夹持待加工零件，由于内撑头与涨套紧密配合，当回转驱动装置驱动涨套转动时，拉杆、涨套、待加工零件一起转动，避免用户在加工过程中手动转动夹具或实时移动加工设备，影响加工质量和加工效率；同时，拉杆通过顶升板与直线驱动装置连接，避免拉杆转动过程中与直线驱动装置分离或者涨套与内撑头发生相对转动影响涨套的夹持力。

优选地，所述定位筒上均固定有从动齿轮，相邻两个从动齿轮啮合传动，所述回转驱动装置包括回转电机，所述回转电机的电机轴上设有主动齿轮，所述主动齿轮与一个从动齿轮啮合。通过一个驱动源驱动多个定位筒转动，减少空间占用率，有效提高装置紧凑度，同时降低装置成本。

优选地，所述直线驱动装置为设置在固定板上的气缸，所述气缸的气缸杆与顶升板连接，以通过驱动顶升板向上运动，带动拉杆、内撑头向上运动，以夹紧套设在涨套下端的待加工零件。

优选地，所述直线驱动装置包括固定座、第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述固定座与所述固定板相对固定；所述第一连杆为直角折弯机构，所述第一连杆包括水平部和竖直部，所述竖直部垂直连接于所述水平部的外端底部，所述竖直部底端铰接在固定座上，所述水平部内端顶部与顶升板底面抵接；所述第二连杆为折弯结构，且折弯部向下凸起；所述第二连杆包括第一倾斜部和第二倾斜部，所述第二倾斜部位于所述第一倾斜部的外端，且所述第一倾斜部与所述第二倾斜部之间的夹角为钝角；所述第一倾斜部的内端与所述第一连杆的直角折弯部铰接；所述第三连杆的内端铰接在所述固定座上，所述第三连杆的外端铰接在所述第二倾斜部上；当所述水平部的内端抬起至高位时，第一倾斜部的内端铰接点、第三连杆的内端铰接点和第三连杆的外端铰接点位于同一直线上；当向下压第二倾斜部时，第一倾斜部拉动第一连杆向上抬起，进而驱动顶升板向上运动，此时，第三连杆顺势向下运动，直至第一倾斜部的内端铰接点、第三连杆的内端铰接点和第三连杆的外端铰接点位于同一直线上，使得第三连杆成为二力杆，这时顶升板经第一连杆、第二连杆传递给第三杆件的力，通过第三杆件的轴线，无法使第三连杆转动，从而实现顶升板高度位置的锁定。

优选地，所述固定板上设有安装孔，所述安装孔内自上而下安装有两列深沟球轴承，所述安装孔内壁上设有轴向限位挡圈，所述轴向限位挡圈顶端与上方的深沟球轴承外圈底端抵接，所述轴向限位挡圈底端与下方的深沟球轴承外圈顶端抵接，所述定位筒固定在所述深沟球轴承的内圈中，且所述定位筒设有与下方深沟球轴承内圈底端抵接的第一轴向定位轴肩；由于定位筒通过两个深沟球轴承转动安装在固定板上，并通过轴向限位挡圈限制深沟球轴承的轴向移动，保证定位筒可自由地回转，提高回转精度；而第一轴向定位轴肩便于定位深沟球轴承安装在定位筒上的位置，提高安装效率。

优选地，所述顶升板上设有与所述拉杆一一对应的轴承座，所述轴承座上设有轴承座孔，所述轴承座孔内安装有角接触轴承，所述轴承座孔内设有用于支撑角接触轴承外圈的轴向定位挡肩，所述轴承座顶端设有限制角接触轴承外圈向上窜动的轴承端盖；所述拉杆设置在角接触球轴承的内圈中，且拉杆上设有用于支撑角接触轴承内圈的第二轴向定位轴肩；所述拉杆上端设有限制角接触轴承内圈向上窜动的锁紧螺母；通过角接触轴承实现拉杆的自由回转，而角接触轴承的轴向定位保证拉杆与轴承座的轴向定位。

如上所述，本发明的薄壁环状零件的定位夹持装置，具有以下有益效果：

(1)由于内撑头具有呈正锥状的外锥面，涨套底端具有与所述外锥面配合的内锥面，且内锥面上均匀分布有多个轴向延伸的涨槽，使得内撑头向上移动不同的距离，涨套底端向外张开不同的角度以夹持不同规格尺寸的待加工零件，无需更换不同规格的夹具，降低夹具成本，简化操作工序，提高生产效率；

(2)可一次性夹持多个待加工零件，提高加工效率；

(3)本夹具通过滚动轴承实现涨套可回转不可轴向移动地安装在固定板上；拉杆可回转不可轴向移动地安装在顶升板上，在保证待加工零件的自由回转的同时，限制待加工零件的轴向移动；同时也避免拉杆与直线驱动装置干涉影响本夹具的正常运行。

附图说明

图1为本发明中薄壁环状零件的定位夹紧装置的立体图。

图2为本发明中薄壁环状零件的定位夹紧装置的俯视图。

图3为图2中去薄壁环状零件的A-A向剖面图。

图4为本发明中涨套的立体图。

图5为本发明中涨套的主视剖面图。

图6为本发明中拉杆与内撑头的连接示意图。

图7为本发明中第一连杆的结构示意图。

图8为本发明中第三连杆的结构示意图。

图9为本发明中固定板的俯视图。

图10为图9的B-B向剖面图。

图11为本发明中轴承座的俯视图。

图12为图11的C-C向剖面图。

附图标记说明

固定板1，安装孔11，轴向限位挡圈111，深沟球轴承12定位夹具2，拉杆21，内撑头211，第二轴向定位挡肩212，锁紧螺母213，外锥面211a，涨套22，内锥面22a，涨槽22b，定位筒221，扇形涨紧块222，第一轴向定位挡肩223，轴向通孔23，直线驱动装置3，固定座31，第一连杆32，水平部321，竖直部322，第二连杆33，第一倾斜部331，第二倾斜部332，第三连杆34，顶升台35，顶升板5，轴承座51，轴承座孔52，轴向定位挡肩521，角接触轴承53，轴承端盖54，安装螺栓55，待加工零件6。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图12。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1至图12所示，本发明提供一种薄壁环状零件的定位夹持装置，包括固定板1和至少一个设置在固定板1上的定位夹具2，定位夹具2包括拉杆21和涨套22，涨套22不能轴向移动地安装在所述固定板1上；涨套22上开有供拉杆21贯穿的轴向通孔23；拉杆21上端设有可驱动拉杆21在涨套22内上下移动的直线驱动装置3，拉杆21底端设有内撑头211，内撑头211具有呈正锥状的外锥面211a；涨套22底端具有与外锥面211a配合的内锥面22a，且内锥面22a上均匀分布有多个轴向延伸的涨槽22b；在本实施例中，涨套22包括定位筒221，定位筒221下端设有多个扇形涨紧块222，多个扇形涨紧块222以定位筒221的轴向通孔为中心呈环形阵列分布，扇形涨紧块222的内表面为与外锥面221a配合的内锥面；扇形涨紧块222的数量优选设置为4个。

当拉杆21带动内撑头211向上运动时，扇形涨紧块222向外张开，夹紧待加工零件6，当拉杆21带动内撑头211向下运动时，扇形涨紧块222向内收拢，松开待加工零件6；由于内撑头211具有呈正锥状的外锥面211a，多个扇形涨紧块222围绕形成与内撑头211配合的锥形空腔，使得内撑头211向上移动不同的距离，扇形涨紧块222向外张开不同的角度以夹持不同规格尺寸的待加工零件6，无需更换不同规格的夹具，降低夹具成本，简化操作工序，提高生产效率；此外，本发明装置可一次性夹持多个零件，进一步提高加工效率。

如图1至图3所示，定位筒221可以回转且不能轴向移动地安装在固定板1上，定位筒221上设有驱动定位筒221回转的回转驱动装置；拉杆21顶端可以回转且不能轴向移动地安装在顶升板5上，直线驱动装置与顶升板5连接；以便拉杆向上运动后，内撑头211挤压扇形涨紧块222向外张开以夹持待加工零件6，由于内撑头211与涨套22紧密配合，当回转驱动装置驱动涨套22转动时，拉杆21、涨套22、待加工零件6一起转动，避免用户在加工过程中手动转动夹具或实时移动加工设备，影响加工质量和加工效率；同时，拉杆21通过顶升板5与直线驱动装置3连接，避免拉杆21转动过程中与直线驱动装置3分离或者涨套22与内撑头211发生相对转动影响涨套22的夹持力。

如图1、图2、图3、图5、图9和图10所示，固定板1上设有安装孔11，安装孔11内自上而下安装有两列深沟球轴承12，安装孔11内壁上设有轴向限位挡圈111，轴向限位挡圈111顶端与上方的深沟球轴承12外圈底端抵接，轴向限位挡圈111底端与下方的深沟球轴承12外圈顶端抵接，定位筒221固定在两列深沟球轴承12的内圈中，且定位筒221设有与下方深沟球轴承12内圈底端抵接的第一轴向定位轴肩223，以实现定位筒221可自由回转且不能轴向移动地安装在固定板1上，实现回转零件的夹持定位；在另一实施例中，固定板1上设有安装孔11，安装孔11内壁上设有径向环形槽，定位筒221转动设置在安装孔11内，且定位筒211外壁设有可在径向环形槽内滑动的轴向限位块。

如图1、图2、图3、图11和图12所示，顶升板5上设有与拉杆21一一对应的轴承座51，轴承座51上设有轴承座孔52，轴承座孔52内安装有角接触轴承53，轴承座孔52为上孔直径大于下孔直径的阶梯孔，形成用于支撑角接触轴承53外圈的轴向定位挡肩53，轴承座51顶端设有限制角接触轴承53外圈向上窜动的轴承端盖54，轴承端盖54通过安装螺栓55固定在轴承座51上；拉杆21设置在角接触球轴承53的内圈中，且拉杆21为上杆直径小于下杆直径的阶梯轴，形成用于支撑角接触轴承53内圈的第二轴向定位轴肩212；拉杆21上端设有限制角接触轴承53内圈向上窜动的锁紧螺母213；通过角接触轴承53实现拉杆21的自由回转，而角接触轴承53的轴向定位保证拉杆21与轴承座51的轴向定位；在另一实施例中，顶升板5上设有回转孔，回转孔内壁上设有径向环形槽，拉杆21转动设置在回转孔内，且拉杆21外壁设有可在径向环形槽内滑动的轴向限位块。

此外，固定板1与定位筒221的连接方式可以替换为顶升板5与拉杆21的连接方式，因为深沟球轴承12只适宜于承受较小的轴向力，而角接触轴承53可承受较大的轴向载荷。

如图1至图3所示，定位筒221上均固定有从动齿轮41，相邻两个从动齿轮41啮合传动，回转驱动装置包括回转电机(图中未示出)，回转电机的电机轴上设有主动齿轮(图中未示出)，主动齿轮与一个从动齿轮41啮合，在另一实施例中，齿轮传动也可替换为皮带传动或链条传动，该传动方式属于现有技术，故不再赘述。

如图1、图3、图7、图8所示，直线驱动装置3包括固定座31、第一连杆32、第二连杆33、第三连杆34和顶升座35，固定座31与固定板1相对固定；第一连杆32为直角折弯机构，第一连杆32包括水平部321和竖直部322，竖直部322垂直连接于水平部321的外端底部，竖直部322底端铰接在固定座31顶部前端；顶升座35通过螺栓固定在水平部321的内端，且顶升座35顶端与顶升板5底面抵接；第二连杆33为折弯结构，且折弯部向下凸起；第二连杆33包括第一倾斜部331和第二倾斜部332，第二倾斜部332位于第一倾斜部331的外端，且第一倾斜部331与第二倾斜部332之间的夹角为钝角；第一倾斜部331的内端与第一连杆32的直角折弯部铰接；第三连杆34的内端铰接在固定座31顶部后端，第三连杆34的外端铰接在第二倾斜部332上，第三连杆34外端铰接点距第二倾斜部332外端的距离大于第三连杆34外端铰接点据第二倾斜部332内端的距离，且第三连杆34的长度小于竖直部322的长度；当水平部331的内端抬起至高位时，第一倾斜部331的内端铰接点、第三连杆34的内端铰接点和第三连杆34的外端铰接点位于同一直线上；当向下压第二倾斜部332时，第一倾斜部331拉动第一连杆32向上抬起，进而驱动顶升座35向上运动，此时，第三连杆34顺势向下运动，直至第一倾斜部334的内端铰接点、第三连杆34的内端铰接点和第三连杆34的外端铰接点位于同一直线上，使得第三连杆34成为二力杆，这时顶升板5经第一连杆32、第二连杆33传递给第三杆件34的力，通过第三杆件34的轴线，无法使第三连杆34转动，从而实现顶升板5高度位置的锁定；在另一实施例中，直线驱动装置为设置在固定板1上的气缸，气缸的气缸杆与顶升板5连接，以通过驱动顶升板5向上运动，带动拉杆21、内撑头211向上运动，以夹紧套设在涨套22下端的待加工零件6。

综上所述，本发明的薄壁环状零件的定位夹持装置，通过具有呈正锥状外锥面的内撑头，与具有内锥面的涨套配合，使得内撑头向上移动不同的距离，涨套底端向外张开不同的角度以夹持不同规格尺寸的待加工零件，无需更换不同规格的夹具，降低夹具成本，简化操作工序，提高生产效率；此外，本发明装置可一次性夹持多个待加工零件，提高加工效率；最后，本夹具通过深沟球轴承实现涨套可回转不可轴向移动地安装在固定板上，通过角接触轴承实现拉杆可回转不可轴向移动地安装在顶升板上，在保证待加工零件的高速自由回转的同时，限制待加工零件的轴向移动，实现回转零件的夹持限位；同时也避免拉杆与直线驱动装置干涉影响本装置的正常运行。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点并具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。