一种自适应定位夹具的制作方法

1.本发明涉及车床、加工中心等机械加工设备工艺装备技术领域，具体涉及定位工具。


背景技术：

2.被安装件如图7所示，被安装件10包括d1定位止口101、d2油封安装孔102、止口面103、法兰104、法兰背面105、d5安装止口106、d4轴承安装孔107、d3轴承安装孔108。被安装件10在加工时，车床直接夹持小端车大端，加工完成大端d1定位止口101后，需要设计制造一个与被安装件10大端止口相适配止口的圆盘形车夹具，将车夹具装在卡盘上，然后把被安装件10大端定位止口101装入车夹具相应定位安装孔，然后通过压板将被安装件10固定在车夹具上，然后加个小端d2、d3、d4、d5，这种定位夹具简单方便，但是被安装件10大端定位止口101尺寸不可能完全做到一致，它是在公差范围波动的，因此车夹具相应定位安装孔的尺寸只能是大于被安装件10大端定位止口101的上偏差，这样就不可避免地造成车夹具定位安装孔与被安装件10大端定位止口101之间存在间隙，对于大多数精度要求不高的产品，这种夹具装夹加工产品，d2、d3、d4、d5与基准a的同轴度基本可以满足设计要求，但是对于精度要求更高的产品，d2、d3、d4、d5与基准a的同轴度就不能满足设计要求，就需要在加工基准a时留余量，待车夹具装夹加工完成d2、d3、d4、d5后，再上加工中心进行精铣，在加工中心上找正d2油封安装孔102及止口面103把大端定位止口101精铣一刀，只有这样两次加工定位止口，才能满足精度较高产品的设计要求。显然，对于精度要求较高产品，通过这种车夹具在车床上进行加工的方式就无法保证精度要求，还需要加工中心对止口进行修正，额外增加工序、增加物流、增加管理和运行成本，占用设备种类多，产品生产制造效率低、成本高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供自适应定位夹具，以解决的现有技术定位被安装件时，由于存在间隙导致无法保证精度的问题。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种自适应定位夹具，包括夹具体和柔性定位套，所述夹具体呈圆块形，其中心部位从右至左依次设有锥形孔、小台阶孔、中间台阶孔和大台阶孔；在所述大台阶孔的台阶上设有第一螺纹孔，在所述夹具体的右侧面上设有第二螺纹孔；所述柔性定位套的外圆呈锥形，与夹具体上的锥形孔相适配；还包括环形弹簧座，该环形弹簧座通过第一螺栓与所述大台阶孔上第一螺纹孔配合连接固定，在所述环形弹簧座和柔性定位套之间设有位于中间台阶孔内的碟形弹簧和位于小台阶孔内的环形垫板，所述碟形弹簧与环形垫板紧靠；所述柔性定位套的内孔用于与被加工的工件配合；所述内孔的直径小于被加工的工件的定位止口的外直径，被加工的工件的定位止口与柔性定位套的内孔紧配合，被加工的工件通过第二螺栓穿过勾头压板与所述夹具体右侧面上的第二螺纹孔配合连接，装夹在所述夹具体上。
5.根据上述技术手段，由于柔性定位套的内孔的孔径小于被安装件的定位止口的外径，同时蝶形弹簧的弹力带有驱动柔性定位套通过锥形孔朝向外部运动的趋势，因此当装配被安装件时，由于定位止口位于柔性定位套的内孔的内部，并与柔性定位套的锥形定位止口贴合时，柔性定位套夹紧在定位止口的外侧壁上，使得定位止口与柔性定位套之间无间隙，当勾头压板能够将所述被安装件的定位面压持在所述夹具体上时，蝶形弹簧的弹力能够驱动柔性定位套压紧定位面，进而使得定位面与柔性定位套之间无间隙。
6.进一步，所述柔性定位套的大端带有朝向所述环形垫板的方向凸出的凸起，所述凸起构造为弧形。
7.根据上述技术手段，减小了柔性定位套与环形垫板的接触面积，有利于减小两者之间的摩擦力。
8.进一步，所述柔性定位套的内孔内设有环形钢圈，所述环形钢圈带有的径向张力使得所述柔性定位套的外壁贴合在所述锥形孔的内壁上。
9.根据上述技术手段，避免柔性定位套与锥形孔之间产生间隙。
10.进一步，所述柔性定位套的内孔的内部沿着其轴向方向间隔设有至少两个环形槽，所述环形槽用于放置所述环形钢圈。
11.根据上述技术手段，能够调整环形钢圈的数量，进而调整柔性定位套对锥形孔内壁的压持力。
12.进一步，所述锥形孔、小台阶孔、中间台阶孔、大台阶孔、柔性定位套的内孔同轴。
13.本发明的有益效果：本发明既满足了安装件止口与柔性定位套之间无间隙定位，又满足了柔性定位套与夹具体之间无间隙配合，实现被安装件达到柔性自适应无间隙定位。该无间隙定位夹具自适应能力强，能对被安装件定位止口尺寸进行自动柔性调节定位，非常完美地解决了定位止口尺寸不一致的无间歇定位装夹要求，提升了装夹精度，减少了再次精铣止口工序，减少了找正工步，提升了加工效率，提升了加工质量，适应智能化生产线建设需求。
附图说明
14.图1为本发明装夹被安装件的结构示意图；图2为本发明的夹具体的结构示意图；图3为本发明的柔性定位套的结构示意图，其中（a）表示柔性定位套的仰视图；（b）为（a）的截面视图；（c）为柔性定位套的俯视图；图4为本发明的弹簧座的结构示意图；图5为本发明的环形垫板的结构示意图；图6为本发明的勾头压板的结构示意图；图7为被安装加工的被安装件结构示意图；其中，1-夹具体、11-锥形孔、12-小台阶孔、13-中间台阶孔、14-大台阶孔、15-第二螺纹孔、16-第一螺纹孔、17-外圆、18-左端面、19-右端面；2-柔性定位套、21-外圆锥面、22-环形槽、23-大端圆弧面、24-小端轴向开口、25-大端轴向开口、26-小端面、27-锥形定位止口、28-内孔；3-弹簧座、31-外圆止口、32-弹簧座面、33-台阶孔、34-大端面、35-内孔、36-外圆；
4-环形垫板、41-外圆、42-左端面、43-内孔、44-右端面；5-勾头压板、51-支撑腿、52-螺栓过孔、53-压紧面；6-蝶形弹簧、7-环形开口钢圈、8-第二螺栓、9-第一螺栓；10-被安装件，101-定位止口、102-油封安装孔、103-定位面、104-法兰、105-法兰背面、106-安装止口、107-轴承安装孔、108-轴承安装孔。
具体实施方式
15.以下将参照附图和优选实施例来说明本发明技术方案的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
16.需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
17.本实施例提出了一种自适应定位夹具，如图1所示，包括夹具体1、柔性定位套2、弹簧座3、环形垫板4、勾头压板5、蝶形弹簧6、环形开口钢圈7、第二螺栓8、第一螺栓9。
18.弹簧座3固定在夹具体1的左端面18，夹具体1的内部沿着依次远离左端面18的方向依次设置大台阶孔14、中间台阶孔13、小台阶孔12和锥形孔11，大台阶孔14放置弹簧座3，中间台阶孔13放置蝶形弹簧6，小台阶孔12放置环形垫板4。
19.柔性定位套2的部分位于锥形孔11内，柔性定位套2的另一部分位于小台阶孔12内，蝶形弹簧6的一端抵靠在弹簧座3上，另一端抵靠在环形垫板4上，蝶形弹簧6的弹力驱使环形垫板4压持在柔性定位套2上，并使得柔性定位套2存在从右端面19伸出锥形孔11的趋势。
20.柔性定位套2带有柔性定位套的内孔28，在自然状态下，柔性定位套的内孔28的孔径小于被安装件10的定位止口101的外径，柔性定位套2带有弹性，定位止口101进入柔性定位套的内孔28时，柔性定位套2的内壁会紧密贴合在定位止口101上。
21.被安装件10固定在夹具体1上时，被安装件10的定位止口101能够进入柔性定位套2的内孔28的内部，柔性定位套2在蝶形弹簧6弹力的作用下抵靠在被安装件10的定位面103上。
22.弹簧座3由第二螺栓8压紧固定在夹具体1台阶面上，通过蝶形弹簧6弹性轴向力，将环形垫板4和柔性定位套2固定在夹具体1内。
23.如图2所示，在夹具体1上设有第二螺纹孔15，弹簧座3通过第二螺栓8与第二螺纹孔15相配合的方式固定在夹具体1上，第二螺栓8的螺杆穿过弹簧座3，第二螺栓8的头部压持在弹簧座3上，能够通过调整第二螺栓8与第二螺纹孔15配合长度的方式调整与环形垫板4的间距，进而蝶形弹簧6的压缩量，从而调整蝶形弹簧6施加在环形垫板4上的弹性力。
24.夹具体1为圆盘形结构，第二螺纹孔15圆周均布2个及以上，第一螺纹孔16圆周均布2个及以上，第二螺纹孔15与第二螺栓8相适配，第一螺纹孔16与第一螺栓9相适配，外圆
17和左端面18与机床相连定位装夹，右端面19与定位面103相贴合，各台阶孔及锥形孔11与外圆17同心。
25.如图3所示，柔性定位套2包括外圆锥面21、环形槽22、大端面23、小端轴向开口24、大端轴向开口25、小端面26、锥形定位止口27、柔性定位套的内孔28。外圆锥面21为柔性定位套2的外壁面，为锥形构造，其带有大端面23和小端面26，大端面23朝内，小端面26朝外，锥形孔11构造为锥形孔，其大端朝内，小端朝外，大端与小台阶孔12相连通。当柔性定位套2装配在锥形孔11内时，柔性定位套2的外壁面贴合在锥形孔11的内壁面上。装配柔性定位套时，柔性定位套2和夹具体1的锥面孔均为锥形的设计，便于柔性定位套朝向锥形孔内部滑动。同时能够有效控制蝶形弹簧6的压缩行程，具体的：当被加工件10的定位止口101与柔性定位套2的内孔的唇口接触后，通过压紧第一螺栓9的方式，令被加工件10不断朝向左移动，而由于柔性定位套2与夹具体1相贴合的面为锥面，因此可令柔性定位套2的移动距离缩小，进而最大程度上控制蝶形弹簧的压紧力均衡。
26.在柔性定位套的内孔28的内部设有环形槽22，环形槽22内布置有环形开口钢圈7，环形开口钢圈7用于撑开柔性定位套2，并且其径向的张力会使得柔性定位套2的外壁进一步的紧密贴合在锥形孔11的内壁上。本实施例中的环形槽22的数量为2个，沿着柔性定位套的内孔28的轴线依次布置。
27.大端面23与环形垫板4靠紧，大端面23带有朝向环形垫板4凸出的凸起，起到减小摩擦力作用，便于在环形开口钢圈7弹力作用下径向滑动，被安装件10定位止口101抵靠在锥形定位止口27上，小端轴向开口24圆周均布3条及以上，大端轴向开口25圆周均布3条及以上，小端轴向开口24和大端轴向开口25呈交错对称布置，小端轴向开口24和大端轴向开口25均为诱导结构，便于柔性定位套2撑开。
28.环形槽22中分别装入环形开口钢圈7产生径向张力使柔性定位套2变形涨大，对被安装件10不一致的止口尺寸进行自动柔性调节定位。
29.如图4所示，弹簧座3包括外圆止口31、弹簧座面32、台阶孔33、大端面34、内孔35、外圆36，外圆止口31贴合在夹具体1中间台阶孔13的内壁上，蝶形弹簧6布置在台阶孔33的内部，外圆36贴合在台阶孔14内壁上，弹簧座面32承受蝶形弹簧6产生的轴向力。
30.如图5所示，环形垫板4包括外圆41、左端面42、内孔43、右端面44，外圆41与夹具体1小台阶孔12相适配，左端面42与蝶形弹簧6小端弹性面靠紧，传递蝶形弹簧6产生的轴向力，右端面44与柔性定位套2大端面23靠紧，确保柔性定位套2大端各处受力均衡。
31.如图6所示，勾头压板5包括支撑腿51、螺栓过孔52、压紧面53，支撑腿51高度与被安装件10法兰104厚度相适配，通过旋紧第一螺栓9使压紧面53作用在被安装件10法兰背面105处，实现压紧被安装件10，同时可通过调整第一螺栓9与第一螺纹孔16配合的长度的方式，调整定位面103与夹具体1的压紧力。
32.本实施例中，采用自适应定位夹具定位被定位件10的定位方式为：被安装件定位止口101与柔性定位套的锥形定位止口27接触后。人为在被定位件10上施加锥形孔11轴向方向的作用，柔性定位套2逐渐进入锥形孔11中，进而通过环形垫板4传递到蝶形弹簧6，压缩蝶形弹簧6，直到定位面103与右端面19贴合，此时蝶形弹簧6的弹力作用下使得柔性定位套2与定位面103紧密贴合，柔性定位套2轴向移动的同时，由于环形开口钢圈7使柔性定位套2始终呈现张开状态，使柔性定位套外圆锥面21与夹具体锥形孔11的内壁始终保持贴合。
33.因此既满足了被安装件定位止口101与柔性定位套2之间无间隙定位，又满足了柔性定位套2与夹具体1之间无间隙配合，实现被安装件10达到柔性自适应无间隙定位。该无间隙定位夹具自适应能力强，能对被安装件10定位止口尺寸进行自动柔性调节定位，解决了定位止口尺寸不一致的无间歇定位装夹要求，提升了装夹精度，减少了再次精铣止口工序，减少了找正工步，提升了加工效率，提升了加工质量，适应智能化生产线建设需求。
34.以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。