高剛性柔性定位夾具及其定位方法
2024-02-10 19:12:15
專利名稱：高剛性柔性定位夾具及其定位方法
技術領域：
本發明涉及精密機械製造中工具機與工件間的定位夾持的技術領域，具體涉及一種高剛性柔性定位夾具。
背景技術：
定位夾持夾具最常用於夾緊帶有一個或多個工件，工件位於工具機加工區的精確位置，帶有工件的部件為工件的載體或託板，固定到工具機加工區的部件為卡盤。從而可以實現柔性自動化生產的生產過程。中國專利CN1443620A公開了一種連接裝置。該裝置包括卡盤和連接在卡盤上的可拆卸的工件架夾具。將具有夾緊銷的工件架固定在卡盤的夾具中，卡盤設有中心孔和夾緊機構，前者用於容納夾緊銷，後者將夾緊銷牢固地保持在中心孔中。中心孔具有錐形插入部分，夾緊銷具有與所述的錐形插入部分貼合的對準錶面，用於對工件架的X或Y向定位。 卡盤頂面上設有Z向止動面，用於對工件架的Z向定位。該連接裝置存在的問題在於，只能對X或Y向中的一個向進行定位，如需Χ、γ向同時定位，就必需組合兩個或兩個以上的連接裝置一起使用，且組合裝置的安裝要求高。且只適用於精度較低的中大型零件其次由於上述的定位是剛性定位，夾緊銷與中心孔磨損大，沒有自適應功能，故定位精度不高，使該裝置不適合用作精密機械加工。中國專利CN20041009540.X公開了一種連接裝置。該裝置包括卡盤和工作託板， 卡盤上設有至少三個中心銷，工作託板上設有與中心銷結合的槽。工作託板已可脫卸的方式與卡盤連接，定位機構和夾緊機構均為剛性的，可承受一定的負荷。當工作託板與卡盤連接時，兩者可互相配合從而確定前者相對後者的Z向位置。卡盤的中心銷的寬度小於工作託板的槽寬。因此當工作託板與卡盤連接，進行定位時，卡盤上的中心銷僅與對應槽的單個側面接觸，中心銷與另一側面有間隙，因此四個槽的八個側面中只有四個貼合，這種定位屬於剛性定位，將導致定位的不確定。此外，中心銷與其貼合的槽側面之間的摩擦力極大，在使用過程中將導致中心銷與槽側面的不均勻磨損，最終影響定位的精度，使該裝置在不同加工領域中，尤其是在需要切削剛性的加工領域中較難運用，並且在自動化柔性生產過程中不易推廣。綜上，已有的夾具的缺點是，其剛性定位是在卡盤和工作託板之一的柔性擠壓變形上實現的。在重切削力的作用下，柔性擠壓變形會產生震動顫抖，使工作託板上的被加工物的加工精度失控。從而使這種精度。
發明內容
本發明的一個目的在於提供一種重複定位精度高的高剛性柔性定位夾具，用於高精密柔性自動化生產過程中。為了實現這一目的，本發明的技術方案如下一種高剛性柔性定位夾具，包括卡盤基體和工作託板，卡盤基體和工作託板之間通過連接裝置連接，其特徵在於工件託板整體一次性加工成型，工作託板下端設有凸臺，凸臺端面設Z軸定位面，凸臺內設有多個定位槽，卡盤基體上端設有多個與所述定位槽相配合的定位齒，卡盤基體上端設與Z軸定位面相配合的Z軸基準面，每個定位槽的兩邊均設有避讓孔，定位齒側面設有斜面，其斜度為 8(Γ89度，定位槽的側面設有斜面，其斜度為8廣90度，定位槽的側面斜面斜度比定位齒側面斜面斜度大廣3度，定位槽的底部寬度比定位齒的根部寬度小0. Oflmm。避讓孔下端與凸臺端面之間的距離為0. 2 2mm。根據本發明的一個實施例，定位槽上方設有一根連接兩邊避讓孔的剛性定位槽，該剛性定位槽的寬度為0. 05、. 5mm。根據本發明的優選實施例，所述定位槽和定位齒的數量分別為2、個。本發明的另一目的在於提供一種高剛性柔性定位夾具的定位方法，用於高精密柔性自動化生產過程中。為了實現這一目的，本發明的技術方案如下一種高剛性柔性定位夾具的定位方法，其特徵在於當卡盤基體和工作託板之間的連接裝置打開時，工件託板凸臺Z軸定位面與卡盤基體上的Z軸基準面貼合之間留有0.廣2mm的間隙，定位槽側面與定位齒側面成線接觸；當卡盤基體和工作託板之間的連接裝置鎖緊時，工件託板的Z軸定位面和卡盤基體的Z軸基準面貼合，定位槽左右兩側的避讓孔發生形變，定位槽第二斜面的斜面角度發生變化後與定位齒第一斜面的斜面角度相同，定位槽側面第二斜面與定位齒第一斜面形成面接觸。本發明的優點在於工作託板採用整體一次性加工成型，提高了其剛性並且通過結構設計使夾具產生高精度的重複定位，同時還具有很強的夾持剛性。這樣不但可以對應較為精密的精加工，連切削量較大的粗加工也可以採用這種工作託板進一步提升效率，而且由於夾具的剛性提升，所以切削環境的整體剛性也會提升，所以加工出的工件的表面光潔度，形位公差，都將得到非常大的提升。尤其的是採用簡單的結構，降低生產成本和客戶使用的成本，更適合在不同的領域裡大規模的使用以提高生產的精度和效率，並且可以實現柔性自動化生產過程。
圖1為本發明的工作託板的側視圖。圖2為圖1的仰視圖。圖3為本發明的卡盤基體的側視圖。圖4為圖3的俯視圖。圖5為未鎖緊時工作託板和卡盤基體的連接示意圖。圖6為鎖緊時工作託板和卡盤基體的連接示意圖。圖7為本發明另一實施例的卡盤基體的結構示意圖。圖8為圖7的結構鎖緊時的剛性定位槽的變形示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步的描述。一種高剛性柔性定位夾具，包括工作託板1和卡盤基體2，工作託板1和卡盤基體 2之間通過連接裝置連接，其特徵在於工作託板1下端設有凸臺3，凸臺3端面設Z軸定位面4，凸臺3設有多個定位槽5，卡盤基體2上端設有多個與所述定位槽5相配合的定位齒6，卡盤基體2上端還設與Z軸定位面4相配合的Z軸基準面7，每個定位槽5的兩邊均設有避讓孔8，定位齒6根部側面為第一斜面15，其斜度為8(Γ89度，該斜面的高度至少為廣10mm，定位槽5的底部開口處側面為第二斜面16，其斜度為8廣90度，該斜面的高度至少為廣10mm， 且定位槽的斜面高度一定大於等於定位齒的斜面高度，定位槽5的斜度比定位齒6側面斜度大廣3度，定位槽5的底部開口寬度比定位齒6的根部寬度小0. Oflmm。避讓孔8下端與凸臺2端面之間的距離為0. 2 2mm，避讓孔側壁到定位槽斜面的距離為0. 5 5mm。根據本發明的一個實施例，定位槽5上方設有一根連接兩邊避讓孔的剛性定位槽9，該剛性定位槽 9的寬度為0.05、. 5mm。定位槽5和剛性定位槽9之間的間距為廣2mm。根據本發明的優選實施例，定位槽和定位齒的數量分別為2、個。根據本發明的另一實施例，定位槽上方設有一根剛性定位槽19，剛性定位槽位於避讓孔的上方0. 2^2mm,不與避讓孔連接，從而在兩個避讓孔上方也形成一條剛性支撐細經，從而增加剛性。圖1和圖2為本發明一實施例中工作託板1的結構示意圖。工作託板1的端面為圓形，該工作託板1的下端中心設有連接裝置11或被連接裝置，可以與卡盤基體2中心的被連接裝置12或連接裝置相互鎖緊，使得工作託板1和卡盤基體2之間相互連接。工作託板1的下端外圈設有圓環形凸臺3，該圓環形凸臺端面沿徑向設置有4個定位槽5，該4個定位槽5的中心線均指向工作託板1的中心，將該圓環形凸臺3端面分割成四個面，分別為四個Z軸定位面4。Z軸定位面4位於工作託板1的最底部，與Z軸基準面7相配合，用於工作託板1和卡盤基體2連接時的ζ軸定位。在工作託板1上均布有多個通孔和螺紋孔。 工件託板選用防鏽鋼材，為整體一次性加工成型，如整體切削加工，澆注，並且如果需要可以進行熱處理工藝。圖3和圖4為卡盤基體2的結構示意圖。該卡盤基體2的端面也為圓形，該卡盤基體的上端中心設有連接裝置或被連接裝置12。卡盤基體2的上端設有與上述4個定位槽 5相配合的定位齒6，所述兩個相鄰定位齒6之間設有一凸起平面，該凸起平面為與Z軸定位面4相配合的Z軸基準面7。Z軸基準面7與相鄰兩個定位齒的距離相等。Z軸基準面7 是一凸起的平面，位於卡盤基體2的最上端，與Z軸定位面4相配合，用於工作託板1和卡盤基體2連接時的ζ軸定位。當工作託板1和卡盤基體2連接，連接裝置11未將工作託板1和卡盤基體2鎖緊時，Z軸定位面4和Z軸基準面7之間存在一定的間隙，該間隙的尺寸在0. Oflmm之間。所述4個定位槽5下端槽口寬度大於上端根部寬度，其兩側側面均為斜面，斜度為8(Γ89度。 所述4個定位齒6的下端齒根寬度大於上端齒頂寬度，其兩側面也為斜面，斜度為8廣90 度，定位槽5的斜度比定位齒6側面斜度大廣3度，定位槽5的底部寬度比定位齒6的根部寬度小0. 0Γ0. 5mm。定位槽左側的斜面與定位齒左側的斜面為線接觸，定位槽右側的斜面與定位齒右側的斜面也為線接觸。這樣的定位精度不高，為了提高定位精度，定位槽5的兩邊均設有避讓孔8，以供鎖緊時定位槽發生變形，使得定位槽和定位齒的側面完全貼合，為了取得更好的定位效果，在定位槽5上方還設有一根連接兩邊避讓孔的剛性定位槽9，該剛性定位槽9的寬度為0. 05、. 5mm。當連接裝置11將工作託板1和卡盤基體2鎖緊時，Z軸定位面4和Z軸基準面7 之間不存在間隙，兩工作面緊貼，間隙為0，而避讓孔8下方內側位置的第一變形區域13發生形變，向上彎曲，定位槽5與剛性定位槽9之間的第二變形區域14發生形變，中間向上拱起，致使剛性定位槽的下邊和上邊貼合，使槽中間的寬度為0，同時定位槽兩側的斜面的斜度發生變化，等於定位齒兩側斜面的斜度。定位槽兩側的斜面與定位齒兩側的斜面完全貼合，形成面接觸。 連接裝置11和被連接裝置12均為現有技術，其目的在於將工作託板1和卡盤基體2兩者之間鎖緊，使得工作託板1的Z軸定位面4和卡盤基體2的Z軸基準面7之間不存在間隙。
權利要求
1.一種高剛性柔性定位夾具，包括卡盤基體和工作託板，卡盤基體和工作託板之間通過連接裝置連接，其特徵在於工件託板整體一次性加工成型，工作託板下端為凸臺，凸臺端面設Z軸定位面，凸臺內設有多個定位槽，卡盤基體上端設有多個與所述定位槽相配合的定位齒，卡盤基體上端設與Z軸定位面相配合的Z軸基準面，每個定位槽的兩邊均設有避讓孔，定位齒側面設有第一斜面，其斜度為8(Γ89度，定位槽的側面設有第二斜面，其斜度為 8Γ90度，定位槽的側面第二斜面斜度比定位齒側面第一斜面斜度大廣3度，定位槽的底部寬度比定位齒的根部寬度小0. Oflmm。
2.如權利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特徵在於避讓孔下端與凸臺端面之間的距離為0. 2 2mm，避讓孔側壁到定位槽斜面的距離為0. 5 5mm。
3.如權利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特徵在於定位槽上方設有一根連接兩邊避讓孔的剛性定位槽，該剛性定位槽的高度為0. 05、. 5mm。
4.如權利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特徵在於定位槽上方設有一根剛性定位槽，剛性定位槽位於避讓孔的上方0. 2 2mm，在兩個避讓孔上方形成一條剛性支撐細經。
5.如權利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特徵在於定位齒側面第一斜面設在根部，該斜面的高度為廣10mm，定位槽側面第二斜面設在底部開口處，該斜面的高度為廣10mm，且定位槽的斜面高度一定大於等於定位齒的斜面高度。
6.如權利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特徵在於Z軸基準面是一凸起的平面。
7.如權利要求1至5中任一項所述的高剛性柔性定位夾具，其特徵在於定位槽和定位齒的數量分別為2、個。
8.如權利要求1至5中任一項所述的高剛性柔性定位夾具，其特徵在於當卡盤基體和工作託板之間的連接裝置打開時，工件託板凸臺Z軸定位面與卡盤基體上的Z軸基準面之間留有0.廣2mm的間隙，定位槽側面與定位齒側面成線接觸；當卡盤基體和工作託板之間的連接裝置鎖緊時，工件託板的Z軸定位面和卡盤基體的Z軸基準面貼合，定位槽左右兩側的避讓孔發生形變，定位槽第二斜面的斜面角度發生變化後與定位齒第一斜面的斜面角度相同，定位槽側面第二斜面與定位齒斜側面第一斜面形成面接觸。
9.一種高剛性柔性定位夾具的定位方法，其特徵在於當卡盤基體和工作託板之間的連接裝置打開時，工件託板凸臺ζ軸定位面與卡盤基體上的Z軸基準面之間留有0.廣2mm的間隙，定位槽側面與定位齒側面成線接觸；當卡盤基體和工作託板之間的連接裝置鎖緊時， 工件託板的Z軸定位面和卡盤基體的Z軸基準面貼合，定位槽左右兩側的避讓孔發生形變， 定位槽第二斜面的斜面角度發生變化後與定位齒第一斜面的斜面角度相同，定位槽側面第二斜面與定位齒第一斜面形成面接觸。
10.如權利要求9所述的高剛性柔性定位夾具的定位方法，其特徵在於定位槽上方開有剛性定位槽，剛性定位槽的高度為0. 05、. 5mm，在工件託板和卡盤基體鎖緊時，剛性定位槽的下沿與上沿貼合，形成剛性支撐。
全文摘要
本發明公開了高剛性柔性定位夾具，包括卡盤基體和工作託板，卡盤基體和工作託板之間通過連接裝置連接，其特徵在於工作託板下端設有凸臺，凸臺端面設Z軸定位面，凸臺內設有多個定位槽，卡盤基體上端設有多個與所述定位槽相配合的定位齒，卡盤基體上端設與Z軸定位面相配合的Z軸基準面，定位齒側面斜度為80~89度，定位槽的側面斜度為81~90度，定位槽的側面斜度比定位齒側面斜度大1~3度，定位槽的底部寬度比定位齒的根部寬度小0.01~0.5mm，每個定位槽的兩邊均設有避讓孔。本發明的優點在於重複定位精度高，且結構簡單，加工成本低。
文檔編號B23Q3/12GK102152149SQ20111012239
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月12日 優先權日2011年5月12日
發明者薛俊倫 申請人:上海麥迅工具機工具技術有限公司