用於環形鍛件的自定心液壓卡盤的製作方法

2023-06-23 05:49:16 1

本實用新型屬於環形鍛件技術領域，具體涉及一種用於環形鍛件的自定心液壓卡盤。

背景技術：

近年來國際社會對環境保護的關注越來越高，火力發電將逐漸被水力發電、太陽能發電、核能發電及風力發電所取代，現在風力發電項目正在產業化、規模化中。風力發電上的迴轉軸承作為一種環形鍛件，也隨著產業化、規模化。

然而諸如迴轉軸承之類的環形鍛件在加工過程中人們對工作效率和加工質量的要求也越來越高，現已逐漸採用液壓卡盤取代手動卡盤，來提高工作效率，可是在液壓卡盤中存在工件中心很難與主軸迴轉中心同軸，每次夾持中心的調整都得通過自車卡爪來實現，很不方便，還有在切削力較大時，夾爪夾持力不夠，造成廢品甚至發生事故，夾爪夾持力過大時，會造成工件變形。

因此，鑑於上述問題有必要提供一種用於環形鍛件的自定心液壓卡盤。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種用於環形鍛件的自定心液壓卡盤，以提高液壓卡盤的工作效率及環形鍛件的加工質量。

為了實現上述目的，本實用新型實施例提供的技術方案如下：

一種用於環形鍛件的自定心液壓卡盤，所述液壓卡盤包括卡盤、以卡盤為中心等角度向外部延伸的若干齒板、固定齒板及卡盤的底座、設於卡盤上的液壓驅動裝置、設於齒板上的若干卡爪、以及與液壓驅動裝置相連並驅動齒板移動的傳動裝置，所述卡爪包括固定安裝於齒板上的卡爪座、以及固定安裝於卡爪座上的第一卡爪和第二卡爪，第一卡爪位於鄰近卡盤的一端，第二卡爪位於遠離卡盤的一端，卡爪座的四個角上設有四個卡爪安裝部，所述卡爪安裝部的拐角處設有圓形的倒角。

作為本實用新型的進一步改進，所述卡爪安裝部包括兩個鄰近卡盤的第一卡爪安裝部及遠離卡盤的第二卡爪安裝部，第一卡爪分別固定安裝於第一卡爪安裝部中，第二卡爪分別固定安裝於第二卡爪安裝部中，所述第一卡爪安裝部的拐角處設有圓形的第一倒角，所述第二卡爪安裝部的拐角處設有圓形的第二倒角。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一卡爪在朝向卡盤的一面為弧面，當第一卡爪安裝於第一卡爪安裝部中時，第一卡爪的弧面能夠與環形鍛件的圓形外表面相互貼合。

作為本實用新型的進一步改進，所述第二卡爪在背向卡盤的一面為弧面， 當第二卡爪安裝於第二卡爪安裝部中時，第二卡爪的弧面能夠與環形鍛件的圓形圓形內表面相互貼合。

作為本實用新型的進一步改進，所述傳動裝置包括與液壓驅動裝置相連的導向支架、以及連接導向支架與齒板的槓桿增力機構，導向支架與液壓驅動裝置相連用於將液壓驅動裝置的上下運動轉變為水平軸向運動，並通過槓桿增力機構對驅動力進行放大，以控制齒板及卡爪的軸向運動。

作為本實用新型的進一步改進，所述液壓驅動裝置包括位於卡盤中間底部的油缸以及位於油缸上部的活塞，通過油缸驅動活塞在卡盤的中空部分上下運動，並通過傳動裝置將活塞的上下運動轉化為齒板及卡爪的軸向運動。

作為本實用新型的進一步改進，所述液壓卡盤包括：

第一狀態，油缸驅動活塞向上運動時，導向支架與槓桿增力機構驅動齒板沿著卡盤的軸線向外伸出，第二夾爪撐住工件內圈；

第二狀態，油缸驅動活塞向下運動時，導向支架與槓桿增力機構驅動齒板沿著卡盤的軸線向內收縮，第一夾爪夾緊工件外圈。

作為本實用新型的進一步改進，所述第一狀態下，第二夾爪的夾持力為：

F夾＝F頂(L1/L2)*h，F頂＝PA＝P*(D/2)2；

其中，P為油缸的液壓油壓力，A為有效受壓面積，D為油缸直徑，L1、L2分別為槓桿增力機構中的兩臂長，h為傳動效率。

作為本實用新型的進一步改進，所述第二狀態下，第一夾爪的夾持力為：

F夾＝F拉(L1/L2)*h，F拉＝PA＝P*((D/2)2-(d/2)2)；

其中，P為油缸的液壓油壓力，A為有效受壓面積，D為油缸直徑，d為活塞中的活塞杆直徑，L1、L2分別為槓桿增力機構中的兩臂長，h為傳動效率。

本實用新型的有益效果是：

通過在卡爪安裝部設置圓形的倒角，可以使卡爪的角部有適當的位移空間，以保證卡爪的弧面與工件的內表面或外表面緊密貼合，保證了卡爪夾持的穩固性；

自定心液壓卡盤夾持行程和夾持力較大，工件吊裝放偏後就不需要人工調整中心，靠液壓卡盤可實現自定心夾持工件，通過調節輸入液壓油壓力可改變夾爪夾持力的大小，具有結構緊湊、維修方便、夾持範圍大、調整方便、夾持力可調等優點。

附圖說明

圖1為本實用新型第一實施方式中液壓卡盤的結構示意圖；

圖2為本實用新型第一實施方式中卡盤及齒板的平面結構示意圖；

圖3為本實用新型第二實施方式中卡盤及齒板的立體結構示意圖；

圖4為本實用新型第二實施方式中卡盤及齒板的傳動原理剖視圖；

圖5為本實用新型第二實施方式中卡盤的立體結構示意圖；

圖6為本實用新型第二實施方式中卡盤及齒板的爆炸結構示意圖；

圖7為本實用新型第二實施方式中卡盤及齒板的另一視角爆炸結構示意圖；

圖8為本實用新型第二實施方式中齒板的安裝結構示意圖；

圖9為本實用新型第二實施方式中齒板的局部結構示意圖；

圖10為本實用新型第二實施方式中齒板與卡爪座的安裝結構示意圖；

圖11為本實用新型第三實施方式中卡爪座的平面結構示意圖；

圖12為本實用新型第三實施方式中卡爪座及卡爪的安裝結構示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖所示的具體實施方式對本實用新型進行詳細描述。但這些實施方式並不限制本實用新型，本領域的普通技術人員根據這些實施方式所做出的結構、方法、或功能上的變換均包含在本實用新型的保護範圍內。

參圖1、圖2所示，本實用新型第一實施方式中自定心液壓卡盤包括卡盤1、以卡盤1為中心等角度向外部延伸的若干齒板2、固定齒板2及卡盤1的底座3、設於卡盤1上的液壓驅動裝置、設於齒板2上的若干卡爪4、以及與液壓驅動裝置相連並驅動齒板2移動的傳動裝置，以下對液壓卡盤的各部件的結構及工作原理作詳細說明。

本實施方式中的齒板2與對應的卡爪4對應設置為六個，六個齒板2沿圓周均勻分布於卡盤1的周圍，每個齒板2上對應安裝有一個卡爪4，每兩個相鄰齒板2之間的夾角為60°。當然，在其他實施方式中也可以設置其他數量的齒板2及卡爪4，並不限於本實施方式中的六個，此處不再一一舉例進行說明。

卡盤1中間呈中空設置，液壓驅動裝置安裝於卡盤1的中空部分，具體地，液壓驅動裝置包括位於卡盤1中間底部的油缸51以及位於油缸上部的活塞52，通過油缸51驅動活塞52在卡盤1的中空部分上下運動，並通過傳動裝置將活塞的上下運動轉化為齒板2及卡爪4的軸向運動。

本實施方式中傳動裝置包括與活塞52相連的導向支架61、以及連接導向支架61與齒板2的槓桿增力機構62，導向支架61與活塞52相連用於將活塞52的上下運動轉變為水平軸向運動，並通過槓桿增力機構62對驅動力進行放大，以控制齒板2及卡爪4的軸向運動。

本實施方式中的齒板2上表面均勻分布有若干第一齒槽201，第一齒槽201的截面呈等間距排列的矩形，對應地，卡爪4的下表面對應設有與第一齒槽201相嚙合的第二齒槽(未圖示)，第二齒槽的形狀與第一齒槽201的形狀互補，其截面也呈等間距排列的矩形，通過第一齒槽與第二齒槽的嚙合以將卡爪4固定安裝於齒板2上。

卡爪4包括固定安裝於齒板2上的卡爪座41、以及固定安裝於卡爪座41上的第一卡爪42和第二卡爪43，第一卡爪42位於鄰近卡盤1的一端，第二卡爪43位於遠離卡盤1的一端。

本實施方式中自定心液壓卡盤的工作原理具體為：

當油缸51驅動活塞52向上運動時，導向支架61與槓桿增力機構62驅動齒板2沿著卡盤的軸線向外伸出，第二夾爪43撐住工件內圈；

當油缸51驅動活塞52向下運動時，導向支架61與槓桿增力機構62驅動 齒板2沿著卡盤的軸線向內收縮，第一夾爪42夾緊工件外圈。

六個卡爪4的夾持力相同並且同步運動自定心，工件吊裝放偏後就不需要人工調整中心，靠六爪液壓自定心即可夾持工件。

本實施方式中通過調節輸入油缸51的液壓油壓力可改變第一夾爪42或第二夾爪43夾持力的大小，具體為：

當油缸51驅動活塞52向上運動時，油缸51的輸出力為：

F頂＝PA＝P*(D/2)2；

其中，P為油缸的液壓油壓力，A為有效受壓面積，D為油缸直徑；

此時第二夾爪43的夾持力為：

F夾＝F頂(L1/L2)*h；

其中，L1、L2分別為槓桿增力機構中的兩臂長，h為傳動效率。

當油缸51驅動活塞52向下運動時，油缸51的輸出力為：

F拉＝PA＝P*((D/2)2-(d/2)2)；

其中，P為油缸的液壓油壓力，A為有效受壓面積，D為油缸直徑，d為活塞中的活塞杆直徑；

此時第一夾爪42的夾持力為：

F夾＝F拉(L1/L2)*h；

其中，L1、L2分別為槓桿增力機構中的兩臂長，h為傳動效率。

參圖3-圖7所示，在本實用新型第二實施方式中齒板2通過直線導軌與卡盤1配合安裝，以下作詳細說明。

參圖5所示，本實施方式中的卡盤1沿圓周對應設置有若干安裝部11及間隔部12，安裝部11呈斜面設置，其與卡盤1的垂直方向呈一定夾角，該夾角優選地可設置為30°～60°之間的角度，如在本實施方式中安裝部11與卡盤的垂直方向呈45°設置，且安裝部11頂部距離中心的距離小於底部距離中心的距離，安裝部11由上至下傾斜向外設置。

參圖6、圖7所示，安裝部11上固定安裝有第一固定件13，第一固定件13通過螺栓固定安裝於傾斜的安裝部11上，第一固定件13上設有第一固定槽131，第一固定槽131中固定安裝有第一導軌14，第一導軌14與連接件15的一端滑動連接。另外，連接件15的另一端與齒板2固定連接。

結合圖8所示，齒板2的下方固定安裝有若干第二固定件21，第二固定件21的下方沿著齒板2的延伸方向設有第二固定槽211，另外，底座上在位於齒板2正下方固定安裝有第二導軌22，第二導軌22的兩側對應設置有收容槽221，第二固定件21通過下方的第二固定槽211與第二導軌22兩側的收容槽221相互卡合，以實現第二固定件21在第二導軌22上滑動。由於齒板2與第二固定件21固定安裝，第二導軌22則可作為齒板2的滑動導軌，以驅動齒板2的伸出或收縮。

參圖4所示為本實施方式中液壓卡盤的原理圖，通過油缸51驅動活塞上下運動，活塞、第一導軌14、及傳動裝置(未圖示)將活塞的上下運動轉變為齒板2的橫向運動，進而調整齒板2的伸出或收縮，以夾持待加工的工件。

優選地，參圖9所示，本實施方式中齒板2上第一齒槽201的截面呈等間 距排列的直角梯形設置，對應地，卡爪4的下表面的第二齒槽的形狀與第一齒槽201的形狀互補，也呈直角梯形設置。截面為直角梯形的齒槽與截面為矩形的齒槽相比，齒槽頂端之間的距離增大，裝配時直角梯形的斜面能夠起到導向作用，以使第一齒槽和第二齒槽完全嚙合，裝配時精度要求較低，提高了裝配效率。

另外，本實施方式中齒板2上設有兩排第一齒槽201，且兩排第一齒槽201之間設有截面呈「凸」型的裝配槽202，結合圖10所示，卡爪4中卡爪座41的底部通過「凸」型的裝配部411與齒板2固定安裝，第二齒槽位於裝配部411的兩側。齒板與卡爪安裝時，首先將裝配部411從側面安裝進齒板2的裝配槽202中，然後將卡爪4與裝配部411固定安裝，即可將卡爪4固定安裝於齒板2上。

參圖11、圖12所示，在本實用新型的第三實施方式中，卡爪座41的上方設有若干卡爪安裝部，本實施方式中在卡爪座41的四個角上設有四個卡爪安裝部，包括兩個鄰近卡盤的第一卡爪安裝部401及遠離卡盤的第二卡爪安裝部402，第一卡爪42分別固定安裝於第一卡爪安裝部401中，第二卡爪43分別固定安裝於第二卡爪安裝部402中。

具體地，在本實施方式中，兩個第一卡爪安裝部401之間的卡爪座41的邊緣為弧面，第一卡爪42在朝向卡盤的一面為弧面，當第一卡爪42安裝於第一卡爪安裝部401中時，第一卡爪42的弧面、卡爪座41上的弧面能夠與環形鍛件的圓形外表面相互貼合，以保證第一卡爪42能夠有足夠大的夾持力。

另外，第二卡爪43在背向卡盤的一面為弧面，當第二卡爪43安裝於第二 卡爪安裝部402中時，第二卡爪43的弧面能夠與環形鍛件的圓形內表面相互貼合，以保證第二卡爪43能夠有足夠大的夾持力。

進一步地，在本實施方式中第一卡爪安裝部401的拐角處設有圓形的第一倒角4011，第二卡爪安裝部402的拐角處設有圓形的第二倒角4021，通過第一倒角4011和第二倒角4021的設置，可以使第一卡爪42或第二卡爪43的角部有適當的位移空間，以保證第一卡爪42或第二卡爪43的弧面與工件的內表面或外表面緊密貼合，保證了卡爪夾持的穩固性。

應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本實用新型的可行性實施方式的具體說明，它們並非用以限制本實用新型的保護範圍，凡未脫離本實用新型技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本實用新型的保護範圍之內。