一种柔性薄壁轴承专用夹具的制作方法

本发明为一种柔性薄壁轴承专用夹具，尤其适用于在柔性薄壁轴承性能测试实验台中将柔性薄壁轴承装入夹持装置，从而模拟柔性薄壁轴承实际工况下的动静载测试、疲劳寿命测试、精度测试等，属于机械设计领域。

背景技术：

谐波减速器作为工业机器人的核心基础部件，具有高精度、高承载力、传动比范围广等特点，对其技术的研发是目前国产工业机器人产业化的瓶颈。柔性薄壁轴承是谐波减速器的核心部件，对谐波减速器的整体性能起着至关重要的作用。柔性薄壁轴承在工作状态下，不仅承受与薄壁轴承内圈精密配合椭圆轴的挤胀下的弹性变形，而且还要承受因自身运转产生的交变应力，并且在工况不理想的情况下，还要承受来自外界不同的静载或动载力。因此，在谐波减速器用柔性薄壁轴承的研发过程中，应该对柔性薄壁轴承的稳定性、回转精度以及寿命进行测试，待各项性能达到要求后才能投入产业化生产，进而解决我国工业机器人核心零部件的瓶颈问题，为实现我国工业机器人的产业化和广泛应用提供支撑。

柔性薄壁轴承作为谐波减速器的关键零部件，其在不同工况下的回转精度和稳定性对谐波减速器整体性能有着非常重要的作用。柔性薄壁轴承的几何截面形状为圆形，在谐波减速器中受载后变为椭圆形。因此，在模拟柔性薄壁轴承实际工况下的性能时，柔性薄壁轴承内圈需要套入椭圆形的轴颈。本发明实现将柔性薄壁轴承套入椭圆轴颈，解决柔性薄壁轴承的圆形内圈不容易与椭圆轴颈装配的问题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种高效、操作简便且稳定、工作可靠的一种柔性薄壁轴承专用夹具。

本发明的目的与构想是通过以下技术方案实现的：

一种柔性薄壁轴承专用夹具，包括平口虎钳、自由夹具体、安装轴组件，

所述的安装轴组件包括拉钉、轴承安装体和柔性薄壁轴承夹紧装置，所述轴承安装体包括轴状主体，所述轴状主体的前部设置有用于实现柔性薄壁轴承径向定位的椭圆形轴颈，后部设置圆锥部，所述拉钉连接设置在所述圆锥部的末端，所述的柔性薄壁轴承夹紧装置可拆卸地固定设置在所述椭圆形轴颈两侧，用于实现柔性薄壁轴承轴向定位；

所述的自由夹具体包括夹具托板、夹具和导向轴，所述夹具托板包括对称设置的夹具动托板和夹具静托板，位于平口虎钳的虎口两部分之间，所述夹具包括对称设置的动夹具和静夹具，夹具动托板与动夹具通过动内六角螺钉连接，且动夹具位于夹具动托板上方，夹具静托板与静夹具通过静内六角螺钉连接，且静夹具位于夹具静托板上方，所述动夹具和静夹具通过导向轴相连接，合围成夹持柔性薄壁轴承外圈的椭圆形夹持孔。

进一步地，所述圆锥部的末端设置有螺纹孔，所述拉钉上设置有与所述螺纹孔相连接的外螺纹。

进一步地，所述圆锥部的锥度比为7:24。

进一步地，所述的柔性薄壁轴承夹紧装置包括两半式柔性薄壁轴承内圈挡圈、柔性薄壁轴承保持架挡圈、内六角螺栓、防脱环，所述的椭圆形轴颈、两半式柔性薄壁轴承内圈挡圈、柔性薄壁轴承保持架挡圈上沿周向均匀设置有与所述内六角螺栓相配合的螺栓孔，所述防脱环连接各个内六角螺栓，各个内六角螺栓上均设置有安装防脱环的通孔。

进一步地，所述椭圆形轴颈的厚度比柔性薄壁轴承内圈厚度大0.01-0.05mm。

进一步地，所述的两半式柔性薄壁轴承内圈挡圈、柔性薄壁轴承保持架挡圈的内孔直径与所述轴状主体直径相匹配。

进一步地，所述的轴承安装体的中部还设置有用于防止轴承安装体相对转动的卡口。

进一步地，所述的卡口包括一环形V槽、对称地设置在所述环形V槽处的两个止动平面。

进一步地，所述动夹具和静夹具两侧分别相对地设置有位于同一直线上的导向孔，所述的导向轴一端与静夹具内的导向孔固定连接，另一端与动夹具内相对的导向孔滑动配合。

进一步地，所述动夹具和静夹具的相对面各设置有与所述导向孔同轴的阶梯孔，所述导向轴上设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧的两端分别紧抵于相对的阶梯孔内，当平口虎钳的虎口张开后，动夹具和静夹具在压缩弹簧的恢复作用下自动松开。

相比现有技术，本发明实现了将柔性薄壁轴承套入椭圆轴颈，解决柔性薄壁轴承的圆形内圈不容易与椭圆轴颈装配的问题，为柔性薄壁轴承的性能测试实验的装夹操作提供支持，结构简单、操作方便、机械性能稳定可靠。

附图说明

图1为本发明实施例的轴测结构示意图。

图2为本发明实施例的主视示意图。

图3为本发明实施例的俯视示意图。

图4为图3中A-A方向的剖视示意图。

图5为本发明实施例的左视示意图。

图6为自由夹具体未合上的俯视示意图。

图7为图6中B-B方向的剖视示意图。

图8为本发明实施例的轴承安装体轴测结构示意图。

图9为本发明实施例的轴承安装体主视示意图。

图10为图9中C-C方向的剖视示意图。

图11为本发明实施例的轴承安装体左视示意图。

图中所示：1为手柄、2为底座支承体、3为虎口滑块、4为虎口动夹块、5为夹具动托板、6为动夹具、7为夹具静托板、8为静夹具、9为虎口静夹块、10为静紧固螺栓、11为轴承安装体、12为柔性薄壁轴承、13为动紧固螺栓、14为螺杆、15为套筒、16为螺旋滑块、17为导向轴、18为动内六角螺钉、19为静内六角螺钉、20为拉钉、21为两半式柔性薄壁轴承内圈挡圈、22为柔性薄壁轴承保持架挡圈、23为内六角螺栓、24为椭圆形轴颈、25为防脱环。

具体实施方式

下面的具体实施例对本发明的目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本发明的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如附图1至附图11所示，一种柔性薄壁轴承专用夹具，包括平口虎钳、自由夹具体、安装轴组件，

所述的安装轴组件包括拉钉20、轴承安装体2和柔性薄壁轴承夹紧装置，所述轴承安装体11包括轴状主体，所述轴状主体的前部设置有用于实现柔性薄壁轴承12径向定位的椭圆形轴颈24，后部设置锥度比为7:24的圆锥部，所述拉钉20连接设置在所述圆锥部的末端，所述的柔性薄壁轴承夹紧装置可拆卸地固定设置在所述椭圆形轴颈24两侧，用于实现柔性薄壁轴承12轴向定位；

所述的自由夹具体包括夹具托板、夹具和导向轴17，所述夹具托板包括对称设置的夹具动托板5和夹具静托板7，位于平口虎钳的虎口两部分之间，所述夹具包括对称设置的动夹具6和静夹具8，夹具动托板5与动夹具6通过动内六角螺钉18连接，且动夹具6位于夹具动托板5上方，夹具静托板7与静夹具8通过静内六角螺钉19连接，且静夹具8位于夹具静托板7上方，所述动夹具6和静夹具8通过导向轴17相连接，合围成夹持柔性薄壁轴承4外圈的椭圆形夹持孔。所述的自由夹具体通过虎口动夹块4和虎口静夹块9来夹紧定位，通过导向轴17使两个夹块的椭圆圆心重合，合并后组成椭圆夹持孔。

所述的柔性薄壁轴承12放置在自由夹具体上方，自由夹具体的动夹具6和静夹具8组成的椭圆内孔卡紧薄壁轴承12的圆形外圈，所述的动夹具6和静夹具8实现柔性薄壁轴承12的径向定位；夹具动托板5和夹具静托板7组成的夹具托板限制柔性薄壁轴承12的轴向位移，保证轴承安装体11与柔性薄壁轴承12装配的精准性。柔性薄壁轴承12的圆形外圈在动夹具6和静夹具8组成的椭圆内孔的作用下变为椭圆形，用适当的工具将轴承安装体11的椭圆轴颈压入柔性薄壁轴承12的内圈。

本实施例所述的平口虎钳包括底座支承体2、螺旋调距部分、虎口夹具体，所述的螺旋调距部分位于底座支承体2内部；所述的虎口夹具体一部分固定在底座支承体2上，另一部分与螺旋调距部分连接在一起，并能在底座支承体2上表面移动；所述的自由夹具体放置在底座支承体2上面，并位于虎口夹具体两部分之间；所述的柔性薄壁轴承12放置在自由夹具体上方，自由夹具体的椭圆形内孔卡紧柔性薄壁轴承12的圆形外圈；所述的轴承安装体11的椭圆形轴颈24用合适工具装入柔性薄壁轴承12的内圈。

所述的底座支承体2为内部中空的铸铁座，其上表面与虎口夹具体及自由夹具体相贴合，并需涂润滑油防锈。

所述的螺旋调距部分包括手柄1、螺杆14、套筒15和螺旋滑块16。所述的套筒15放在底座支承体2一端的通孔内，螺杆14穿过套筒15伸入底座支承体2内部，螺杆14的螺纹部分朝内，方头部分朝外，螺旋滑块16的内螺纹与螺杆14的外螺纹相配合，螺旋滑块16上的凸型设计与虎口夹具体的虎口滑块3上的凹槽设计相配合，使螺旋滑块16和虎口滑块3连接在一起，手柄1套在螺杆14的方头上，通过转动手柄1使螺杆14产生螺旋运动，实现螺旋调距。

所述的虎口夹具体包括虎口滑块3、虎口动夹块4、虎口静夹块9、静紧固螺栓10和动紧固螺栓13。所述的静紧固螺栓10把虎口静夹块9固定在底座支承体2上；虎口滑块3上的凹槽设计与螺旋滑块16上的凸型设计相配合，使螺旋滑块16和虎口滑块3连接在一起，保证虎口滑块3只能沿着底座支承体2的上表面做一维运动；而虎口滑块3又与虎口动夹块4通过动紧固螺栓13连接，从而虎口动夹块4也只能沿着底座支承体2的上表面做一维运动。底座支承体2的安装套筒15端的凸形设计防止了虎口滑块3及虎口动夹块4滑出底座支承体2外。

所述圆锥部的末端设置有螺纹孔，所述拉钉20上设置有与所述螺纹孔相连接的外螺纹。

所述的柔性薄壁轴承夹紧装置包括两半式柔性薄壁轴承内圈挡圈21、柔性薄壁轴承保持架挡圈22、内六角螺栓23、防脱环25，所述两半式柔性薄壁轴承内圈挡圈21由两块形状相同的弧形结构组成，所述的椭圆形轴颈24、两半式柔性薄壁轴承内圈挡圈21、柔性薄壁轴承保持架挡圈22上沿周向均匀设置有与所述内六角螺栓23相配合的螺栓孔，所述防脱环25连接各个内六角螺栓23，各个内六角螺栓23上均设置有安装防脱环25的通孔。所述椭圆形轴颈24的厚度比柔性薄壁轴承12内圈厚度大0.01-0.05mm。

所述的两半式柔性薄壁轴承内圈挡圈21、柔性薄壁轴承保持架挡圈22的内孔直径与所述轴状主体直径相匹配。

所述的轴承安装体11的中部还设置有用于防止轴承安装体11相对转动的卡口。所述的卡口包括一环形V槽、对称地设置在所述环形V槽处的两个止动平面。

如图6和图7所示，所述动夹具6和静夹具8两侧分别相对地设置有位于同一直线上的导向孔，所述的导向轴17一端与静夹具8内的导向孔固定连接，另一端与动夹具6内相对的导向孔滑动配合。所述动夹具6和静夹具8的相对面各设置有与所述导向孔同轴的阶梯孔，所述导向轴17上设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧的两端分别紧抵于相对的阶梯孔内，当平口虎钳的虎口张开后，动夹具6和静夹具8在压缩弹簧的恢复作用下自动松开。

本实施例的工作原理如下：

本实施例通过转动手柄1带动螺杆14旋转，而螺杆14与螺旋滑块16通过螺纹连接，当螺杆14旋转时，螺旋滑块16进行直线运动，实现了旋转运动向直线运动的转化。螺旋滑块16上的凸型设计与虎口夹具体的虎口滑块3上的凹槽设计相配合，使螺旋滑块16和虎口滑块3连接在一起，而虎口滑块3又与虎口动夹块4通过动紧固螺栓13连接，从而虎口滑块3和虎口动夹块4只能沿着底座支承体2的上表面做一维运动。

操作时先用动内六角螺钉18将夹具动托板5与动夹具6装配在一起，用静内六角螺钉19将夹具静托板7与静夹具8装配在一起。自由夹具体放置在底座支承体2上表面，且位于虎口动夹块4和虎口静夹块9之间，一半与虎口静夹块9接触，另一半与虎口动夹块4接触。将柔性薄壁轴承12放置在夹具动托板5和夹具静托板7组成的夹具托板上，其外圈与动夹具6及静夹具8接触。用导向轴17把动夹具6和静夹具8连接。

接着用手柄1调节螺杆14，收紧虎口静夹块9和虎口动夹块4之间的距离，夹具的两半受到虎口静夹块9和虎口动夹块4的压紧力从而合在一起，使动夹具6和静夹具8形成椭圆内孔。同时，柔性薄壁轴承12的外圈和内圈在动夹具6和静夹具8组成的椭圆内孔的作用下受迫变为椭圆形。

然后用合适的工具将轴承安装体11的椭圆轴颈24压入变形后的柔性薄壁轴承12的内圈。夹具动托板5与动夹具6的凸台设计保证了轴承安装体11的椭圆轴颈和柔性薄壁轴承12的内圈的装配位置的精确型。

所述实施例仅为本发明的较佳的实例而已，并非是对本发明实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在所述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。