一种自动哑铃型制样机的制作方法

本发明属于哑铃型制样机技术领域，尤其涉及一种自动哑铃型制样机。

背景技术：

哑铃型试样是用于测定热塑性塑料管材的拉伸性能所采用的标准试样。gb/t8804.1-2003《热塑性塑料管材拉伸性能测定第1部分：试验方法总则》中5.2.2.3“机械加工方法”条款中明确指出了“用机械加工方法制取试样，需采用铣削”的具体要求。

目前，市场上的哑铃型制样机主要有以下三类：第一类以手工操作为主，即将试样固定在带有哑铃型靠模的夹具中，由电机带动主轴使铣刀作旋转运动，操作人员用手握着夹具上的手柄，一方面施加压力使夹具上哑铃型靠模的两侧面与主轴上两轴承相接触，使铣刀相对靠模曲线运动一致；一方面拖动试样来回移动，从而加工出与靠模一致的标准试样。在加工过程中，由于操作人员用力不均匀、夹具的移动速度不均匀以及移动方向不一致的原因，容易导致试样的加工表面质量很差等问题，从而造成过多的废品率；同时，操作人员的劳动强度大、危险性高，但由于设备价格较低，市场上应用范围比较广泛。第二类为数控式哑铃型制样机，用数控程序控制铣刀的运动轨迹，其加工效率和加工质量均高，但存在设备昂贵，加工成本和维护成本高等缺点，因此市场上应用较少。第三类为半自动哑铃型制样机，即将第一类以手工操作为主的设备中的夹具的运动变为电机带动的移动，在铣刀和试样间由弹簧压紧，在对试样的其中一面铣削一刀后，由于铣刀刀刃加工试样时具有方向性，需要电机反转或将铣刀退回到起始点，再进行下一刀的铣削，直到铣削好该面，然后将试样掉头再铣削另一面。用该方法加工的试样表面质量较好，但加工中存在铣刀与试样间弹簧的压紧力由于弹簧拉伸长度的变化而改变、试样不能一次铣削成功，需退回起始点重新加工，造成加工误差。

技术实现要素：

针对现有技术之不足，本发明提供了一种自动哑铃型制样机。实现制作过程自动化程度高、铣刀与试样间的压紧力恒定和铣削一次成型。

本发明的技术方案为：一种自动哑铃型制样机，包括铣刀，所述的铣刀刀杆上设置有两个定位滚轮，所述的定位滚轮与夹具体在压紧力施加部分的作用下紧靠，所述的铣刀刀杆与电机连接，所述的电机固定安装在横向移动支架上的支撑板上，所述的支撑板的左右两侧与压紧力施加部分通过钢丝绳固定连接，所述的横向移动支架上的滑行轨与固联在支撑板上的导轨轴承连接构成移动副，所述的横向移动支架固定在机架上，所述的夹具体固定安装在纵向往复移动工作台的夹具平台上，所述的纵向往复工作台固定安装在机架上。

进一步的，所述的夹具体轮廓包括加工区、非加工区以及过渡区三部分；

进一步的，所述的夹具体的加工区轮廓与待加工试件轮廓一致，所述的夹具体的加工区作为加工试件的靠模；

进一步的，所述待加工试件通过夹具体上安装的压紧螺栓固定在夹具体上；

进一步的，所述的纵向往复移动工作台包括夹具平台，所述的夹具平台下方固定有螺纹套，所述的螺纹套与封闭双向回程螺纹螺杆配合，所述的封闭双向回程螺纹通过电机驱动，所述的电机固定在所述的机架上，所述的夹具平台下方固定有纵向导轨轴承，所述的纵向导轨轴承与纵向导轨配合组成移动副，所述的纵向导轨方向与封闭双向回程螺纹方向平行，所述的纵向导轨固定在所述的机架上。

进一步的，所述的压紧力施加部分包含前后相同的两套配重装置；所述的配重装置包含钢丝绳、滑轮、导杆、上配重块、下配重块以及无弹性软绳索，所述的钢丝绳一端与所述的横向移动支架固联，一端与所述的上配置块固联，所述的钢丝绳绕过所述的滑轮，所述上配重块与所述的下配重块通过无弹性软绳索连接，所述的上配重块与下配重块上设置两导向孔，所述的导向孔与固定在机架上的两导杆组成移动副。

本发明的优点：

1、试件在一次装夹后，试样往复纵向移动，刀具加工一面后自动转换到另一面加工，并可多次循环加工，这就使电机能保持同一方向转动，避免电机正反转造成的电机寿命降低和试件的掉头装夹造成的加工精度降低以及夹具退回造成的辅助时间过长等问题。

2、在加工过程中，刀具与试样间的压紧力由压紧力施加部分的重力提供，这就保证了压紧力是恒定的，避免因弹簧的长度的变化而造成的压紧力的改变，从而提高加工质量。

3、夹具的往复运动和配重的自动转换等，提高了哑铃型制样机的自动化水平，降低了操作人员的劳动难度，与数控式哑铃型制样机相比，成本降低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明纵向往复移动工作台结构示意图；

图3为本发明配重装置结构示意图；

图4为本发明加工部分结构示意图；

图5为本发明横向移动平台结构示意图；

图6为本发明压紧力施加部分结构示意图；

图7为本发明夹具体分区结构示意图；

图8为本发明铣刀行进轨迹示意图

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的技术方案为：一种自动哑铃型制样机，包括铣刀405，所述的铣刀405的刀杆406上设置有两个定位滚轮407，所述的定位滚轮407与夹具体402在压紧力施加部分102的作用下紧靠，所述的刀杆406与电机505连接，所述的电机505固定安装在横向移动支架501上的支撑板504上，所述的横向移动支架501的支撑板504的左右两侧与压紧力施加部分102通过钢丝绳306连接，所述的横向移动支架501上的滑行轨与固联在支撑板504上的导轨轴承503连接构成移动副，所述的横向移动支架501固定在机架103上，所述的夹具体402固定安装在纵向往复移动工作台101的夹具平台205上，所述的纵向往复工作台101固定安装在机架103上。

进一步的，如图7所示，所述的夹具体402轮廓包括加工区cd段、非加工区bc段与de段以及过渡区ab段与ef段三部分；

进一步的，所述的夹具体402的加工区轮廓与待加工试件403轮廓一致，所述夹具体402的加工区轮廓作为加工试件403的靠模；

进一步的，所述待加工试件403通过夹具体402上安装的压紧螺栓404固定在夹具体402上；

进一步的，所述的纵向往复移动工作台101包括夹具平台205，所述的夹具平台205下方固定有螺纹套208，所述的螺纹套208与封闭双向回程螺纹螺杆204配合，所述的封闭双向回程螺纹螺杆204通过电机201驱动，所述的电机201固定在所述的机架103上，所述的夹具平台205下方固定有纵向导轨轴承206，所述的纵向导轨轴承206与纵向导轨207配合构成移动副，所述的纵向导轨207方向与封闭双向回程螺纹螺杆204方向平行，所述的纵向导轨207固定在所述的机架103上。

进一步的，所述的压紧力施加部分102包含前后相同的两套配重装置，如图3所示；所述的配重装置包含钢丝绳306、滑轮310、导杆307、上配重块304、下配重块302、无弹性软绳索303以及托盘301，所述的钢丝绳306一端与所述的横向移动支架501的支撑板504固联，另一端与所述的上配重块304固联，所述的钢丝绳306绕过所述的滑轮310，所述上配重块304与所述的下配重块302通过所述的无弹性软绳索303连接，所述的上配重块304与下配重块302上均设置两导向孔与固定在机架103上的两导杆305构成移动副；

进一步的，所述的夹具体402对称面与两套配重装置的安装对称面重合；

进一步的，所述的铣刀405旋转中心轴线位于横向移动平台105支撑板504的前后对称中心，如图4所示；

工作原理：如图8所示，使用时，以起始点为铣刀405位于夹具体402非加工区ab段内为例，此时，由于横向移动平台105的支撑板504对称面相对于两配重装置的安装对称面向前一段距离，此时，前配重装置的上配重块304-1较后配重装置的上配重块304-2向下一段距离，前配重装置的下配重块302-1与托盘301-1接触且无弹性软绳索303-1松弛时，后配重装置的下配重块302-2与托盘301-2脱离，因此，位于该初始状态时，铣刀405受的压紧力为向后的力，大小等于下配重块302-2重量，在该力作用下，铣刀405与夹具体402紧靠；然后，在纵向往复移动平台101带动下，夹具体402向左运动，铣刀405与夹具体402内的靠模403前面紧靠加工试件前面，直至非加工区cd，在该过程中铣刀受力大小与方向均不变；由于夹具体402的过渡区df轮廓形状为圆弧形，铣刀405运动至夹具体402过渡区df时，在力的作用下，铣刀405沿着圆弧de向后运动，当铣刀405运动至e点位置时，此时后配重装置的下配重块302-2刚好与托盘301-2接触，前配重装置的下配重块302-1刚要脱离托盘301-1，且横向移动平台105向后的移动速度大于零，纵向往复移动平台101的封闭双向螺纹204至转换方向处，因此，下一时刻，纵向往复移动平台101带动夹具体402向右运动，在惯性的作用下，铣刀405移动至夹具体402的过渡区ef段，此时，前配重装置的下配重块302-1与托盘301-1脱离，后配重装置的下配重块302-2与托盘301-2接触且无弹性软绳索303-2松弛，铣刀405所受的压紧力为方向向前且大小等于下配重块302-1的重量，随着夹具体402的向右运动，铣刀405开始与靠模403后面紧靠，加工试件后面，直至非加工区hi，完成试件后面加工，接下来铣刀405沿着夹具体402的过渡区ia运动，并在j点处完成压紧力方向的转变，直至回到加工起始点。在试件加工过程中，铣刀405与夹具体402和靠模403的压紧力的大小始终不变，方向始终指向靠模403的前后对称面。