一种高精度壳体铣削加工的模块化快速换装定位装夹装置的制作方法

本实用新型涉及一种高精度壳体铣削加工的模块化快速换装定位装夹装置，属于夹具设计技术领域。

背景技术：

伺服机构中机电作动器壳体主要结构特点均为：异型、薄壁、开窗口，工件孔隙分布关系及其尺寸各异；其外形铣削加工的定位装夹特点均为：以主孔配合芯轴定心、底部定位孔配合定位销定向；加工难点均为：薄壁结构易变形、窗口相对于主孔形位公差要求高，找正时间长、产品质量稳定性差。传统定位夹具只能适用于单一产品，不能多型号产品共用，无法实现快速换装，不能适应多产品混线加工的需求。如何设计并制造一种可满足多种机电作动器壳体定位装夹需求的快速换装定位夹具，一直以来是制约机电作动器壳体多型号混线加工的技术瓶颈。

技术实现要素：

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种高精度壳体铣削加工的模块化快速换装定位装夹装置，满足多种机电作动器壳体定位装夹需求，且能快速换装。

本发明的技术解决方案是：

一种高精度壳体铣削加工的模块化快速换装定位装夹装置，包括基座连接部分、工件定心部分、工件定向部分、空刀垫高部分和工件压紧部分；

所述基座连接部分包括定位轴、圆柱销和底座，工件定心部分包括芯轴、变径套和轴用弹性挡圈，工件定向部分包括底板和定位销，空刀垫高部分包括下托板和限位销，工件压紧部分包括上压板和压紧螺母；

定位轴为圆柱状凸台结构，小直径端插入底座中心孔下端，且与底座中心孔间隙配合，大直径端插入3r标准托盘中心孔中；底座上的圆柱销插入3r标准托盘的定向孔中，底座通过压紧螺栓固定在3r标准托盘上；

芯轴插入底座的中心孔，芯轴与底座通过压紧螺栓固定；底板和下托板依次套在芯轴上，底板与底座通过压紧螺栓连接，下托板通过限位销固定在底板上；定位销通过底板上预留的定位销孔固定在底板上；待加工工件放置于下托板上，并通过定位销固定于底板上；

变径套套在芯轴上，轴用弹性挡圈安装于芯轴的限位槽内；

待加工工件安装到位后，上压板通过压紧螺母固定在芯轴上，以压紧工件。

底板上预留用于找正的平面。

底板上的定位销孔与待加工工件上的定向孔对应，定位销为菱形销，菱形端插入待加工工件上的定向孔中，圆形端插入底板定位销孔中，定位销圆形端与底板定位销孔为间隙配合，间隙不大于0.005mm。

底板上定位销孔相对于底板中心孔的位置度误差不大于φ0.005mm。

底板的中心孔与芯轴外圆间隙配合，间隙不大于0.005mm。

下托板与待加工工件定位面形状一致，且下托板的轮廓尺寸较待加工工件定位面轮廓尺寸向内缩进1mm。

变径套外径小于待加工工件定位孔内径的0.005mm，变径套和芯轴之间的间隙不大于0.005mm。

底座上下表面、底板上下表面、下托板上下表面的平行度误差不大于0.005mm。

底座的中心孔与底座下表面的垂直度误差不大于φ0.01mm。

芯轴插入底座的中心台阶孔中，所述台阶孔的台阶面相对于底座下表面的平行度误差不大于0.005mm。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1)本实用新型通过待加工工件上的定位孔与变径套的外圆配合，可以实现工件的自动定心，通过待加工工件上的定位销孔与定位销6配合，可实现工件的自动定向，避免“一件一找正”，大幅提高生产效率，降低劳动者工作强度。

2)本实用新型更换工件时，只需更换变径套、下托板、定位销和上压板，并将定位销更换到底板上对应的定位销孔中，满足多种机电作动器壳体定位装夹需求，实现“一装多用”，节约工装制作成本。

3)本实用新型工件外形尺寸及相对于主孔的形位要求由装置保证，确保批量产品的质量一致性。

4)本实用新型变径套与芯轴、定位销与底板，限位销与底板均为间隙配合，同时上压板与芯轴无配合关系，可配合生产线需求，进行快速换装。

5)本实用新型芯轴外圆预留多档限位槽，适用于不同高度变径套的限位。

6)本实用新型使用下托板将工件垫高，防止刀具与底座之间干涉，避免撞刀。

7)本实用新型的使用可以使低质低效的壳体铣加工实现高质高效生产，对产品的混线生产提供有效的工装基础。

8)本实用新型芯轴和底座为分体式结构，比传统一体式结构芯轴机加工艺性强，易于加工，节省材料，机加经济性强。

9)本实用新型使用简单易行，便于操作。

附图说明

图1为本发明装置结构简图；

图2为机电作动器壳体结构简图，其中(a)为右视图，(b)为(a)的a-a向剖视图；

图3为底座剖视图；

图4为芯轴结构简图；

图5为底板结构简图；

图6为下托板结构简图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行详细阐述。

如图1所示，本实用新型提供一种高精度壳体铣削加工的模块化快速换装定位装夹装置，包括基座连接部分、工件定心部分、工件定向部分、空刀垫高部分和工件压紧部分。

基座连接部分包括定位轴1、圆柱销2和底座3，工件定心部分包括芯轴4、变径套11和轴用弹性挡圈10，工件定向部分包括底板5和定位销6，空刀垫高部分包括下托板7和限位销12，工件压紧部分包括上压板9和压紧螺母8。

1)基座连接部分

定位轴1为圆柱状凸台结构，小直径端插入底座3中心孔下端，且与底座3中心孔间隙配合，间隙量不大于0.005mm，大直径端插入3r标准托盘中心孔中，实现定心；底座3上的圆柱销2插入3r标准托盘的定向孔，实现定向；底座3通过压紧螺栓固定在3r标准托盘上，实现完全定位。圆柱销2与底座3过盈配合。

2)工件定心部分

如图4所示，可根据需使用不同变径套的不同高度，加工多道限位槽；底座3中心孔上端为台阶结构，芯轴4插入底座3的中心台阶孔中，实现定心，芯轴4与底座3通过四处压紧螺栓13固定；通过间隙配合将变径套11穿入芯轴4，间隙量不大于0.005mm；变径套11外径小于待加工工件定位孔内径的0.005mm。将轴用弹性挡圈10安装于芯轴4上对应的限位槽内，限制变径套11沿芯轴4轴向窜动。

3)工件定向部分

如图2中(a)和(b)所示，根据需加工的不同壳体定位孔101与定向孔102的位置关系，在底板5上加工对应的定位销孔。底板5套在芯轴4上，底板5的中心孔与芯轴4外圆间隙配合，间隙量不大于0.005mm，保证底板5与芯轴4同心，通过底板5上预留平面找正底板方向，通过四处压紧螺栓13将底板5与底座3连接。定位销6为菱形销，菱形端插入待加工工件上的定向孔中，圆形端插入底板5定位销孔中，定位销6与底板5定位销孔为间隙配合，间隙量不大于0.005mm，即能保证定位可靠性，又便于定位销6的拆卸和更换。

4)空刀垫高部分

下托板7与待加工工件定位面形状一致，且下托板7的轮廓尺寸较待加工工件定位面轮廓尺寸向内缩进1mm；将两限位销12安装在下托板7上的限位销孔中，限位销12选用标准圆柱销，与限位销孔为过盈配合。再将下托板7穿入芯轴，放置在底板5上，限位销12与底板5上预留的销孔为间隙配合，便于下托板7的快速更换。通过下托板7将工件垫高，防止刀具与底板3发生干涉，避免发生撞刀现象。

5)工件压紧部分

待加工工件安装到位后，上压板9穿入芯轴4，并与工件压紧面ⅱ相配合。将压紧螺母8安装在芯轴4预留的螺纹上，通过拧紧力压紧工件。限制工件沿芯轴4轴向移动自由度。

具体部件的设计要求如下：

①底座3的结构简图见图3。

底座3上中心孔直径为φd，用于与芯轴4配合；芯轴4插入底座3中心孔中，芯轴4上的限位块41安装在底座上的直径为φj深为l14的台阶孔内，为保证芯轴安装垂直度，尺寸l14下表面与基准b(底座3下表面)的平行度误差不大于0.005mm，中心孔相对于基准b的垂直度误差不大于φ0.01mm。底座3上表面是底板5的安装面，将底板5安装在底座3上，为保证底板5安装精度，底座3上表面相对于基准b的平行度误差不大于0.005mm。

②芯轴4的结构简图见图4。芯轴4外圆与底座3上的中心孔为间隙量不大于0.005mm的间隙配合，其与基准c(芯轴外圆)的同轴度误差不大于φ0.005mm。限位块41外圆直径小于φj。芯轴4与底板5中心孔的配合面42外圆圆柱度误差不大于0.01，相对于基准c的同轴度误差不大于φ0.005，避免定位误差的产生。芯轴4与变径套11配合面43外径为h。

芯轴4的限位槽44直径为h-1.1mm，限位槽左端与限位块41右表面距离l16＝l15+l1-l17+0.5，为满足不同工件的定位需求，可根据不同零件尺寸l1，在配合面43外圆加工多处限位槽。l15为配合面42高度，l1为待加工工件上定位孔的深度，l17为限位槽的宽度。

③底板5的结构简图见图5。底板5高度比配合面42高度大0.5mm，底板5上下两表面的平行度误差不大于0.005mm，且底板5中心孔相对于下表面的垂直度误差不大于φ0.005mm，保证底板5上表面与芯轴4轴心垂直。限位销12固定在底板5的限位销孔内，底板5的两处限位销孔52与限位销12间隙配合，限制下托板7位置，应保证限位销孔相对于底板5中心孔的位置度误差不超过φ0.03mm。底板5上定位销孔53相对于底座5下表面的垂直度误差不大于φ0.005mm，相对于中心孔的位置度误差不大于φ0.005mm，从而保证定位销6相对于芯轴4中心位置的准确性。底板5左侧平面为装配时的定位找正面51，应保证其相对于基准q-q的平行度误差不大于0.005mm。

④下托板7的结构简图见图6。下托板7的作用是将工件垫高，避免机床刀具与工装产生干涉，使用时从中心孔穿入芯轴4，其直径应大于芯轴4上配合面43外径。孔71与限位销12过盈配合。底板外形尺寸应比壳体定位面ⅰ向内缩进1mm，避免与刀具干涉。下托板上下表面的平行度误差应小于0.005mm，保证工件安装垂直度。

⑤变径套高度应为l1-l17，内孔直径应与芯轴4上的配合面43外圆配磨，保证与芯轴4上的配合面43外圆为间隙量小于0.005的间隙配合，便于变径套的更换。变径套外圆应与待加工工件上的定位孔为间隙量小于0.005的间隙配合。保证工件安装后的定位精度，且便于工件拆装。变径套上下两端面相对于内孔的垂直度误差不大于φ0.005mm，变径套外圆圆柱度误差不大于0.01mm，外圆相对于内孔的同轴度误差不大于φ0.008mm，保证变径套11安装后与芯轴4的同轴度。

⑥上压板9外形尺寸应根据工件ⅱ面进行加工，其外形尺寸较待加工工件压紧面ii的轮廓尺寸向内缩进1mm，厚度尺寸应大于较待加工工件压紧面ii的下凹深度l2，便于安装，避免与工件发生磕碰。为安装可靠，上压板9上下两表面的平行度误差不大于0.02mm。

根据定位装夹装置适用的工件类型，在底板5上加工对应的定位销孔53。加工对应的变径套11、下托板7、定位销6和上压板9。

加工工件时，根据工件类型选用对应的变径套11、下托板7、定位销6和上压板9。

将定位销6安装在底板5上对应的定位销孔53中，将下托板7穿入芯轴4，下托板7上的限位销12插入底板5上的限位销孔52中，然后将变径套11穿入芯轴4，安装轴用弹簧挡圈10。

安装工件，将工件中心孔与变径套11外圆配合，工件定位销孔与定位销6配合，实现快速定位定向。

安装上压板9，并用锁紧螺母8压紧。完成工件的安装。

更换工件时，只需更换变径套11、下托板7、定位销6和上压板9，并将定位销6更换到底板5上对应的定位销孔53中。

本装置的装夹方式和设计思路，可以适用于所有此类易变形、使用孔隙定位方式进行固定装夹的壳体类零件。

本实用新型说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。