一种使用形状自适应夹持工装的机械自动化加工装置的制作方法

本发明涉及机械加工设备领域，具体是一种使用形状自适应夹持工装的机械自动化加工装置。

背景技术：

机械加工需要先行将工件夹持住，现有技术中，车床一般通过三爪四爪卡盘进行夹持，钻床铣床则通过长方体形式的夹紧块进行螺栓夹紧，这些夹紧方式存在一个问题就是，对于夹持位置不规则的零件的适应性不够，常常接触位置过小，接触点少，以较大的夹紧力夹持时，过小的接触面积导致零件变形，而且，由于三爪四爪卡盘万向往内锁紧，容易出现接触点由于施力方向不同而夹紧力大小不一，对于钻床铣床类的工件静止而刀具运动的加工，工件的夹紧也存在夹紧力不一的情况，因为螺栓螺钉需要手动拧紧，每个紧固件锁紧的力度受到操作者操作手法的影响。

对于非规则工件的夹具，现有技术还存在的一个问题是：更换加工工序后，工件需要重新夹紧，刀具需要重新找原点定位，十分不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种使用形状自适应夹持工装的机械自动化加工装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种使用形状自适应夹持工装的机械自动化加工装置，包括夹持工装，夹持工装装夹工件，夹持工装包括夹具壳和至少一组位于同一个面内的夹杆，夹杆放射状布置，夹杆包括帽头和夹柱，帽头设置在夹柱的一端，帽头位于夹具壳内层，夹柱径向朝内穿过夹具壳夹持住工件，夹具壳外壁设置调压管，调压管往夹具壳内部注入压力液。

本申请通过若干根夹杆进行圆周方向上的多个位置的夹紧，夹紧行程独立控制，每个夹柱由其位于夹具壳内的帽头往外施力，由于帽头沿夹柱长度方向的两侧面积不同，背离夹柱的一端面积大，与夹柱连接的一端面积小，小的面积等于夹柱的截面面积，该面积乘以夹具壳内压力液的压强就是该夹杆的夹紧力，每根夹杆都是以相同的夹紧力向心夹持的，多个位置同步夹紧，防止工件松动，也能适应不同的工件外形，在夹杆底部和工件的接触位置上，接触力一致，没有特别大或特别小的位置，防止工件局部变形，夹紧力通过压力液的压强进行控制，进一步的，是通过调压管的注入压力确定夹紧力。夹具壳具有规整外形，可以在机械加工的工序之间进行转移，转移后，也能快速的由夹具壳上的定位点进行加工定位，不需要从复杂的工件轮廓上再次寻找加工原点。

进一步的，一组同一面内的夹杆数量为六及以上的偶数，该组夹杆圆周等角度分布。一组夹杆内，六个等角度分布的夹杆两两共线，圆周的夹紧力均匀分布且对应，在后续使用过程中，当工件朝一个径向角度上振动时，可以通过在与振动方向相反的夹杆松开一定的夹紧力，使得工件朝向振动方向的受力减小，从而振动幅度大大减小，数量越多，则圆周分布的夹杆对于工件的夹紧力越均匀，越少则越不均匀，但再怎么少，也不能少于个，缩减为三个时，变为独立径向移动的三爪卡盘。

进一步的，夹柱包括柱体和底杆，柱体内设置芯孔，芯孔长度方向沿柱体长度方向，底杆一端设置在芯孔内的活塞头，活塞头沿芯孔内壁滑动，底杆另一端穿过柱体抵住工件，活塞头将芯孔分隔为第一液槽和第二液槽，第一液槽靠近帽头，芯孔内注有压力油，同一直线上的两个夹杆的芯孔相互通过回油管连接，其中一个夹杆的第一液槽和另一个夹杆的第二液槽连接。本结构实现工件夹紧时抵抗工件振动的能力，初始夹紧时，两根在空间上位于同一直线的夹杆分别抵触在工件的两侧，夹杆分别由帽头部分提供相等的夹紧力，两根夹杆的共四个第一液槽和第二液槽实际上是相等内部压力的，压力油尚未通过回油管流动，当工件被夹持并进行加工时，由于加工时有振动的，工件有向上的微小振动后，上方的底杆受迫向上振动，该夹杆的第一液槽内压力油受到挤压而具有往外流动的趋势力，该第一液槽内压力升高，连同着同一直线上另一侧夹杆内的第二液槽压力升高，每根夹杆内，第一液槽内的压力油压力都是将底杆往工件顶紧，即：增大工件夹紧力，第二液槽内的压力油压力都是将底杆收回，即：松开工件夹紧力，所以，当工件向上振动时，上方夹杆的第一液槽和下方夹杆的第二液槽压力升高，上方夹杆给出更大的向下的力，而下方的夹杆减小向上的夹紧力，从而，工件在振动位置获得与振动方向相反的力，减小振动的幅度，使工件小幅度振动并快速复位。回油管是一根压力管，需要金属材质，而由于起始装夹时，每根夹杆的移动行程不同，所以，需要是能够进行一定变形的回油管，具体的，使用金属软管。

进一步的，底杆与工件相接触的底部设置厚度小于2mm的橡胶垫。橡胶垫轻微扩大底杆底部与工件的接触面积，工件上由于形状特殊而可能存在局部凸起，夹持时如果位置正好位于此部位，则局部接触面积小，容易夹持不稳或者由于仅仅的金属接触而滑动，在底杆底部设置橡胶垫，增强接触稳定性，但是，不能因为橡胶垫的存在而加剧振动发生时产生的幅度，如果橡胶垫较厚或者质软，则容易发生橡胶垫变形范围内的振动。

进一步的，在两个以上的平行平面上设置夹杆。每组夹杆对于工件的夹紧力只是在一个平面内，若干受到倾覆力的话，很容易受力交错而使得工件翻转，夹持不稳，在两个以上平行平面内设置夹杆，在两个及以上的平面内进行夹持，施加的力的方向锁死工件的五个自由度，最后一个自由度由底杆底部与工件接触的摩擦力锁死，防止工件夹持不稳定。

进一步的，压力液为非牛顿流体。非牛顿流体在低流速下具有较低的粘度，夹具壳内压力液逐渐升高，压力液由调压管及其缓慢注入并升压，以低粘度状态产生作用，当工件加工过程中产生振动，振动速度快，来得快去的快，帽头处即使感受到振动并在压力液内需要产生微小位移，也是以较大的速度，较小的幅度进行的，较大的速度搅动的压力液以较大的粘度产生作用，阻止帽头的移动，帽头成刚性，维持柱体位置，第一液槽和第二液槽的压力油交换趋势才能正常发挥作用，如果振动发生时，振动方向上的夹杆退让的话，则该夹杆内的第一液槽也不会出现压力升高的情况，顺带着，同一直线上另一侧的夹杆的第二液槽也没有压力升高，导致另一侧的夹紧力不会变小，振动的消除作用失效，所以，本申请通过非牛顿流体的使用，让工件发生振动时，每根柱体保持位置，只允许底杆进行微小移动来抵消振动。

进一步的，压力油为碳原子数小于12个的轻质油。轻质油粘度小，流动快，从而在工件振动时，在两根夹杆之间快速反应与流动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过多个独立行程控制的夹杆进行不同位置的径向夹持，适应工件的不同外形，夹持力通过调压管精确控制为预期值，且每个夹杆施力相同；夹杆内设置的底杆和芯孔可以在同一直线上的两个夹杆内进行施力调配，在振动发生时，面朝振动给到更大的底杆夹紧力，背向振动的一侧则减小底杆夹紧力的输出，达到减小振幅，快速复位的效果。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明的使用结构示意图；

图2为图1中的视图a-a；

图3为本发明夹杆夹持工件的结构示意图；

图4为本发明夹杆夹持工件的结构简图。

图中：1-夹具壳、11-调压管、12-压力液、2-夹杆、21-帽头、22-夹柱、221-柱体、222-芯孔、2221-第一液槽、2222-第二液槽、223-底杆、2231-活塞头、3-回油管、9-工件。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

如图1、2所示，一种使用形状自适应夹持工装的机械自动化加工装置，包括夹持工装，夹持工装装夹工件9，夹持工装包括夹具壳1和至少一组位于同一个面内的夹杆2，夹杆2放射状布置，夹杆2包括帽头21和夹柱22，帽头21设置在夹柱22的一端，帽头21位于夹具壳1内层，夹柱22径向朝内穿过夹具壳1夹持住工件9，夹具壳1外壁设置调压管11，调压管11往夹具壳1内部注入压力液12。

本申请通过若干根夹杆2进行圆周方向上的多个位置的夹紧，夹紧行程独立控制，每个夹柱22由其位于夹具壳1内的帽头21往外施力，由于帽头21沿夹柱22长度方向的两侧面积不同，背离夹柱22的一端面积大，与夹柱22连接的一端面积小，小的面积等于夹柱22的截面面积，该面积乘以夹具壳1内压力液12的压强就是该夹杆2的夹紧力，每根夹杆9都是以相同的夹紧力向心夹持9的，多个位置同步夹紧，防止工件9松动，也能适应不同的工件9外形，在夹杆2底部和工件9的接触位置上，接触力一致，没有特别大或特别小的位置，防止工件9局部变形，夹紧力通过压力液12的压强进行控制，进一步的，是通过调压管11的注入压力确定夹紧力。夹具壳1具有规整外形，可以在机械加工的工序之间进行转移，转移后，也能快速的由夹具壳1上的定位点进行加工定位，不需要从复杂的工件轮廓上再次寻找加工原点。

如图2所示，一组同一面内的夹杆2数量为六及以上的偶数，该组夹杆2圆周等角度分布。一组夹杆2内，六个等角度分布的夹杆2两两共线，圆周的夹紧力均匀分布且对应，在后续使用过程中，当工件9朝一个径向角度上振动时，可以通过在与振动方向相反的夹杆松开一定的夹紧力，使得工件朝向振动方向的受力减小，从而振动幅度大大减小，数量越多，则圆周分布的夹杆对于工件9的夹紧力越均匀，越少则越不均匀，但再怎么少，也不能少于3个，缩减为三个时，变为独立径向移动的三爪卡盘。

如图3、4所示，夹柱22包括柱体221和底杆223，柱体221内设置芯孔222，芯孔222长度方向沿柱体221长度方向，底杆223一端设置在芯孔222内的活塞头2231，活塞头2231沿芯孔222内壁滑动，底杆223另一端穿过柱体221抵住工件9，活塞头2231将芯孔222分隔为第一液槽2221和第二液槽2222，第一液槽2221靠近帽头21，芯孔222内注有压力油，同一直线上的两个夹杆2的芯孔222相互通过回油管3连接，其中一个夹杆2的第一液槽2221和另一个夹杆2的第二液槽2222连接。本结构实现工件夹紧时抵抗工件振动的能力，如图2、3所示，初始夹紧时，两根在空间上位于同一直线的夹杆2分别抵触在工件的两侧，夹杆2分别由帽头21部分提供相等的夹紧力，两根夹杆2的共四个第一液槽2221和第二液槽2222实际上是相等内部压力的，压力油尚未通过回油管3流动，当工件被夹持并进行加工时，由于加工时有振动的，如图3、4所示，工件9有向上的微小振动后，上方的底杆223受迫向上振动，该夹杆2的第一液槽2221内压力油受到挤压而具有往外流动的趋势力，该第一液槽2221内压力升高，连同着同一直线上另一侧夹杆2内的第二液槽压力升高，每根夹杆2内，第一液槽2221内的压力油压力都是将底杆223往工件9顶紧，即：增大工件夹紧力，第二液槽2222内的压力油压力都是将底杆223收回，即：松开工件夹紧力，所以，当工件向上振动时，上方夹杆2的第一液槽2221和下方夹杆2的第二液槽2222压力升高，上方夹杆2给出更大的向下的力，而下方的夹杆2减小向上的夹紧力，从而，工件在振动位置获得与振动方向相反的力，减小振动的幅度，使工件小幅度振动并快速复位。回油管3是一根压力管，需要金属材质，而由于起始装夹时，每根夹杆2的移动行程不同，所以，需要是能够进行一定变形的回油管3，具体的，使用金属软管。

底杆223与工件相接触的底部设置厚度小于2mm的橡胶垫。橡胶垫轻微扩大底杆223底部与工件的接触面积，工件9上由于形状特殊而可能存在局部凸起，夹持时如果位置正好位于此部位，则局部接触面积小，容易夹持不稳或者由于仅仅的金属接触而滑动，在底杆223底部设置橡胶垫，增强接触稳定性，但是，不能因为橡胶垫的存在而加剧振动发生时产生的幅度，如果橡胶垫较厚或者质软，则容易发生橡胶垫变形范围内的振动。

如图1所示，在两个以上的平行平面上设置夹杆2。每组夹杆2对于工件9的夹紧力只是在一个平面内，若干受到倾覆力的话，很容易受力交错而使得工件9翻转，夹持不稳，在两个以上平行平面内设置夹杆2，在两个及以上的平面内进行夹持，施加的力的方向锁死工件的五个自由度，最后一个自由度由底杆223底部与工件接触的摩擦力锁死，防止工件夹持不稳定。

压力液12为非牛顿流体。非牛顿流体在低流速下具有较低的粘度，夹具壳1内压力液12逐渐升高，压力液12由调压管11及其缓慢注入并升压，以低粘度状态产生作用，当工件9加工过程中产生振动，振动速度快，来得快去的快，帽头21处即使感受到振动并在压力液12内需要产生微小位移，也是以较大的速度，较小的幅度进行的，较大的速度搅动的压力液12以较大的粘度产生作用，阻止帽头21的移动，帽头21成刚性，维持柱体221位置，第一液槽2221和第二液槽2222的压力油交换趋势才能正常发挥作用，如果振动发生时，振动方向上的夹杆2退让的话，则该夹杆2内的第一液槽2221也不会出现压力升高的情况，顺带着，同一直线上另一侧的夹杆2的第二液槽2222也没有压力升高，导致另一侧的夹紧力不会变小，振动的消除作用失效，所以，本申请通过非牛顿流体的使用，让工件9发生振动时，每根柱体221保持位置，只允许底杆223进行微小移动来抵消振动。

压力油为碳原子数小于12个的轻质油。轻质油粘度小，流动快，从而在工件9振动时，在两根夹杆2之间快速反应与流动。

本装置的主要使用过程是：先卸除夹具壳1内压力液12压力，将夹杆2朝向夹具壳1推到最里侧，将工件9插入夹杆2之间，调压管11注入压力液12并逐步升压至预期的夹紧力，每根夹杆2单独作用且施力相等，完成夹紧后锁死调压管11，之后工件9进行加工，振动发生时，由于压力液12是非牛顿流体，所以，线速度很快的振动并不会导致帽头21移动，从而柱体221也保持原位，抵杆223进行轻微移动，活塞头2231推动的芯孔222内的压力油流动造成振动方向上的底杆223对于工件9的施力变大而另一侧底杆对于工件9的施力减小，从而振动幅度减小快速复位。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。