一种快装夹具设备的制作方法

所属技术领域

本发明属于夹具技术领域，尤其涉及一种快装夹具设备。

背景技术：

机床夹具是机床上用以装夹工件的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。

对于一些筒状工件，特别是直径相对较大的筒状工件一般通过立式车床加工；在装夹时存在以下问题：

第一，在装夹过程中，工件不易装夹且装夹过程中容易变形。

第二，筒状工件装夹过程相对缓慢，不能快速装夹。

本发明设计一种立式车床使用的既能实现快速装夹，同时还具有防止工件在装夹过程中受力变形的夹具是很有必要的。

本发明设计一种快装夹具设备解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种快装夹具设备，它是采用以下技术方案来实现的。

一种快装夹具设备，其特征在于：它包括工型安装盘、内夹紧机构、外夹紧机构、底座、电机，其中底座的下端固定安装在机床的架体上，电机安装在底座内侧；工型安装盘安装在电机的输出轴上，且工型安装盘与底座旋转配合；内夹紧机构和外夹紧机构安装在工型安装盘上。

上述内夹紧机构是由三个周向均匀分布的内夹紧单元组成；所述内夹紧单元由伸缩外套和伸缩内杆组成的伸缩结构、安装在伸缩内杆上的第一夹紧弧板组成；所述伸缩外套和伸缩内杆之间安装有第一复位弹簧；伸缩外套一端的两侧滑动安装有两个铰接轴，伸缩外套通过两个铰接轴铰接安装在工型安装盘上；所述两个铰接轴与伸缩外套之间安装有第二复位弹簧；所述伸缩内杆的下端面上具有齿牙；所述伸缩外套安装有铰接轴的一端具有直面；上述工型安装盘的内侧周向均匀的滑动安装有三个弧形齿条，三个弧形齿条的上端分别摆动安装有一个限位块；三个弧形齿条上端的三个限位块与对应的弧形齿条之间分别安装有两个板簧；三个弧形齿条上端的三个限位块的上端穿出工型安装盘上端面与三个伸缩内杆上的齿牙配合；限位块在两个板簧的作用下与对应的弧形齿条之间始终保持倾斜状态且偏向安装有第一夹紧弧板的一侧。

所述工型安装盘的内侧还安装有控制三个弧形齿条滑动的三个第一蜗轮和一个第一蜗杆，三个第一蜗轮分别通过齿轮与三个弧形齿条一一对应传动连接；所述工型安装盘上还安装有控制第一蜗轮旋转的调节杆。

上述外夹紧机构是由三个周向均匀分布的外夹紧单元组成；所述外夹紧单元是由齿条和第二夹紧弧板组成，齿条滑动安装在工型安装盘上，第二夹紧弧板通过连接板固定安装在齿条位于工型安装盘外侧的一端；所述第二夹紧弧板与工型安装盘之间安装有第三复位弹簧。

所述工型安装盘的内侧安装有调节转轴，调节转轴的上端安装有第八齿轮，调节转轴的下端通过超越离合器安装有第二蜗轮，第二蜗杆安装在工型安装盘上，且第二蜗杆与第二蜗轮啮合。

作为本技术的进一步改进，上述底座的上端固定安装有固定套；工型安装盘的下端旋转安装在固定套内；电机的输出轴通过联轴器与工型安装盘的下端连接。

作为本技术的进一步改进，上述工型安装盘的上端固定安装有安装柱；安装柱的外圆面上周向均匀的安装有三组铰接支耳。

三个伸缩外套一端的内侧均滑动安装有滑块，滑块与伸缩外套之间安装有第二复位弹簧；所述三个伸缩外套上所安装的六个铰接轴分别固定安装在三个滑块的两侧；铰接轴的两端穿出伸缩外套的两侧；三个伸缩外套通过其内侧滑块上安装的铰接轴铰接安装在安装柱的外圆面上；伸缩内杆的一端滑动安装在伸缩外套内侧，第一复位弹簧的两端分别安装在伸缩内杆位于伸缩外套内侧的一端和伸缩外套的内端面上。

作为本技术的进一步改进，上述工型安装盘的内侧开有第一安装槽，第一安装槽上端的内圆面上周向均匀的开有三个第五安装槽，三个第五安装槽的一侧分别开有一个穿出工型安装盘上端面的弧形槽；第一蜗杆旋转安装在第一安装槽内，工型安装盘中的三个第一蜗轮分别旋转安装在三个第五安装槽内；工型安装盘中的三个弧形齿条分别滑动安装在三个弧形槽内，且三个弧形齿条的上端穿出三个弧形槽与对应的伸缩内杆配合。

作为本技术的进一步改进，上述第一安装槽的下侧开有第三安装槽，第三安装槽的上侧开有第四安装槽；第一齿轮固定安装在第一蜗杆的下端，且位于第三安装槽内；第二齿轮旋转安装在第四安装槽内，且第二齿轮与第一齿轮啮合；第二齿轮与调节杆固定连接。

作为本技术的进一步改进，上述工型安装盘的内侧开有第二安装槽和第九安装槽，第二安装槽内安装有平衡第二齿轮和调节杆重量的第一配重块；第九安装槽内安装有平衡第二蜗杆的第二配重块。

作为本技术的进一步改进，上述三个第五安装槽和三个弧形槽内安装的三个第一蜗轮和三个弧形齿条之间安装的结构完全相同。

对于其中任意一组第一蜗轮和弧形齿条之间安装的结构，第四转轴旋转安装在对应的第五安装槽内，第一蜗轮固定安装在第四转轴的一端，第七齿轮固定安装在第四转轴的另一端；第三转轴的一端固定安装在对应的第五安装槽内，第六齿轮旋转安装在第三转轴上，第六齿轮与第七齿轮啮合；第二转轴旋转安装在对应的第五安装槽内，第四齿轮固定安装在第二转轴的一端，第四齿轮与第六齿轮啮合；第五齿轮固定安装在第二转轴的另一端；第一转轴的一端固定安装在对应的第五安装槽内，第三齿轮旋转安装在第一转轴的一端，第三齿轮与第五齿轮啮合；第三齿轮与对应的弧形齿条啮合。

作为本技术的进一步改进，上述工型安装盘上所开的第三安装槽的上侧开有第六安装槽，第六安装槽的内圆面上周向均匀的开有三个贯穿工型安装盘的齿条安装孔；第三安装槽的下侧开有第七安装槽，第七安装槽的一侧开有第八安装槽；调节转轴嵌套旋转安装在第一蜗杆内侧，三个齿条滑动安装在三个齿条安装孔内；调节转轴的上端位于第六安装槽内，第八齿轮固定安装在调节转轴的上端；第八齿轮与三个齿条啮合；第二蜗轮通过超越离合器安装在调节转轴的下端，且位于第七安装槽内，第二蜗杆旋转安装在第八安装槽内，第二蜗杆与第二蜗轮啮合。

作为本技术的进一步改进，上述工型安装盘的上端面上周向均匀的开有三个防止三个伸缩外套在摆动过程中与工型安装盘干涉的避让槽。

作为本技术的进一步改进，上述伸缩外套一端的内侧开有第一滑槽，第一滑槽的两侧开有贯通的第二滑槽，滑块滑动安装在第一滑槽内，滑块上安装的铰接轴穿出第一滑槽两侧的第二滑槽与工型安装盘上安装的铰接支耳铰接。

上述伸缩外套的内侧对称的开有两个导向槽，伸缩内杆的一端对称的安装有两个导向块，伸缩内杆通过导向块与导向槽的配合滑动安装在伸缩外套内。

相对于传统的夹具技术，本发明设计的有益效果如下：

1、本发明设计的夹具，在装夹工件的时候，只需要将工件套入倾斜分布的三个第一夹紧弧板上，然后推动工件，使得工件带动三组伸缩结构摆动；当三组伸缩结构摆动到与工型安装盘上端面处于水平状态；旋转调节杆，通过调节杆驱动第一蜗杆第一蜗轮带动三个弧形齿条上移，上移后的弧形齿条对三组伸缩结构的伸缩和摆动限位；即工件的内壁被固定；然后，人工手动按压三个外夹紧弧板向工件处靠拢，在三个外夹紧弧板与工件外壁面接触后，人工手动通过辅助工具旋转第二蜗杆，第二蜗杆带动第二蜗轮旋转，第二蜗轮旋转通过超越离合器带动调节转轴旋转，调节转轴旋转带动第八齿轮旋转，第八齿轮旋转驱动三个齿条滑动，三个齿条滑动带动安装在其上的三个第二夹紧弧板滑动对工件的外壁夹紧；工件安装完成该夹具能够实现快速装夹工件；同时工件的内壁和外壁同时被固定，在装夹过程中工件不易变形。

2、本发明设计限位块在两个板簧的作用下与对应的弧形齿条之间始终保持倾斜状态且偏向安装有第一夹紧弧板的一侧，保证弧形齿条上移后对对应的伸缩内杆提供一个远离伸缩外套的推力，提高了伸缩内杆上安装的第一夹紧弧板对工件内壁面的夹紧力。

3、本发明通过设计的第一蜗杆和第一蜗轮的自锁功能可以对三个弧形齿条起到限位锁定作用，防止三个弧形齿条受压反向移动，影响内夹紧机构对工件的夹紧。本发明通过设计的第二蜗杆和第二蜗轮的自锁功能可以对三个齿条起到限位锁定作用，防止三个齿条受压反向移动，影响外夹紧机构对工件的夹紧。

附图说明

图1是整体部件外观示意图。

图2是整体部件分布示意图。

图3是内夹紧机构和外夹紧机构分布示意图。

图4是内夹紧机构和外夹紧机构安装示意图。

图5是内夹紧单元外观示意图。

图6是内夹紧单元结构示意图。

图7是工型安装盘外观示意图。

图8是外夹紧单元分布示意图。

图9是外夹紧单元安装示意图。

图10是外夹紧机构结构示意图。

图11是外夹紧单元结构示意图。

图12是第一蜗杆和第二蜗杆安装示意图。

图13是第一齿轮和第二齿轮配合示意图。

图14是弧形齿条和第一蜗轮传动示意图。

图15是限位块安装示意图。

图中标号名称：1、工型安装盘；2、内夹紧机构；3、外夹紧机构；4、底座；5、固定套；6、联轴器；7、电机；8、第一配重块；9、第一蜗杆；10、弧形齿条；11、伸缩外套；12、伸缩内杆；13、第一夹紧弧板；14、铰接轴；15、第一复位弹簧；16、滑块；17、第二复位弹簧；18、第一滑槽；19、第二滑槽；20、导向槽；21、方形口；22、导向块；23、第八齿轮；24、连接板；25、第二夹紧弧板；27、第三复位弹簧；28、齿条；30、弧形槽；31、铰接支耳；32、齿条安装孔；33、第六安装槽；35、第一安装槽；36、第二安装槽；37、第三安装槽；38、第四安装槽；39、第五安装槽；40、限位块；41、第一齿轮；42、调节杆；43、第二齿轮；44、第三齿轮；45、第一转轴；46、第二转轴；47、第四齿轮；48、第五齿轮；49、第六齿轮；50、第七齿轮；51、第三转轴；52、第四转轴；53、第一蜗轮；54、板簧；55、第二配重块；56、调节转轴；57、第八安装槽；58、第七安装槽；59、第九安装槽；60、超越离合器；61、第二蜗轮；62、第二蜗杆；63、内夹紧单元；64、外夹紧单元；65、安装柱；66、避让槽；67、直面；68、工件。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例或者附图用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1、2所示，它包括工型安装盘1、内夹紧机构2、外夹紧机构3、底座4、电机7，其中底座4的下端固定安装在机床的架体上，如图1所示，电机7安装在底座4内侧；工型安装盘1安装在电机7的输出轴上，且工型安装盘1与底座4旋转配合；如图3、4所示，内夹紧机构2和外夹紧机构3安装在工型安装盘1上。

如图3、4所示，上述内夹紧机构2是由三个周向均匀分布的内夹紧单元63组成；如图5、6所示，所述内夹紧单元63由伸缩外套11和伸缩内杆12组成的伸缩结构、安装在伸缩内杆12上的第一夹紧弧板13组成；所述伸缩外套11和伸缩内杆12之间安装有第一复位弹簧15；伸缩外套11一端的两侧滑动安装有两个铰接轴14，伸缩外套11通过两个铰接轴14铰接安装在工型安装盘1上；所述两个铰接轴14与伸缩外套11之间安装有第二复位弹簧17；如图6所示，所述伸缩内杆12的下端面上具有齿牙；所述伸缩外套11安装有铰接轴14的一端具有直面67。在三组伸缩结构摆动到与工型安装盘1上端面处于水平状态时，三个伸缩外套11上的直面67与安装柱65接触，通过直面67使得安装柱65对三个伸缩外套11的摆动限位。

如图4、14所示，上述工型安装盘1的内侧周向均匀的滑动安装有三个弧形齿条10，如图15所示，三个弧形齿条10的上端分别摆动安装有一个限位块40；三个弧形齿条10上端的三个限位块40与对应的弧形齿条10之间分别安装有两个板簧54；三个弧形齿条10上端的三个限位块40的上端穿出工型安装盘1上端面与三个伸缩内杆12上的齿牙配合；限位块40在两个板簧54的作用下与对应的弧形齿条10之间始终保持倾斜状态且偏向安装有第一夹紧弧板13的一侧。

本发明设计限位块40在两个板簧54的作用下与对应的弧形齿条10之间始终保持倾斜状态且偏向安装有第一夹紧弧板13的一侧的原因是保证弧形齿条10上移后对对应的伸缩内杆12提供一个远离伸缩外套11的推力，提高了伸缩内杆12上安装的第一夹紧弧板13对工件68内壁面的夹紧力。

如图4、12所示，所述工型安装盘1的内侧还安装有控制三个弧形齿条10滑动的三个第一蜗轮53和一个第一蜗杆9，三个第一蜗轮53分别通过齿轮与三个弧形齿条10一一对应传动连接；所述工型安装盘1上还安装有控制第一蜗轮53旋转的调节杆42。

如图8、9、10所示，上述外夹紧机构3是由三个周向均匀分布的外夹紧单元64组成；如图11所示，所述外夹紧单元64是由齿条28和第二夹紧弧板25组成，齿条28滑动安装在工型安装盘1上，第二夹紧弧板25通过连接板24固定安装在齿条28位于工型安装盘1外侧的一端；所述第二夹紧弧板25与工型安装盘1之间安装有第三复位弹簧27。

如图12所示，所述工型安装盘1的内侧安装有调节转轴56，调节转轴56的上端安装有第八齿轮23，调节转轴56的下端通过超越离合器60安装有第二蜗轮61，第二蜗杆62安装在工型安装盘1上，且第二蜗杆62与第二蜗轮61啮合。

如图1、2所示，上述底座4的上端固定安装有固定套5；工型安装盘1的下端旋转安装在固定套5内；电机7的输出轴通过联轴器6与工型安装盘1的下端连接。控制电机7工作，电机7通过联轴器6带动工型安装盘1旋转，工型安装盘1旋转通过其上安装的内夹紧机构2和外夹紧机构3带动工件68旋转。本发明设计固定套5的作用是为工型安装盘1和底座4之间的旋转提供相对旋转部件。

如图7所示，上述工型安装盘1的上端固定安装有安装柱65；安装柱65的外圆面上周向均匀的安装有三组铰接支耳31。

如图5、6所示，三个伸缩外套11一端的内侧均滑动安装有滑块16，滑块16与伸缩外套11之间安装有第二复位弹簧17；所述三个伸缩外套11上所安装的六个铰接轴14分别固定安装在三个滑块16的两侧；铰接轴14的两端穿出伸缩外套11的两侧；三个伸缩外套11通过其内侧滑块16上安装的铰接轴14铰接安装在安装柱65的外圆面上；伸缩内杆12的一端滑动安装在伸缩外套11内侧，第一复位弹簧15的两端分别安装在伸缩内杆12位于伸缩外套11内侧的一端和伸缩外套11的内端面上。

如图7所示，上述工型安装盘1的内侧开有第一安装槽35，第一安装槽35上端的内圆面上周向均匀的开有三个第五安装槽39，三个第五安装槽39的一侧分别开有一个穿出工型安装盘1上端面的弧形槽30；第一蜗杆9旋转安装在第一安装槽35内，如图4所示，工型安装盘1中的三个第一蜗轮53分别旋转安装在三个第五安装槽39内；工型安装盘中的三个弧形齿条10分别滑动安装在三个弧形槽30内，且三个弧形齿条10的上端穿出三个弧形槽30与对应的伸缩内杆12配合。

如图7所示，上述第一安装槽35的下侧开有第三安装槽37，第三安装槽37的上侧开有第四安装槽38；如图4所示，第一齿轮41固定安装在第一蜗杆9的下端，且位于第三安装槽37内；第二齿轮43旋转安装在第四安装槽38内，且第二齿轮43与第一齿轮41啮合；第二齿轮43与调节杆42固定连接。

如图7所示，上述工型安装盘1的内侧开有第二安装槽36和第九安装槽59，如图4所示，第二安装槽36内安装有平衡第二齿轮43和调节杆42重量的第一配重块8；第九安装槽59内安装有平衡第二蜗杆62的第二配重块55。配重块的作用是保证该夹具在工作过程中重心始终位于电机7输出轴的轴线上，保证加工精度。

如图4、13所示，上述三个第五安装槽39和三个弧形槽30内安装的三个第一蜗轮53和三个弧形齿条10之间安装的结构完全相同。

如图14所示，对于其中任意一组第一蜗轮53和弧形齿条10之间安装的结构，第四转轴52旋转安装在对应的第五安装槽39内，第一蜗轮53固定安装在第四转轴52的一端，第七齿轮50固定安装在第四转轴52的另一端；第三转轴51的一端固定安装在对应的第五安装槽39内，第六齿轮49旋转安装在第三转轴51上，第六齿轮49与第七齿轮50啮合；第二转轴46旋转安装在对应的第五安装槽39内，第四齿轮47固定安装在第二转轴46的一端，第四齿轮47与第六齿轮49啮合；第五齿轮48固定安装在第二转轴46的另一端；第一转轴45的一端固定安装在对应的第五安装槽39内，第三齿轮44旋转安装在第一转轴45的一端，第三齿轮44与第五齿轮48啮合；第三齿轮44与对应的弧形齿条10啮合。

如图7所示，上述工型安装盘1上所开的第三安装槽37的上侧开有第六安装槽33，第六安装槽33的内圆面上周向均匀的开有三个贯穿工型安装盘1的齿条安装孔32；第三安装槽37的下侧开有第七安装槽58，第七安装槽58的一侧开有第八安装槽57；如图12所示，调节转轴56嵌套旋转安装在第一蜗杆9内侧，三个齿条28滑动安装在三个齿条安装孔32内；调节转轴56的上端位于第六安装槽33内，第八齿轮23固定安装在调节转轴56的上端；第八齿轮23与三个齿条28啮合；第二蜗轮61通过超越离合器60安装在调节转轴56的下端，且位于第七安装槽58内，第二蜗杆62旋转安装在第八安装槽57内，第二蜗杆62与第二蜗轮61啮合。

如图4所示，上述工型安装盘1的上端面上周向均匀的开有三个防止三个伸缩外套11在摆动过程中与工型安装盘1干涉的避让槽66。

如图6所示，上述伸缩外套11一端的内侧开有第一滑槽18，第一滑槽18的两侧开有贯通的第二滑槽19，滑块16滑动安装在第一滑槽18内，滑块16上安装的铰接轴14穿出第一滑槽18两侧的第二滑槽19与工型安装盘1上安装的铰接支耳31铰接。

如图6所示，上述伸缩外套11的内侧对称的开有两个导向槽20，伸缩内杆12的一端对称的安装有两个导向块22，伸缩内杆12通过导向块22与导向槽20的配合滑动安装在伸缩外套11内。

本发明设计的夹具可以适用的工件68为大直径的圆筒状工件68，且根据不同大小直径的工件68可需用不同大小的夹具；夹具可适用工件68的大小由三组伸缩结构可伸长或缩短的程度决定。

本发明中三个外夹紧弧板可以被手动按压向工件68处靠拢，在调节过程中三个外夹紧弧板会带动三个齿条28滑动，三个齿条28滑动带动第八齿轮23旋转，第八齿轮23旋转带动调节转轴56旋转，但是在超越离合器60的作用下，调节转轴56的旋转不会影响第二蜗轮61的旋转，即不会因第二蜗轮61和蜗杆的自锁功能影响手动调节三个外夹紧弧板，同时在通过第二蜗杆62调节时，通过超越离合器60依然可对三个外夹紧弧板作用。

本发明通过设计的第一蜗杆9和第一蜗轮53的自锁功能可以对三个弧形齿条10起到限位锁定作用，防止三个弧形齿条10受压反向移动，影响内夹紧机构2对工件68的夹紧。本发明通过设计的第二蜗杆62和第二蜗轮61的自锁功能可以对三个齿条28起到限位锁定作用，防止三个齿条28受压反向移动，影响外夹紧机构3对工件68的夹紧。

具体工作流程：当使用本发明设计的夹具时，在未安装工件68的时候，由伸缩外套11和伸缩内杆12组成的三组伸缩结构其与工型安装盘1的上端面之间具有夹角；在此状态下，三个伸缩外套11安装有滑块16的一端被工型安装盘1的上端面挤压，三个滑块16处于三个伸缩外套11上所开的三个第一滑槽18的中间位置处，三个第二复位弹簧17被压缩；第一复位弹簧15处于预压状态，此时伸缩内杆12最大程度伸出；三个伸缩内杆12上安装的第一夹紧弧板13相对工型安装盘1的上端面倾斜分布。

在安装工件68的时候，工件68套入的一端会首先与倾斜分布的三个第一夹紧弧板13接触，然后挤压三个第一夹紧弧板13；三个第一夹紧弧板13受压，带动三组伸缩结构摆动；在摆动过程中，工件68一边套入，三组伸缩结构一边收缩适应，同时三个伸缩外套11相对三个滑块16在第二复位弹簧17的作用下滑动复位；当三组伸缩结构摆动到与工型安装盘1的上端面接触后，即三组伸缩结构摆动到与工型安装盘1上端面处于水平状态；此时三个弧形齿条10的上端也正好与三个伸缩外套11上所开的方形口21对齐；此时通过辅助工具驱动调节杆42旋转，使得调节杆42带动第二齿轮43旋转，第二齿轮43旋转带动第一齿轮41旋转，第一齿轮41旋转带动第一蜗杆9旋转，第一蜗杆9旋转带动三个第一蜗轮53旋转；当第一蜗轮53旋转时，第一蜗轮53会带动第四转轴52旋转，第四转轴52旋转带动第七齿轮50旋转，第七齿轮50旋转带动第六齿轮49旋转，第六齿轮49旋转带动第四齿轮47旋转，第四齿轮47旋转带动第二转轴46旋转，第二转轴46旋转带动第五齿轮48旋转，第五齿轮48旋转带动第三齿轮44旋转，第三齿轮44旋转驱动对应弧形齿条10上移；使得三个弧形齿条10上端的限位块40穿过三个伸缩外套11上的方形口21与三个伸缩内杆12上的齿牙啮合；通过三个限位块40对三组伸缩结构的伸缩限位；因在此状态下，一方面三个伸缩外套11上的直面67与安装柱65接触，另一方面，第一夹紧弧板13与工件68内圆面接触，第一夹紧弧板13又与第一伸缩内杆12固定连接，当伸缩结构的伸缩限位后，第一夹紧弧板13轴线与工件68轴线始终平行，所以此时三个伸缩结构的摆动也被限位；工件68的内壁被夹紧；然后，人工手动按压三个外夹紧弧板向工件68处靠拢，在三个外夹紧弧板与工件68外壁面接触后，之后，手动通过辅助工具旋转第二蜗杆62，第二蜗杆62带动第二蜗轮61旋转，第二蜗轮61旋转通过超越离合器60带动调节转轴56旋转，调节转轴56旋转带动第八齿轮23旋转，第八齿轮23旋转驱动三个齿条28滑动，三个齿条28滑动带动安装在其上的三个第二夹紧弧板25滑动对工件68的外壁夹紧；工件68安装完成。

工作时，控制电机7工作，电机7通过联轴器6带动工型安装盘1旋转，工型安装盘1旋转通过其上安装的内夹紧机构2和外夹紧机构3带动工件68旋转。