适用于多种型号闸阀自动线加工的液压控制式工装夹具

1.本发明涉及阀门工装夹具技术领域，更具体涉及适用于多种型号闸阀自动线加工的液压控制式工装夹具。


背景技术：

2.闸阀是一种应用广泛的阀门，在自来水、污水、石油、化工、冶金、能源等领域中作为截流和调节装置使用。在闸阀坯料加工过程中，需要利用卧式加工中心依次将闸阀坯料三个阀口位置进行钻孔、攻丝、锪面。在加工的过程中需用夹具将闸阀夹紧，防止闸阀在加工过程中产生位置的移动。
3.传统的工装夹具只是针对某一种型号的闸阀专门开发的，严重限制了机床的加工能力。需要加工另一型号的闸阀时就需要更换另一个工装夹具，不仅降低了生产效率，增加了工人工作强度，同时也增加了成本。为此，提出适用于多种型号闸阀自动线加工的液压控制式工装夹具。


技术实现要素：

4.本发明需要解决的技术问题是提供适用于多种型号闸阀自动线加工的液压控制式工装夹具，以解决背景技术中的问题，以实现对多种规格型号的闸阀进行夹持，提高工作效率。
5.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
6.适用于多种型号闸阀自动线加工的液压控制式工装夹具，包括能够旋转的工作台，工作台上设置有若干组对待加工闸阀进行支撑的工位支撑结构，工位支撑结构上设置有能够调节工位支撑结构工位大小、以适应于多种型号闸阀定位的工位液压调节机构，工作台上还设置有用于将待加工闸阀进行压紧定位的液压压紧机构，工位液压调节机构和液压压紧机构通过液压控制系统的控制进行动作。
7.进一步优化技术方案，所述工作台的底端设置有转台底座，转台底座的内部呈中空状并设置有用于驱动工作台转动的旋转驱动机构。
8.进一步优化技术方案，所述旋转驱动机构包括设置在转台底座内部的伺服电机，伺服电机通过齿轮传动机构驱动工作台转动；所述工作台的中心处转动设置有用于使得工位液压调节机构和液压压紧机构通过液压管路连接至液压控制系统上的中央回转头。
9.进一步优化技术方案，所述工作台的顶端面上开设有若干对t型槽。
10.进一步优化技术方案，所述工位支撑结构设置有三组；所述工位支撑结构包括滑动底板，滑动底板的底端设置有与t型槽相配装的t型螺母，t型螺母上螺纹连接有能够将滑动底板与t型槽锁紧定位的锁紧螺栓；所述滑动底板的上方滑动对称设置有一对支撑块，两支撑块之间形成夹持工位，两支撑块之间通过工位液压调节机构进行夹持间距的调节。
11.进一步优化技术方案，所述工位液压调节机构包括两个相对设置且活塞杆端分别与一支撑块固定连接的定位液压缸，两定位液压缸的固定端相固定并定位设置在滑动底板
上。
12.进一步优化技术方案，所述液压压紧机构包括竖向设置在工作台上的支撑架、转动设置在支撑架上的压紧臂、固定端与工作台相铰接且活塞杆端与支撑架相铰接的压紧液压缸以及设置在压紧臂末端的压紧块。
13.进一步优化技术方案，所述液压控制系统包括液压油箱、设置在液压油箱内的液压泵、与液压泵出油口相连通的液压油输送管路、设置在液压油输送管路上的单向阀、设置在液压油输送管路上的二位三通截止式电磁换向阀，二位三通截止式电磁换向阀以及用于控制液压控制系统动作的电控系统，二位三通截止式电磁换向阀的一位连接有三个用于分别控制各自工位液压调节机构运行状态的第一液压控制单元，二位三通截止式电磁换向阀的二位连接有用于控制液压压紧机构运行状态的第二液压控制单元，第一液压控制单元和第二液压控制单元的回油端分别通过液压油回油管路与液压油箱相连通。
14.进一步优化技术方案，所述第一液压控制单元包括与二位三通截止式电磁换向阀一位相连通的第一液压油进油管、设置在第一液压油进油管和液压油回油管路上的比例换向阀，比例换向阀的一位通过液压油进油支管a分别与两定位液压缸的无杆腔相连通，比例换向阀的二位通过液压油进油支管b分别与两定位液压缸的有杆腔相连通；所述液压油进油支管a和液压油进油支管b分别设置有两根，每根液压油进油支管a和液压油进油支管b上分别设置有分流集流阀和液压锁。
15.进一步优化技术方案，所述第二液压控制单元包括与二位三通截止式电磁换向阀二位相连通的第二液压油进油管、设置在第二液压油进油管上的蓄能器以及设置在第二液压油进油管上的二位四通电磁换向阀，二位四通电磁换向阀的一位与压紧液压缸的有杆腔相连通，二位四通电磁换向阀的二位与压紧液压缸的无杆腔相连通；所述第二液压油进油管通过卸荷溢流阀与液压油回油管路相连通。
16.由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
17.本发明通过液压压紧机构将闸阀压紧在工位支撑结构上，通过工位支撑结构实现对闸阀的支撑定位，工作台能够旋转，当完成闸阀一个工法兰面加工后带动闸阀旋转，使得闸阀能够进行其他法兰面的加工，并且工位支撑结构上的工位能够通过工位液压调节机构进行调节，使其适应性更强，能够对多种规格型号的闸阀进行定位。
18.本发明通过液压控制系统能够控制每个支撑位上的两个定位液压缸同步伸出，两个定位液压缸带动两支撑块同步运动达到调整支撑块的位置。同时，通过液压控制系统为压紧液压缸输出动力，调整液压控制系统的压力达到对闸阀夹紧的目的。
19.1、本发明一个工装夹具能够适用于多种大小的闸阀，使得一台卧式加工中心能够快速的进行调整，加工另一大小的闸阀，极大地提高了工作效率。
20.2、本发明通过液压控制系统能够快速的调整卧式加工中心中的工装夹具的装夹位置，可以使得多种大小闸阀在自动生产线进行混线生产，提高了生产效率以及生产线的适应性。
21.3、本发明位置精度高，采用闭环控制的液压控制系统，使得支撑位上的支撑块位置的调节更加精确。
22.4、本发明节省人力，省去了人工进行更换工装夹具、调整工装夹具的过程，通过液压控制系统能够自动调整装夹位置，操作简单，易于上手，降低了工人工作强度。
23.5、本发明结构简单，易于装配，可靠性高，成本低。
附图说明
24.图1为本发明的结构示意图；
25.图2为本发明对闸阀进行定位时的结构示意图；
26.图3为本发明工作台与转台底座之间的连接结构示意图；
27.图4为本发明图3的部分剖开图；
28.图5为本发明工位支撑结构、工位液压调节机构与工作台之间的连接结构示意图；
29.图6为本发明图5的另一视角结构示意图；
30.图7为本发明液压控制系统的液压原理图；
31.图8为本发明液压控制系统的结构示意图；
32.图9为本发明t型螺母与第一锁紧螺栓的连接结构示意图。
33.其中：1、工作台，11、t型槽，2、转台底座，3、旋转驱动机构，31、伺服电机，32、第一锥齿轮，33、第二锥齿轮，34、第三齿轮，35、内啮合齿轮，36、竖直转轴，4、工位支撑结构，41、滑动底板，42、支撑块，421、夹持齿，43、t型螺母，44、锁紧螺栓，45、导轨，46、中央回转头，5、液压压紧机构，51、压紧液压缸，52、支撑架，53、压紧臂，54、压紧块，55、铰接座，6、液压控制系统，61、液压泵，62、安全阀，63、单向阀，64、二位三通截止式电磁换向阀，65、比例换向阀，66、分流集流阀，67、液压锁，610、单向节流阀，611、蓄能器，612、二位四通电磁换向阀，613、卸荷溢流阀，7、工位液压调节机构，71、定位液压缸。
具体实施方式
34.下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。
35.适用于多种型号闸阀自动线加工的液压控制式工装夹具，结合图1至图9所示，包括工作台1、工位支撑结构4、液压压紧机构5、工位液压调节机构7和液压控制系统6。
36.工作台1能够旋转。工作台1的底端设置有转台底座2，转台底座2的内部呈中空状并设置有旋转驱动机构3，旋转驱动机构3用于驱动工作台1转动。
37.旋转驱动机构3包括伺服电机31和齿轮传动机构。伺服电机31设置在转台底座2内部，伺服电机31通过齿轮传动机构驱动工作台1转动。齿轮传动机构第一锥齿轮32、第二锥齿轮33、竖直转轴36、第三齿轮34和内啮合齿轮35。
38.第一锥齿轮32与伺服电机31输出轴端相连接并竖向设置。第二锥齿轮33与第一锥齿轮32相啮合并水平设置。竖直转轴36与第二锥齿轮33相连接，且转动设置在转台底座2底端，具体地，竖直转轴36通过轴承转动设置在转台底座2的底端，竖直转轴36的顶端设置有第三齿轮34。
39.转台底座2的顶端中部开设有定位圆孔，工作台1的底端设置有环状凸起并伸入到转台底座2内部，环状凸起的内部嵌装设置有与第三齿轮34外齿面相啮合的内啮合齿轮35，内啮合齿轮35转动时能够带动工作台转动。因此当伺服电机31运作时能够驱动第一锥齿轮32、第二锥齿轮33、竖直转轴36、第三齿轮34、内啮合齿轮35和工作台1转动。
40.工作台1的中心处转动设置有中央回转头46，中央回转头46用于使得工位液压调节机构7和液压压紧机构5通过液压管路连接至液压控制系统6上，此处的液压管路为液压
软管。
41.工作台1上设置有若干组工位支撑结构4，工位支撑结构4对待加工闸阀进行支撑，并能够调节工位大小。工位支撑结构4可沿着t型槽调整其固定位置，以达到位置调整的作用。
42.工作台1的顶端面上开设有若干对t型槽11，本发明中工作台1的顶端面上开设有三对t型槽，分别为第一t型槽、第二t型槽和第三t型槽，第二t型槽和第三t型槽分别与第一t型槽相垂直。t型槽起到对工位支撑结构4、液压压紧机构5固定、位置调整的作用。
43.工位支撑结构4设置有三组，三个工位支撑结构分别起到对闸阀端面法兰和中口法兰的支撑。工位支撑结构4包括滑动底板41、t型螺母43、锁紧螺栓44和支撑块42。
44.滑动底板41的底端设置有与t型槽11相配装的t型螺母43，t型螺母43上螺纹连接有锁紧螺栓44，锁紧螺栓44采用内六角螺栓。锁紧螺栓44能够将滑动底板41与t型槽锁紧定位。
45.当锁紧锁紧螺栓44时，锁紧螺栓44与t型槽11底端面相接触，实现对滑动底板41的锁紧，防止在闸阀定位时发生移动的情况。当松开锁紧螺栓44时，滑动底板41能够沿着t型槽运动。
46.滑动底板41的上方滑动对称设置有一对支撑块42，两支撑块42之间形成夹持工位，夹持工位呈倒梯形设置。两支撑块42之间通过工位液压调节机构7进行夹持间距的调节。
47.每一支撑块42的内侧面上分别设置有夹持齿421，夹持齿421呈阶梯状设置，设置的夹持齿421能够增大支撑块与闸阀之间的摩擦力，保证闸阀能够更好地被夹持。
48.滑动底板41的顶端面上横向设置有导轨45，每一支撑块42的底端面上分别开设有与导轨滑动配装的导轨槽，进而支撑块42在工位液压调节机构7的驱动下能够沿着导轨方向滑动。导轨45设置为燕尾状，导轨槽设置为燕尾槽状。
49.工位液压调节机构7包括两个相对设置且活塞杆端分别与一支撑块42固定连接的定位液压缸71，两定位液压缸71的固定端相固定并定位设置在滑动底板41上。
50.工作台1上还设置有用于将待加工闸阀进行压紧定位的液压压紧机构5。液压压紧机构5包括支撑架52、压紧臂53、压紧液压缸51以及压紧块54。
51.支撑架52呈三角状，竖向设置在工作台1上。支撑架52的底端通过螺栓和t型螺母固定在工作台的t型槽内。
52.压紧臂53转动设置在支撑架52上，压紧臂53包括两个之间呈钝角设置的连接臂，两连接臂的中部设置有转轴，压紧臂53通过转轴转动设置在支撑架52上。
53.压紧液压缸51的固定端与工作台1相铰接且活塞杆端与支撑架52相铰接，压紧液压缸51的固定端铰接设置在铰接座55上，铰接座55与工作台1顶端面相固定。通过液压系统为液压缸输出能源，通过调整液压系统的压力达到对闸阀夹紧的目的。
54.压紧块54设置在压紧臂53末端，能够与闸阀的顶端相接触。工作时，液压缸活塞杆伸出，带动压紧臂和压紧块压紧闸阀。
55.液压控制系统6包括液压油箱、液压泵61、液压油输送管路、单向阀63、二位三通截止式电磁换向阀64、第一液压控制单元、第二液压控制单元和电控系统。
56.液压泵61设置在液压油箱内。液压油输送管路与液压泵61出油口相连通。
57.电控系统用于控制液压控制系统动作，本发明中的电控系统可采用plc控制器。
58.液压油输送管路上依次设置有单向阀63和二位三通截止式电磁换向阀64。
59.二位三通截止式电磁换向阀64的一位连接有三个用于分别控制各自工位液压调节机构7运行状态的第一液压控制单元，二位三通截止式电磁换向阀64的二位连接有用于控制液压压紧机构5运行状态的第二液压控制单元，第一液压控制单元和第二液压控制单元的回油端分别通过液压油回油管路与液压油箱相连通。
60.第一液压控制单元包括与二位三通截止式电磁换向阀64一位相连通的第一液压油进油管、设置在第一液压油进油管和液压油回油管路上的比例换向阀65，比例换向阀65的一位通过液压油进油支管a分别与两定位液压缸71的无杆腔相连通，比例换向阀65的二位通过液压油进油支管b分别与两定位液压缸71的有杆腔相连通；液压油进油支管a和液压油进油支管b分别设置有两根，每根液压油进油支管a和液压油进油支管b上分别设置有分流集流阀66和液压锁67。
61.各定位液压缸中还设置有位移传感器，位移传感器能够实时检测定位液压缸活塞杆的位置，并反馈给电控系统。通过将给定信号和定位液压缸活塞杆实际位移相比较，检测其位置偏差，进而实现对定位液压缸活塞杆的控制调节。目前市面上已有集成有位移传感器的液压缸，本发明中的定位液压缸可采用市面上的现有设备。
62.第二液压控制单元包括与二位三通截止式电磁换向阀64二位相连通的第二液压油进油管、设置在第二液压油进油管上的蓄能器611以及设置在第二液压油进油管上的二位四通电磁换向阀612，二位四通电磁换向阀612的一位与压紧液压缸51的有杆腔相连通，二位四通电磁换向阀612的二位与压紧液压缸51的无杆腔相连通；第二液压油进油管通过卸荷溢流阀613与液压油回油管路相连通。
63.二位四通电磁换向阀612的二位与压紧液压缸51的无杆腔之间的输油管路上还设置有单向节流阀610。
64.本发明的工作过程如下。
65.在闸阀进行法兰面钻孔、攻丝、锪面加工时，某一大小的闸阀放在工装夹具的支撑块42上，三个支撑位支撑着闸阀。位置确定好后，压紧液压缸51活塞杆伸出，活塞杆带动着压紧臂53运动，压紧臂53带动压紧块54向下运动，压紧闸阀。卧式加工中心对一个法兰面进行加工，加工完一个法兰面后，工作台1在底部伺服电机的带动下通过齿轮传动带动工作台1转动。转动某一角度后，卧式加工中心对另外一个法兰面进行加工，依次完成三个法兰面的加工。
66.当加工另一大小闸阀时，需要对工位大小进行调节，即需要对三个支撑位分别进行调整。通过液压控制系统调整三个支撑位，使支撑位能适合所需要加工的阀门法兰大小，能够支撑三个法兰。
67.其中，液压控制系统工作原理如下：
68.1、三个支撑位位置调整过程
69.当三个支撑位的位置需要调整时，二位三通截止式电磁换向阀64电磁铁得电，比例换向阀65左位或右位电磁铁得电。液压泵61压油口输出的压力油通过单向阀63、二位三通截止式电磁换向阀64分别进入三个比例换向阀65。
70.当比例换向阀65左位电磁铁得电时，压力油通过三个比例换向阀65进入到与定位
液压缸无杆腔相连通的分流集流阀内，分流集流阀能够将进入的压力油分成两份相等的流量，经过分流集流阀的压力油通过液压锁分别进入到定位液压缸无杆腔内，使得定位液压缸活塞杆伸出。
71.当比例换向阀65右位电磁铁得电时，压力油通过三个比例换向阀65进入到与定位液压缸有杆腔相连通的分流集流阀内，分流集流阀能够将进入的压力油分成两份相等的流量，经过分流集流阀的压力油通过液压锁分别进入到定位液压缸有杆腔内，使得定位液压缸活塞杆缩回。
72.通过对比例换向阀65的控制能够实现对定位液压缸的控制，最终带动三个支撑位上的支撑块运动。
73.其中，安全阀62起到安全溢流作用，当系统的压力突然升高，超过安全阀62的调定压力时开启溢流，对系统起过载保护作用。
74.工作过程中，电控系统给定液压控制系统位移信号，各定位液压缸向着给定的位移信号处运动，各定位液压缸中的位移传感器实时检测定位液压缸活塞杆的位置，并反馈给电控系统。通过将给定信号和定位液压缸活塞杆实际位移相比较，检测其位置偏差。将位置偏差信号给到电控系统，电控系统控制各比例换向阀65左右两边的比例电磁铁，实时调整比例换向阀的开度，最终达到控制各定位液压缸到达指定位置，进而控制支撑位上的支撑块42到达指定位置。
75.2、闸阀夹紧过程
76.闸阀坯料放置在支撑块上之后，需要将闸阀压紧，进而进行闸阀坯料的加工。当进行压紧时，二位三通截止式电磁换向阀64电磁铁失电，其右位工作，二位四通电磁换向阀612电磁铁得电，右位工作。液压泵61压油口输出的压力油依次通过单向阀63、二位三通截止式电磁换向阀64进入蓄能器611，另一部分压力油经二位四通电磁换向阀612右位以及单向节流阀610进入压紧液压缸51无杆腔，压紧液压缸活塞杆伸出，进而带动带动压紧臂和压紧块压向闸阀。当液压泵61继续向系统供油，系统压力会逐渐升高，当达到卸荷溢流阀613的调定压力时，即达到所需的闸阀压紧力时，卸荷溢流阀613打开，液压泵61卸荷。此时系统处于保压状态，始终保持对闸阀的压紧状态。
77.当闸阀的三个法兰面分别在卧式加工中心中加工完毕后，需要将闸阀松开。此时，二位四通电磁换向阀612电磁铁失电，其左位工作。液压泵61压油口输出的压力油依次通过单向阀63、二位三通截止式电磁换向阀64、二位四通电磁换向阀612左位进入压紧液压缸51有杆腔，压紧液压缸活塞杆缩回，进而带动带动压紧臂和压紧块松开闸阀。
78.其中，单向节流阀610正向流动时，即压力油通过单向节流阀进入压紧液压缸51时，起到单向阀的作用。单向节流阀610反向流动时，即压紧液压缸51无杆腔压力油经单向节流阀610流出时，起到节流的作用，以保证压紧液压缸51缩回时更加的稳定。