一种焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具、机床及钻孔方法

1.本发明涉及桥壳加工技术领域，具体涉及一种焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具、机床及钻孔方法。


背景技术：

2.在桥壳加工过程中，需要对桥壳中间孔的外周以及桥壳两端的内孔外周进行钻孔加工，现有机床对桥壳的固定方式主要采用对桥壳中间孔两侧的手臂进行夹紧，此类定位方式，无法保证钻孔与内孔、中间孔的轴线方向一致，导致钻孔存在偏差，影响加工质量，同时，刚性接触的直接夹紧，在对桥壳夹紧定位时，调整难度大，精度不高。


技术实现要素：

3.技术目的：针对现有机床在进行桥壳钻孔加工时，夹具定位不精确，无法保证钻孔同轴度，定位精度低的不足，本发明公开了一种能够对桥壳进行精确定位，保障钻孔精度的焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具、机床及钻孔方法。
4.技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用了如下技术方案：一种焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具，包括用于桥壳中间孔同心定位夹紧的中心定位夹具，用于桥壳两端进行压紧定位的侧定位夹具，中心定位夹具和侧定位夹具均设置在夹具体上，夹具体在靠近侧定位夹具的内侧设有用于在夹紧前对桥壳进行初定位的初限位结构；所述中心定位夹具包括定位座，定位座背离桥壳的侧面通过法兰固定有第一油缸，第一油缸的液压杆的端部采用锥形结构，第一油缸的液压杆穿过定位座的中心；在定位座靠近桥壳的一侧同心设有弹簧座，弹簧座沿径向设有定心导柱，定心导柱与弹簧座沿径向滑动连接，第一油缸的液压杆推动定心导柱在弹簧座上滑动，在弹簧座内设有用于定心导柱复位的复位机构。
5.优选地，本发明的复位机构包括按照定心导柱分布对应设置与弹簧座外周的耳块，定心导柱沿径向穿过耳块，耳块在定心导柱的外侧设有弹簧腔，在弹簧腔内设有导柱弹簧，导柱弹簧与定心导柱平行设置，在导柱弹簧的下端连接有弹簧销，弹簧销沿垂直于定心导柱的轴线方向穿入定心导柱内，在定心导柱完成定心，第一油缸的液压杆缩回后，由导柱弹簧带动定心导柱复位。
6.优选地，本发明的弹簧座在相邻的耳块之间固定有第一压板座，第一压板座上铰接有压板，在第一油缸的液压杆上连接有用于带动压板转动进行桥壳中间孔内壁压紧的压紧机构；所述压紧机构包括套接在第一油缸的液压杆上的连接套，连接套置于法兰的内孔并与法兰沿油缸的轴线方向滑动连接，在连接套靠近桥壳中间孔的一侧同心连接有第二压板座，第二压板座的外周在与压板对应位置设有压板槽，通过压板槽推动压板的上部绕铰接处转动；定心导柱的下端穿过第二压板座后与第一油缸的液压杆端部的锥形结构区域接触，在第二压板座的外壁上沿轴向开设有用于定心导柱穿过的活动槽，在第一油缸推动第二压板座带动压板进行桥壳中间孔内壁压紧过程中，第二压板座通过活动槽与定心导柱相
对移动，不对定心导柱施加轴向推力。
7.优选地，本发明的侧定位夹具包括第二定位座、定位套以及定位块，第二定位座沿平行于桥壳的长度方向与夹具体滑动连接，在夹具体上设有用于推动第二定位座移动的薄型油缸，定位套固定在第二定位座上，定位套的轴线方向与桥壳的长度方向一致，定位块设置在定位套远离桥壳的一端，在定位套靠近桥壳的一侧设有导向块，导向块一端同心套接在定位套内并与定位套滑动连接，另一端朝向桥壳端部所在一侧；导向块朝向定位块的一端开设有安装槽，定位块的侧面、定位套以及安装槽共同形成第二弹簧腔，第二弹簧腔内设有导向弹簧，沿导向弹簧的轴线方向穿设有导杆，导杆两端分别穿出定位块和导向块并通过螺母锁定，保持导向弹簧处于压缩状态。
8.优选地，本发明的初限位结构包括支撑座和初限位板，在初限位板与支撑座之间设有调整垫，初限位板、调整垫、支撑座之间通过沉孔螺栓和t型槽螺母锁紧。
9.一种具有上述焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具的机床，包括床身，钻孔夹具通过夹具体固定在床身上，床身在夹具体的两侧对称设有第一多轴钻孔机构，在正对桥壳中间孔的一侧设有第二多轴钻孔机构，第一多轴钻孔机构、第二多轴钻孔机构均沿对应的钻孔方向与床身滑动连接；在床身上设有用于调整对应多轴钻孔机构竖直高度的调整垫铁；床身一侧设有用于辅助进行桥壳钻孔的润滑部件、气动部件、水路部件、冷却部件、液压部件以及用于协调机床进行钻孔的电气控制装置。
10.优选地，本发明在床身上设有用于对第一多轴钻孔机构的钻头进行导向的第一钻套，用于第二多轴钻孔机构的钻头进行导向的第二钻套，第一钻套通过第一钻套衬套与侧定位夹具可拆卸连接，第二钻套通过第二钻套衬套与中心定位夹具可拆卸连接。
11.一种使用上述焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具的钻孔方法，包括步骤：s01、首先将桥壳置于夹具体上，由初限位结构进行桥壳的支撑，桥壳的中间孔靠近中心定位夹具，第一油缸进行第一段行程推动，第一油缸的液压杆端部与定心导柱接触，随着第一油缸推动，将定心导柱均匀沿径向进行移动，定心导柱的外端与桥壳中间孔的内壁接触，从径向定位桥壳中间孔；s02、接着第一油缸继续推进，定心导柱的不再移动，第一油缸的液压杆通过连接套推动第二压板座进行移动，压板的上部随着第二压板座的推动进行转动，直至与桥壳中间孔的内壁贴紧，完成桥壳中间孔的固定，钻孔过程中，第一油缸保持不动；s03、然后启动位于桥壳两端的侧定位夹具，薄型油缸推动第二定位座向桥壳端部靠近，导向块端部逐渐与桥壳端部接触，将桥壳两端的内孔顶紧，位于定位块与定位块之间的导向弹簧被压缩，利用导向弹簧的弹力将桥壳的两端浮动夹紧，完成桥壳的整体固定后，进行钻孔。
12.优选地，本发明的初限位结构进行桥壳支撑的过程包括：依据待钻孔桥壳的规格，在初限位板的下方加入调整垫，将初限位板的高度调整至设定高度后，使用t性槽螺母进行固定，将前壳两端置于初限位板上。
13.优选地，本发明在进行钻孔前，将与钻孔需求相符合的第一钻套和第二钻套装入，对相应钻孔机构的钻头移动进行导向。
14.有益效果：本发明所提供的一种焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具、机床及钻孔方法具有如下有益效果：
1、本发明先进行桥壳中间孔的同心定位，利用第一油缸的液压杆推动定心导柱沿弹簧座的径向同步进行移动，为了保证受力均匀，可以调整定心导柱的数量和分布方式，以提供足够的支撑力；然后使用压紧机构将中间孔的内壁压紧，进一步限定桥壳的自由度，保证定位的可靠性和精准度，不会在钻孔过程中发生偏移。
15.2、本发明的弹簧座在定心导柱的外侧设置复位机构，在完成桥壳加工后，在导柱弹簧的带动下，可以实现自动复位，降低操作难度，减少工序等待时间，提高拆卸效率。
16.3、本发明的压紧机构通过第一油缸推动第二压板座进而带动压板转动，与桥壳中间孔的内壁贴紧，在保障第一油缸的油压情况下，能够始终维持对桥壳的紧固力，增强可靠性。
17.4、本发明的侧定位夹具，利用弹性压紧的机构限制桥壳的转动自由度，既可以提高夹具的兼容性，同时避免了刚性接触引起的设备和产品的损伤。
18.5、本发明使用初限位结构进行桥壳的预定位与支撑，并能够通过调整垫改变定位的高度，降低了桥壳中间孔的定位难度，同时辅助进行支撑，避免定心导柱与桥壳间作用力过大，保障了装夹安全。
19.6、本发明床身上使用钻套进行钻孔机构的钻头导向，提高钻孔精度。
附图说明
20.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介绍；图1为本发明夹具主视图；图2为本发明夹具俯视图；图3为本发明中间定位夹具侧剖视图；图4为本发明图3中a区域局部放大图；图5为本发明弹簧座结构图；图6为本发明图1中b区域局部放大图；图7为本发明沿图1中c向视图；图8为本发明机床主视图；图9为本发明机床俯视图；图10为本发明机床左视图；其中，1-桥壳、2-中间定位夹具、3-侧定位夹具、4-夹具体、5-初限位结构、6-定位座、7-法兰、8-第一油缸、9-液压杆、10-弹簧座、11-定心导柱、12-耳块、13-弹簧腔、14-导柱弹簧、15-弹簧销、16-第一压板座、17-压板、18-连接套、19-第二压板座、20-压板槽、21-第二定位座、22-定位套、23-定位块、24-薄型油缸、25-导向块、26-第二弹簧腔、27-导向弹簧、28-导杆、29-支撑座、30-初限位板、31-调整垫、32-床身、33-第一多轴钻孔机构、34-第二多轴钻孔机构、35-调整垫铁、36-润滑部件、37-气动部件、38-水路部件、39-冷却部件、40-液压部件、41-电气控制装置、42-第一钻套、43-第二钻套、44-第一钻套衬套、45-第二钻套衬套、46-定位套、47-定位套座。
具体实施方式
21.下面通过一较佳实施例的方式并结合附图来更清楚完整地说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
22.如图1和图2所示为本发明所公开的一种焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具，其特征在于，包括用于桥壳1中间孔同心定位夹紧的中心定位夹具2，用于桥壳1两端进行压紧定位的侧定位夹具3，中心定位夹具2和侧定位夹具3均设置在夹具体4上，夹具体4在靠近侧定位夹具3的内侧设有用于在夹紧前对桥壳进行初定位的初限位结构5；如图3、图4和图5所示，本发明的中心定位夹具2包括定位座6，定位座6背离桥壳的侧面通过法兰7固定有第一油缸8，第一油缸8的液压杆9的端部采用锥形结构，第一油缸8的液压杆9穿过定位座6的中心；在定位座6靠近桥壳的一侧同心设有弹簧座10，弹簧座10沿径向设有定心导柱11，定心导柱11与弹簧座10沿径向滑动连接，第一油缸8的液压杆9推动定心导柱11在弹簧座10上滑动，在弹簧座10内设有用于定心导柱11复位的复位机构。
23.在一个具体的实施例中，本发明的复位机构包括按照定心导柱11分布对应设置与弹簧座10外周的耳块12，定心导柱11沿径向穿过耳块12，耳块12在定心导柱11的外侧设有弹簧腔13，在弹簧腔13内设有导柱弹簧14，导柱弹簧14与定心导柱11平行设置，在导柱弹簧14的下端连接有弹簧销15，弹簧销15沿垂直于定心导柱11的轴线方向穿入定心导柱11内，在定心导柱11完成定心，第一油缸8的液压杆9缩回后，由导柱弹簧14带动定心导柱11复位。
24.为使第一油缸8在推动定心导柱11的过程中，定心导柱的移动平稳和精准度，本发明的定心导柱11的下端液压杆9锥形结构的斜度相一致，将第一油缸8的轴向移动转换成沿弹簧座径向的位移，实现桥壳中间孔的x、y向限位，中间孔的轴线方向为x方向，桥壳1的长度方向为y方向；同时在完成定心后，本发明在弹簧座10在相邻的耳块12之间固定有第一压板座16，第一压板座16上铰接有压板17，在第一油缸8的液压杆9上连接有用于带动压板17转动进行桥壳1中间孔内壁压紧的压紧机构；所述压紧机构包括套接在第一油缸8的液压杆9上的连接套18，连接套10置于法兰7的内孔并与法兰7沿油缸的轴线方向滑动连接，在连接套10靠近桥壳1中间孔的一侧同心连接有第二压板座19，第二压板座19的外周在与压板17对应位置设有压板槽20，通过压板槽20推动压板17的上部绕铰接处转动；定心导柱11的下端穿过第二压板座19后与第一油缸8的液压杆9端部的锥形结构区域接触，在第二压板座19的外壁上沿轴向开设有用于定心导柱11穿过的活动槽，在第一油缸8推动第二压板座19带动压板17进行桥壳1中间孔内壁压紧过程中，第二压板座19通过活动槽与定心导柱11相对移动，不对定心导柱11施加轴向推力。
25.在第一油缸8完成中间孔的同心定位后，液压杆9继续向前推动，由于活动槽的存在，第二压板座19不会对定心导柱11在x方向产生推力，不会影响定心效果，同时可以利用外圈的压板槽20带动压板转动，将中间孔的内表面夹紧，而对于压板17与定心导柱11的数量可以依据桥壳的自重选取，并将压板17和定心导柱11沿圆周方向均进行均匀分布；可以将压板17位于压板槽20内的部分外缘设置成圆弧形状，进而减小摩擦力，同时保持压板17始终能够与压板槽20进行接触。
26.在完成桥壳1中间孔的同心定位和内孔端面夹紧后，使用侧定位夹具3进行桥壳两端的夹紧，如图1、图6和图7所示，本发明的侧定位夹具3包括第二定位座21、定位套22以及定位块23，第二定位座21沿平行于桥壳1的长度方向与夹具体4滑动连接，在夹具体4上设有
用于推动第二定位座21移动的薄型油缸24，定位套22固定在第二定位座21上，定位套22的轴线方向与桥壳1的长度方向一致，定位块23设置在定位套22远离桥壳1的一端，在定位套22靠近桥壳1的一侧设有导向块25，导向块25一端同心套接在定位套22内并与定位套22滑动连接，另一端朝向桥壳1端部所在一侧；导向块25朝向定位块23的一端开设有安装槽，定位块23的侧面、定位套22以及安装槽共同形成第二弹簧腔26，第二弹簧腔26内设有导向弹簧27，沿导向弹簧27的轴线方向穿设有导杆28，导杆28两端分别穿出定位块23和导向块25并通过螺母锁定，保持导向弹簧27处于压缩状态。
27.初限位结构5包括支撑座29和初限位板30，在初限位板30与支撑座29之间设有调整垫31，初限位板30、调整垫31、支撑座29之间通过沉孔螺栓和t型槽螺母锁紧，通过更换不同的调整垫31可以改变初限位板30的支撑高度，以实现满足不同桥壳的使用需求。
28.如图8-图10所示，本发明还提供一种具有上述焊接桥壳体三面多轴钻孔夹具的机床，包括床身32，钻孔夹具通过夹具体4固定在床身32上，床身32在夹具体4的两侧对称设有第一多轴钻孔机构33，在正对桥壳1中间孔的一侧设有第二多轴钻孔机构34，第一多轴钻孔机构33、第二多轴钻孔机构34均沿对应的钻孔方向与床身32滑动连接，在机床的床身32上设有用于对钻孔机构的安装进行定位的定位套46、定位套座47；在床身32上设有用于调整对应多轴钻孔机构竖直高度的调整垫铁35；床身32一侧设有用于辅助进行桥壳钻孔的润滑部件36、气动部件37、水路部件38、冷却部件39、液压部件40以及用于协调机床进行钻孔的电气控制装置41。
29.两台第一多轴钻孔机构33对称设置在桥壳y方向的两端，滑动方向沿y方向；第二多轴钻孔机构34正对中间孔，滑动方向沿x方向，在钻孔时，润滑部件36定时手动或自动润滑滑台导轨面，气动部件37用于清理切屑，清理定位面，冷却部件39提供冷却液给机床循环使用，并使冷却液过滤清洁。水路部件38将冷却部件39的冷却液按要求输送到指定冷却位置。液压部件40给机床的液压滑台，夹具部件油缸提供液压动力，将阀组的油液输送至指定油缸。电气控制装置41plc程序控制机床动作。
30.本发明在床身32上设有用于对第一多轴钻孔机构33的钻头进行导向的第一钻套42，用于第二多轴钻孔机构34的钻头进行导向的第二钻套43，第一钻套42通过第一钻套衬套44与侧定位夹具3可拆卸连接，第二钻套43通过第二钻套衬套45与中心定位夹具2可拆卸连接，钻套可以对相应的钻孔机构钻头进行导向，避免偏斜，保证钻孔精度，提高切削稳定性。
31.本发明还提供使用上述夹具进行桥壳钻孔的方法，包括步骤：s01、首先将桥壳置于夹具体上，由初限位结构进行桥壳的支撑，桥壳的中间孔靠近中心定位夹具，第一油缸进行第一段行程推动，第一油缸的液压杆端部与定心导柱接触，随着第一油缸推动，将定心导柱均匀沿径向进行移动，定心导柱的外端与桥壳中间孔的内壁接触，从径向定位桥壳中间孔；在进行中间孔定位前，依据待钻孔桥壳的规格，在初限位板的下方加入调整垫，将初限位板的高度调整至设定高度后，使用t性槽螺母进行固定，将前壳两端置于初限位板上。
32.s02、接着第一油缸继续推进，定心导柱的不再移动，第一油缸的液压杆通过连接套推动第二压板座进行移动，压板的上部随着第二压板座的推动进行转动，直至与桥壳中
间孔的内壁贴紧，完成桥壳中间孔的固定，钻孔过程中，第一油缸保持不动；s03、然后启动位于桥壳两端的侧定位夹具，薄型油缸推动第二定位座向桥壳端部靠近，导向块端部逐渐与桥壳端部接触，将桥壳两端的内孔顶紧，位于定位块与定位块之间的导向弹簧被压缩，利用导向弹簧的弹力将桥壳的两端浮动夹紧，完成桥壳的整体固定后，进行钻孔。
33.在进行钻孔前，将与钻孔需求相符合的第一钻套和第二钻套装入，对相应钻孔机构的钻头移动进行导向。
34.在完成钻孔后，薄型油缸24带动定位块23、导向块25后退，将桥壳1的两端松开，探后第一油缸8通过连接套18带动第二压板座19后退，压板17在第二压板座19的压板槽20的带动下，反向转动，远离中间孔的内壁，随之第一油缸8继续后退，液压杆9的端部对定心导柱11的下端推力减小，导柱弹簧14带动定心导柱11下移完成复位。钻孔完毕的桥壳则可以从夹具上取下。
35.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。