一种用于数控机床的夹具结构的制作方法

1.本实用新型涉及数控机床技术领域，特别涉及一种用于数控机床的夹具结构。


背景技术：

2.数控机床是一种柔性的，高效能的自动化机床，能够解决复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题。由于一些工件的外形是不规则的，所以每个工件需要制作一种专用夹具进行固定，工件固定后，数控机床才能进行加工。专用夹具上一般安装有较多的气动元件,气动元件需要气源和控制系统配合实现动作。在工件加工前，要先将专用夹具预先固定在数控机床上，然后人工再对气动元件进行气路布置，最后进行工件的装夹；气路布置不仅需要耗费较多的时间进行调试，专用夹具还需在拆卸时拆除气路布置；不利于多品种零部件的快速加工以及专用夹具的模块化设计。
3.可见，现有技术还有待改进和提高。


技术实现要素：

4.鉴于上述现有技术的不足之处，本实用新型的目的在于提供一种用于数控机床的夹具结构，旨在夹具模块装配到数控机床的母板后，同步完成气路布置，解决人工对气动元件进行气路布置的问题。
5.为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：
6.一种用于数控机床的夹具结构，包括水平安装在数控机床上的母板、设置在母板上的夹具模块，所述夹具模块包括与母板可拆卸连接的底板、竖直设置在底板上的竖板以及多个设置在竖板上的装夹组件；所述装夹组件用于对工件进行固定；所述母板上至少设有一个第一供气通道，所述底板上开设有第二供气通道，第一供气通道通过接头组件与对应的第二供气通道连接，每个所述第二供气通道与装夹组件供气连接，所述第一供气通道与气源连接。
7.作为上述技术方案的进一步改进，所述接头组件包括多个帕尔接头，每个帕尔接头包括设置在母板上表面的插座和对应设置在底板底面的插头。
8.作为上述技术方案的进一步改进，所述底板通过快接结构固定在母板上。
9.作为上述技术方案的进一步改进，所述快接结构包括设置在母板边角处的气涨头和设置在底板底部且与气涨头一一对应的锁盘。
10.作为上述技术方案的进一步改进，所述气涨头包括固定在母板上的座体和柱塞体；所述座体包括第一法兰部和向上凸出设置在第一法兰部上的圆台，圆台为中空结构并且供柱塞体插入；所述柱塞体的周壁上设有多个沿圆周阵列排布的活动滚珠，所述圆台的周壁上开设有供活动滚珠通过的避让孔，所述柱塞体能够在气压的驱动下使活动滚珠伸出避让孔。
11.作为上述技术方案的进一步改进，所述锁盘包括中空结构的圆盘部和设置圆盘部周壁上的第二法兰部，所述圆盘部的顶面内边缘处开设有多个呈圆周阵列排布的限位槽；
所述限位槽用于与活动滚珠配合，限制锁盘脱离气涨头。
12.作为上述技术方案的进一步改进，每个所述装夹组件包括杠杆气缸和设置在杠杆气缸一旁的第一支承座，所述杠杆气缸用于将工件压紧在第一支承座上。
13.作为上述技术方案的进一步改进，所述底板上设有至少两个朝上设置的支撑缸。
14.作为上述技术方案的进一步改进，所述底板的两侧设有对称的助叉结构，每个助叉结构包括两块前后对称设置的叉板和设置在叉板之间的连杆，每块叉板的中部开设有供叉臂穿过的通口。
15.作为上述技术方案的进一步改进，所述母板的中部开设有第一减重腔，第一减重腔的内壁上设有与第一供气通道连通的气管接头，所述第一减重腔的顶部通过第一盖板封盖。
16.有益效果：
17.与现有技术相比，本实用新型提供的夹具结构，巧妙地在母板上设置第一供气通道，在底板上设置第二供气通道，装夹组件和其他气动元件已预先与第二供气通道形成导气连接，当夹具模块的底板和母板对接时，底板通过快接结构固定在母板上时，第一供气通道和第二供气通道通过接头组件形成导气连接，从而快速完成对气动元件的气路布置，立即进行工件装夹，解决人工现场接管和拆管进行气路布置所带来的时间耗费、影响生产节奏的问题，也避免了因气路布置不当带来控制逻辑的混乱。继而，在工件装夹时，将工件吊运至底板的上方，装夹组件对工件进行定位和夹紧，保证工件在加工时的稳固性。刀具主轴在加工工件时沿x轴延伸，刀具横向对专用夹具上的工件进行铣、钻等加工操作，高效地完成夹具的专用更换，有利于多品种和小批量零部件的快速加工。
附图说明
18.图1为本实用新型提供的夹具安装在数控机床上的立体图。
19.图2为夹具模块与母板对接的立体图一。
20.图3为夹具模块与母板对接的立体图二。
21.图4为本实用新型提供的底板的立体图。
22.图5为本实用新型提供的母板的立体图。
23.图6为本实用新型提供的快接结构的连接示意图。
24.图7为本实用新型提供的母板的内部结构示意图。
25.图8为夹具模块的立体图。
26.图9为图8中l区域的局部放大图。
27.主要元件符号说明：2-母板、3-快接结构、31-气涨头、311-座体、3111-第一法兰部、3112-圆台、312-柱塞体、313-活动滚珠、314-避让孔、32-锁盘、321-圆盘部、322-第二法兰部、323-限位槽、4-第一供气通道、5-接头组件、51-帕尔接头、511-插座、512-插头、6-夹具模块、60-底板、601-第二减重腔、602-第二盖板、64-装夹组件、641-杠杆气缸、6411-压头、642-第一支承座、6421-定位凸头、63-支撑缸、65-助叉结构、651-叉板、652-连杆、653-通口、66-加强架、671-第二支承座、672-尖头、68-竖板。
具体实施方式
28.本实用新型提供一种用于数控机床的夹具结构，为使本实用新型的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。
29.请参阅图1-图9，本实用新型提供一种用于数控机床的夹具结构，包括水平安装在数控机床上的母板2、设置在母板2上的夹具模块6，所述夹具模块6包括与母板2可拆卸连接的底板60、竖直设置在底板60上的竖板68以及多个设置在竖板68上的装夹组件64；所述装夹组件64用于对工件进行固定；所述母板2上至少设有一个第一供气通道4，所述底板60上开设有第二供气通道，第一供气通道4通过接头组件5与对应的第二供气通道连接，每个所述第二供气通道与装夹组件64供气连接，所述第一供气通道4与气源连接并且通过控制阀控制气路通断。
30.在实际应用中，数控机床包括床身81、刀具主轴82、x轴滑台83、y轴滑台84以及z轴滑台85；x轴滑台上设有c轴转台86，所述c轴转台包括所述母板2、转台支座、设置在转台支座上的旋转接头，用于驱动旋转接头转动的c轴驱动电机；所述母板2与旋转接头的顶部固接。所述夹具模块6根据每种工件的形状和特点专用设计，即一种工件对应一种夹具模块6，而母板2是通用的，即每个夹具模块6能够匹配安装在母板2上，底板60可以根据夹具模块6上设置气动元件数量，合理地设置第二供气通道的数量，第二供气通道的数量应少于或等于第一供气通道4的数量并且将第二供气通道设置在能够与对应的第一供气通道4形成上下相对的位置，夹具模块6上的气动元件已预先与对应的第二供气通道进行导气连接，气动元件的接气端可以直接与第二供气通道，气动元件的接气端可以通过气管与第二供气通道连接。
31.当要加工工件时，先将夹具模块6搬运至母板2的上方，然后夹具模块6缓慢下降，利用快接结构3将底板60固定在母板2上，与此同时，第一供气通道4和第二供气通道通过接头组件5形成导气连接，从而快速完成对气动元件的气路布置，高效地完成夹具的专用更换，解决人工现场接管和拆管进行气路布置所带来的时间耗费、影响生产节奏的问题，也避免了因气路布置不当带来控制逻辑的混乱。需要注意的是，每个夹具模块6上的气动元件的控制逻辑已预先经过调试并且录入数控机床上，换言之，夹具模块6与母板2对接完成后，同步完成气路布置，调出控制程序即可使用。然后将工件吊运至底板60的上方，装夹组件64对工件进行定位和夹紧，保证工件在加工时的稳固性。刀具主轴在加工工件时沿x轴延伸，刀具横向对专用夹具上的工件进行铣、钻等加工操作，刀具主轴可沿前后方向和上下方向移动，工件可沿左右方向进给，并且c轴转台的带动下绕c轴转动，多角度且灵活地完成工件的切削加工，有利于多品种和小批量零部件的快速加工。
32.具体的，请参阅图2-图5，所述接头组件5包括多个帕尔接头51，每个帕尔接头51包括设置在母板2上表面的插座511和对应设置在底板60底面的插头512。换言之，插座511朝上设置，插头512朝下设置，插头512在底板60的带动下，保持下压到对应的插座511上，即可完成插头512和插座511的对接，无需辅助连接件辅助连接，第一供气通道4中的气体依次经过插座511和插头512传输到第二供气通道中，不会发生气体泄露，便于夹具模块6的快速拆卸更换。
33.优选的，见图4-图6所示，所述底板60通过快接结构3固定在母板2上。所述快接结构3包括设置在母板2边角处的气涨头31和设置在底板60底部且与气涨头31一一对应的锁盘32。可以理解为，母板2上设置有4个气涨头31，锁盘32套入气涨头31后，气涨头31对底板60和底板60上的夹具进行平稳的支承，气涨头31的头部在供气作用下膨胀固定锁盘32，保证专用夹具模块6在加工过程中不会脱离母板2，减少专用夹具模块6在加工过程中发生的振动。
34.具体的，见图4-图6所示，所述气涨头31包括固定在母板2上的座体311和柱塞体312；所述座体311包括第一法兰部3111和向上凸出设置在第一法兰部3111上的圆台3112，圆台3112为中空结构并且供柱塞体312插入；所述柱塞体312的周壁上设有多个沿圆周阵列排布的活动滚珠313，所述圆台3112的周壁上开设有供活动滚珠313通过的避让孔314，所述柱塞体312能够在气压的驱动下使活动滚珠313伸出避让孔314。工作时，所述柱塞体312与气源连接，柱塞体312的内部注入气压，在气压的驱动下使所有活动滚珠313朝远离柱塞体312轴线的方向伸出避让孔314，使得活动滚珠313限制锁盘32向上移动。
35.进一步的，所述锁盘32包括中空结构的圆盘部321和设置圆盘部321周壁上的第二法兰部322，所述圆盘部321的顶面内边缘处开设有多个呈圆周阵列排布的限位槽323；所述限位槽323用于与活动滚珠313配合，限制锁盘32脱离气涨头31。
36.优选的，所述母板2的中部开设有第一减重腔，所述第一减重腔通过第一盖板21封堵。通过这样设置，一方面可以减轻母板2的重量，另一方面与第一供气通道4连通的气管接头70可以设置第一减重腔的内壁上，气管连头通过导气管可以与气源连接。
37.优选的，所述底板60的中部开设有第二减重腔601，所述第二减重腔601通过第二盖板602封堵。通过这样设置，可以减轻底板60的重量，减少制造成本。
38.优选的，请参阅图2和图3，一所述接头组件5设置两个相邻的气涨头31之间，该接头组件5中的帕尔接头51沿直线间隔排布，相邻的帕尔接头51相距一定距离。第一供气通道4包括第一长形气道41和与母板2的内壁连通的第二长形气道42，如图7所示，第一长形气道41与第二长形气道42连接形成t形，第一长形气道沿母板2的边缘延伸，插座511设置在第一长形气道41的上方并且与第一长形气道41连通，第二长形气道42的输入端设置有所述气管接头70，第二长形气道42的输出端与第一长形气道41连通。通过设置多个帕尔接头51可保证气体从第一供气通道4流入第二供气通道的流通量，保证气压稳定。
39.具体的，每个所述装夹组件64包括杠杆气缸641和设置在杠杆气缸641一旁的第一支承座642，所述杠杆气缸641的输出端上设有压头6411，在初始状态下，压头6411远离于第一支承座642；当工件安装第一支承座642后，杠杆气缸641驱动压头6411朝第一支承座642靠近，使压头6411将工件压紧在第一支承座642上。
40.进一步的，所述第一支承座642的顶部向上凸起形成定位凸头6421。可以理解的是，该专用夹具可以用于装夹单个大型的工件，工件上设有与定位凸头6421相匹配的定位凹口，工件与第一支承座642配合后，数控机床对该大型的工件进行加工。当然，专用夹具可用于装夹具有多个小型工件的工件模块，工件模块包括装夹面板和多个设置装夹面板上的小型工件；装夹面板上设有与定位凸头6421相匹配的定位凹口，数控机床对该工件模块上的小型工件进行批量加工。
41.优选的，所述竖板68上设有第二支承座671，第二支承座671的顶部设有截锥状的
尖头672。通过设置第二支承座671，可以更好地辅助工具进行定位，提高加工稳定性。
42.当竖板68上的装夹组件64为三个时，三个装夹组件64呈三角形分布。通过这样设置，三个装夹组件64构成稳定的力三角，更可靠地夹持工件，减少工件在加工过程中发生振动。
43.优选的，所述底板60上设有至少两个朝上设置的支撑缸63。支撑缸63利用液压浮动支撑为工件提供一个自适应的支撑力，自动适应工件的轮廓后锁死在该位置，支撑缸63为夹具提供了一个无需固定的辅助定位点，可对工件厚部或薄壁部分进行支撑，减少在加工过程中工件受力后的变形。支撑缸63往上顶住工件，紧凑的结构设计能产生高效的支撑力，避免加工时发生振动，从而提供工件的加工精度。
44.为了更便于将夹具模块6搬运至数控机床上，夹具模块6通过机械手进行搬运，所述底板60的两侧设有对称的助叉结构65，每个助叉结构65包括两块前后对称设置的叉板651和设置在叉板651之间的连杆652，每块叉板651的中部开设有供叉臂穿过的通口653。机械手的输出端上安装有夹臂，夹臂穿过通口653中，即可灵活地搬运夹具模块6。
45.具体的，所述竖板68背离装夹组件64的端面设置有加强架66，所述加强架66用于加强竖板68和底板60的连接。在本实施例中，所述加强架66包括顶板和两块侧板。
46.优选的，所述竖板68上开设有减重口681，减重口位于所有所述装夹组件64和第二支承座671之间。一方面可以减轻竖板68的重量，减少夹具成本，另一方面可以起到避让作用，防止竖板68阻碍工件装夹。
47.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
48.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
49.可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本实用新型的保护范围。