一种缸体自动化内涨芯轴车削夹具及其总成的制作方法

[0001]
本实用新型属于车削加工设备的技术领域，具体而言，涉及一种缸体自动化内涨芯轴车削夹具及其总成。


背景技术：

[0002]
现有缸体是在前道旋压工序加工完成后，在普通车床ca6140上用专用工装夹持缸体外圆，由人工上、下料进行车削加工外圆、端面、台阶，内孔倒角，操作者劳动强度大且加工尺寸不稳定，如图1所示。
[0003]
为了满足缸体自动化加工生产线需要，需设计制作一种定位快速精确、装夹方便、夹持稳定可靠，能够适应缸体由机械手抓取外圆、以缸体内孔定位，实现数控车削工艺过程自动化及缸体自动化车削加工的夹具，在此过程中车削夹具需配合上、下料机器人、输送线完成所有动作，并在加工过程中有压力检测，防止风压不足使工件松动。


技术实现要素：

[0004]
鉴于此，为了解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种缸体自动化内涨芯轴车削夹具及其总成以达到对待加工缸体的定位快速精确、装夹方便、夹持稳定可靠，能够适应缸体由机械手抓取外圆且以缸体内孔定位，实现数控车削工艺过程自动化及缸体自动化车削加工的目的。
[0005]
本实用新型所采用的技术方案为：一种缸体自动化内涨芯轴车削夹具，包括固定锥套，所述固定锥套内活动套设有与其同轴线的拉杆，拉杆的一端连接有驱动其沿轴线运动的回转气缸，另一端连接有与其同心的活动锥套且该端部设有多个定位销，各个定位销均与活动锥套之间活动套装；还包括索咀套，所述索咀套的两端端口分别套于所述活动锥套和固定锥套内，并通过活动锥套与固定锥套相对运动驱动索咀套的作用直径改变。
[0006]
进一步地，所述固定锥套的端部连接有卡盘托，卡盘托的另一端装于车床主轴上，以实现对固定锥套的稳定装配，提升加工精度。
[0007]
进一步地，所述回转气缸通过连接件装于车床主轴上，且回转气缸的活塞杆与所述拉杆相转动连接，以实现回转气缸的稳定安装，确保回转气缸能够驱使拉杆产生伸缩运动。
[0008]
进一步地，所述活动锥套套装于所述拉杆上且其一端套入所述固定锥套内部，以确保活动锥套在拉杆的作用下，能够产生稳定的水平移动。
[0009]
进一步地，所述拉杆的端部连接有活动锥套拉板，且活动锥套拉板连接于所述活动锥套上，以实现活动锥套与拉杆之间的固定连接，同时，也能够达到工装拆卸、清洗方便的优点。
[0010]
进一步地，所述活动锥套上对称布置有多个套孔，各个套孔分别与各个定位销活动套装，以防止活动锥套与各个定位销产生干涉，同时，也通过各个定位销对待加工缸体进行纵向定位。
[0011]
进一步地，所述索咀套的两端端口设为呈外扩状的锥形孔，且活动锥套和固定锥套的端部外轮廓均与该锥形孔相匹配，以通过活动锥套与固定锥套相对运动驱使索咀套产生内涨，进而产生作用直径的改变。
[0012]
进一步地，所述索咀套的一端开设有至少一个限位开口，固定锥套的端部安装有与该限位开口相匹配的紧定螺钉，防止索咀套产生相对转动的情况，确保加工精度。
[0013]
进一步地，所述固定锥套在靠近所述索咀套的一端装配有o型密封圈，既能保证工件能轻松放入，还能使工件加工完后取工件时，能把工件口部的铁屑挡住不粘在索咀套的表面。
[0014]
本实用新型中还提供了一种缸体自动化内涨芯轴车削夹具及其总成，包括车床本体和设于车床本体上的顶紧装置，所述车床本体上装配有如上述所述的缸体自动化内涨芯轴车削夹具，且该缸体自动化内涨芯轴车削夹具与所述顶紧装置对应匹配。
[0015]
本实用新型的有益效果为：
[0016]
1.采用本实用新型所提供的缸体自动化内涨芯轴车削夹具及其总成，内涨芯轴夹具对于回转类壁厚薄的零件能减少装卡时间，提高生产效率，对减少装卡变形和提高加工精度有很好的作用；特别是对一些回转体薄壁类零件加工时，当需要以内孔为基准进行定位时，能够可靠稳定的定位，进而提高了加工精度的稳定性，便于实现工艺过程自动化。
[0017]
2.采用本实用新型所提供的缸体自动化内涨芯轴车削夹具及其总成，其结构简单、简化装夹过程、减轻操作者装卡劳动强度以及提高了生产效率；采用带锥度开口的索咀套、固定锥套和活动锥套，通过风缸拉杆带动活动锥套水平移动使索咀套直径慢慢变大最终涨紧缸体，可进行对缸体的车削加工，同时，采用回转气缸夹紧，夹紧直接、可控、方便，有效的减轻了操作者手工装卡的劳动强度，并提高了生产效率。
附图说明
[0018]
图1是本实用新型提供的缸体自动化内涨芯轴车削夹具的整体剖视示意图；
[0019]
图2是图1中a处的局部放大示意图；
[0020]
图3是图1中b处的局部放大示意图；
[0021]
图4是本实用新型提供的缸体自动化内涨芯轴车削夹具中索咀套的主视示意图；
[0022]
图5是图4的a-a向剖视示意图；
[0023]
图6是本实用新型提供的缸体自动化内涨芯轴车削夹具中固定锥套的剖视示意图；
[0024]
图7是图6的侧视示意图；
[0025]
图8是本实用新型提供的缸体自动化内涨芯轴车削夹具中活动锥套的剖视示意图；
[0026]
图9是图8的侧视示意图；
[0027]
图10是本实用新型提供的缸体自动化内涨芯轴车削夹具总成的结构示意图；
[0028]
图11是图10的局部示意图；
[0029]
附图中标注如下：
[0030]
1-回转气缸；2-连接件；3-车床主轴；4-卡盘托；5-固定锥套；6-拉杆，7-o型密封圈，8-紧定螺钉，9-缸体，10-索咀套，11-活动锥套，12-定位销；13-活动锥套拉板，14-螺母，
15-限位开口，16-套孔，17-压力开关，18-工件检测传感器，19-顶紧装置，20-车床本体，21-车床安全门，22-车床刀架，23-上下料机器人，24-φ18左刀刀杆，25-r圆角。
具体实施方式
[0031]
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0032]
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0033]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0035]
在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0036]
在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义；实施例中的附图用以对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0037]
实施例1
[0038]
在对一些回转体薄壁类零件加工时，需要以内孔为基准进行定位，然后加工其它部位的孔和面，由于零件壁薄，所以在加工中很容易产生变形。因此，在本实施例中具体提供了一种缸体9自动化内涨芯轴车削夹具，通过该夹具对回转类壁厚薄的零件能减少装卡时间，进而提高生产效率且能够保证加工精度。
[0039]
其包括固定锥套5，固定锥套5的端部连接有卡盘托4，固定锥套5上沿其周向方向均匀分布有多个螺栓孔，通过螺栓穿过各个螺栓孔装配连接在卡盘托4上，卡盘托4的另一端装于车床主轴3上，同样，卡盘托4也采用多个螺栓装配连接于车床主轴3上。其中，固定锥套5材质为45，通过螺栓及6个φ18孔与卡盘托4连接，固定锥套5端部的外锥面与索咀套10的内锥面研配，使内外锥面的接触面积不小于75％。
[0040]
在固定锥套5内活动套设有与其同轴线的拉杆6，通过固定锥套5内开设有与其同心的套孔16，拉杆6与套孔16同心布置且套于该套孔16内，拉杆6的一端连接有驱动其沿轴线运动的回转气缸1，另一端连接有与其同心的活动锥套11且该端部设有多个定位销12，各个定位销12均与活动锥套11之间活动套装。回转气缸1通过连接件2装于车床主轴3上，且回转气缸1的活塞杆与所述拉杆6相转动连接，在回转气缸1通入气压后，回转气缸1的活塞杆可沿水平方向(拉杆6的轴线方向)作自由移动，进而通过活塞杆的运动驱使拉杆6在水平方向位移，又由于拉杆6会跟随车床主轴3旋转运动，因此，回转气缸1的活塞杆与所述拉杆6相转动连接(例如：通过联轴器即可实现)，以确保活塞杆能够驱动拉杆6运动，但又不会因为拉杆6的旋转运动受干涉。其中，活动锥套11材质为45，通过拉杆6、活动锥套拉板13与螺母14连接，活动锥套11端部的外锥面与索咀套10的内锥面研配，使内外锥面的接触面积不小于75％。
[0041]
还包括索咀套10，所述索咀套10的两端端口分别套于所述活动锥套11和固定锥套5内，以通过活动锥套11的端部、索咀套10以及固定锥套5的端部共同组成待加工缸体9的夹持区域。将索咀套10的两端端口设为呈外扩状的锥形孔，且活动锥套11和固定锥套5的端部外轮廓均与该锥形孔相匹配，由于活动锥套11在拉杆6的作用下，会相对于固定锥套5产生轴向位移，进而，在活动锥套11与固定锥套5的相互作用下，能够促使索咀套10产生内涨，索咀套10的作用直径将慢慢变大，索咀套10开始与待加工缸体9的内侧壁接触定位，以实现自定心夹紧。其中，索咀套10材质为60si2mn，采用两边开口的带锥度夹套且等分为20掰结构，采用索咀套10可提高定心精度，与固定锥套5和活动锥套11锥面配合，通过拉杆6拉紧，使索咀套10作用直径慢慢变大而涨紧缸体9。
[0042]
在本实施例中，活动锥套11套装于所述拉杆6上且其一端套入所述固定锥套5内部，以实现活动锥套11相对于固定锥套5可在轴线方向上作往复位移。活动锥套11呈类t形状，且其小直径段活动套设至固定锥套5的内部，大直径端则通过活动锥套拉板13与所述拉杆6连接固定，具体为：拉杆6的端部连接有活动锥套拉板13，活动锥套拉板13与拉杆6之间通过螺母14固定连接，且活动锥套拉板13通过多个螺钉紧固连接于所述活动锥套11上。之所以设计为上述结构，是为了使工装拆卸、清洗方便。活动锥套拉板13用两个m30的螺母14固定在拉杆6上，活动锥套11与活动锥套拉板13用4个m10的内六角螺栓连接固定。当回转气缸1缩回时，拉杆6带动活动锥套拉板13、活动锥套11以及螺母14共同运动，靠活动锥套11与索咀套10之间的锥面配合使索咀套10涨开把工件夹紧；反之，当回转气缸1伸出时，活动锥套拉板13带动4个m10的内六角螺钉使活动锥套11移动与索咀套10锥面脱开，工件松开。
[0043]
为实现对待加工缸体9在轴线方向上进行定位，在所述活动锥套11上对称布置有多个套孔16，各个套孔16分别与各个定位销12活动套装。在本实施例中，定位销12设置有四个，四个定位销12对称分布于固定锥套5的端部且各个定位销12均通过螺钉紧固连接于固定锥套5上，当需要加工缸体9时，将加工缸体9套入至夹持区域，而缸体9的内顶部则会抵在各个定位销12的端部，进而通过各个定位销12对缸体9进行纵向定位
[0044]
为防止索咀套10产生相对转动，在所述索咀套10的一端开设有两个限位开口15且两个限位开口15相对于索咀套10的中心呈对称布置，固定锥套5的端部安装有与该限位开口15相匹配的紧定螺钉8，当索咀套10的两端分别套在固定锥套5和活动锥套11的端部时，各个限位开口15也正好卡入至各个紧定螺钉8上，各个紧定螺钉8连接在设于固定锥套5的
螺纹孔内，进而防止索咀套10与固定锥套5之间产生相对转动，也防止索咀套10与活动锥套11之间产生相对转动。考虑到工件的装卸问题，设计时，索咀套10与缸体9间有一定的间隙，由于索咀套10是弹性开口套，在工序加工完成后，可以收缩，随着夹紧力慢慢松开后，取下零件。由于机床主轴、夹具和缸体9连接的充分，节约了装卡时间，提高了效率。在实际设计时，在固定锥套5上增加2个螺纹孔，使紧定螺钉8穿过索咀套10上的2个限位开口15，防止索咀套10转动。
[0045]
由于工件内壁表面粗糙度要求高，不能有划伤，在车削加工过程中考虑到会有加工铁屑进入工件内壁且容易粘在索咀套10表面，涨紧工件时会划伤内壁。在所述固定锥套5在靠近所述索咀套10的一端开设有密封圈槽，在密封圈槽内装配有o型密封圈7，通过o型密封圈7既能保证工件能轻松放入，还能使工件加工完后机器人取工件时，能把工件口部的铁屑挡住且不粘在索咀套10的表面。
[0046]
采用本实施例所提供的缸体9自动化内涨芯轴车削夹具，其操作过程如下：
[0047]
将待加工的缸体9装卡在索咀套10的外部，以缸体9底部与夹具纵向端面定位销12定位，给回转风缸充风，回转气缸1向后运动时带动风缸拉杆6和活动锥套11，由于活动锥套11的锥度定心向后运动后，索咀套10的作用直径慢慢变大，索咀套10开始与待加工缸体9之间接触定位，实现自定心夹紧；
[0048]
由于索咀套10是弹性开口套，可以收缩，随着夹紧力慢慢松开后，取下加工后的缸体9，工序加工完成。
[0049]
实施例2
[0050]
本实用新型中还提供了一种缸体9自动化内涨芯轴车削夹具及其总成，通过缸体9自动化内涨芯轴车削夹具与上下料机器人23、车床本体20之间的动作逻辑关系，实现对待加工缸体9的整个加工工序。
[0051]
其包括车床本体20和设于车床本体20上的顶紧装置19、工件检测传感器18、车床安全门21、车床刀架22以及上下料机器人23，所述车床本体20上装配有如上述所述的缸体9自动化内涨芯轴车削夹具，且该缸体9自动化内涨芯轴车削夹具与所述顶紧装置19对应匹配；所述工件检测传感器18的安装位与待加工缸体9的夹持位对应，且通过工件检测传感器18探测在缸体9自动化内涨芯轴车削夹具是否夹持有缸体9；所述缸体9自动化内涨芯轴车削夹具的回转气缸1连接有气管且气管上设有压力开关17；所述车床安全门21通过气缸其进行打开或关闭。
[0052]
由于工件与车床刀架22、内涨芯轴夹具空间位置限制，车削工件内孔倒角是，需设计专用刀座，设计方式为：把φ18标准左刀刀杆切断到合适长度后形成φ18左刀刀杆24，并用m8紧定螺钉8固定在车床刀架22的刀座上，用于对缸体9的端口加工r圆角25。
[0053]
本实施例所提供的缸体9自动化内涨芯轴车削夹具及其总成，将整个车削单元调整至备用状态：1.上下料机器人23在原点位置；2.车床安全门21在气缸伸出的作用下处于打开状态；3.压力开关17压力为0，以缸体9自动化内涨芯轴车削夹具的处于松开状态；4.顶紧装置19的气缸缩回；5.车床刀架22处于原点位置；6.工件检测传感器18未检测到缸体9工件。
[0054]
其工作原理如下：
[0055]
按复位/启动按钮(上下料机器人23接收信号)
→
上下料机器人23动作，抓取工件
→
把工件放入缸体9自动化内涨芯轴车削夹具的预设区域，同时，工件检测传感器18检测有工件并发出信号
→
上下料机器人23的卡爪松开并移动的同时，顶紧装置19的气缸伸出并接触工件底部，推动工件使工件底部与设于固定锥套5纵向端面的定位销12定位(完成状态：机器人退到车床安全门21外面的安全位置，顶紧装置19气缸伸出)
→
打开压力开关17，以使回转气缸1缩回，把工件夹紧(压力开关17压力达到设定值后并反馈信号，车床本体20控制顶紧装置19动作)
→
顶紧装置19的气缸缩回(反馈信号给车床本体20，车床本体20控制车床安全门21动作)
→
车床安全门21的气缸缩回(直至车床安全门21关闭并反馈信号至车床本体20)
→
车床本体20启动，开始车削；
[0056]
车削加工完成后，车床刀架22回到原点位置(反馈信号至车床本体20，车床本体20控制车床安全门21动作)
→
车床安全门21的气缸伸出(车床安全门21打开并反馈信号至车床本体20，车床本体20给上下料机器人23发出信号)
→
上下料机器人23的抓手夹紧工件(反馈信号至车床本体20，车床本体20控制回转气缸1动作)
→
回转气缸1伸出，工件松开，上下料机器人23夹持工件水平移动，使工件退出内缸体9自动化内涨芯轴车削夹具后，继续动作离开车床后把工件放入下料工位，上下料机器人23回到原点位置。
[0057]
本实用新型不局限于上述可选实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是落入本实用新型权利要求界定范围内的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

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