專利名稱：一種精確柔性定位夾具及其夾緊定位方法
技術領域：
本發(fā)明涉及機械加工和機械制造，具體涉及一種精確、柔性、可快速重復定位的機床夾具及其夾緊定位方法。
背景技術：
機床是工作母機，是機械加工和制造的重要裝備；機床夾具是機床和工具之間或機床和工件之間的聯(lián)接件，是工藝過程不可缺少的部件，是精密加工的保障。
目前，機床上的主軸或工作臺裝夾工具或工件通常是采用專用夾具，利用其上的夾緊裝置將工具或工件與機床連接，同時還需借助一種校正裝置或方法使被裝夾件處于正確的位置，這需要時間；這樣，特別是對于多工序加工的工件來講，工件在每一工序的加工之前必須盡可能的使之處于上一工序基本位置(即要求工件在每一工序的裝夾中保證重復定位精度)，但由于夾具本身的誤差和工件自身公差的存在，很難保證這一定位精度，因此為保證加工質(zhì)量需增加了很多的加工準備時間，造成機械加工或制造的質(zhì)量不穩(wěn)定且工效低。具體來說，機床裝夾工具或工件要進行校正、對刀，對于非毛坯件還要求達到上工序的定位精度，這就使得整個裝夾過程耗時數(shù)分鐘至幾十分鐘，對于使用專用夾具的加工則極大限制了工具或工件的品種，定位精度在百分之幾毫米。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是，如何提供一種機床夾具及其夾緊定位方法可以使工具或工件在機床上有精確的位置，以及在各工序之間有很高的重復定位精度，并且還適宜不同尺寸規(guī)格、不同形狀的刀具或工件在機床上的使用和加工，實現(xiàn)工具或工件相對于機床的快捷、精確、可靠的連接，進一步提供了一種夾具結(jié)構(gòu)，便于機械手的夾持。
本發(fā)明解決技術問題的方案是提供一種連接方式。它是由定位板和定位盤對接、夾緊來實現(xiàn)精確定位的。工具或工件與定位板預先連接夾緊，機床與帶有定位盤的夾具體連接夾緊。通過本發(fā)明所提供的連接方式達到工具或工件與機床的精確定位，具體如下本發(fā)明上述技術問題這樣解決，構(gòu)造一種精確柔性定位夾具，包括與工具或工件聯(lián)接的定位板和與機床聯(lián)接的定位盤，所述定位板與定位盤對應聯(lián)接，其特征在于，所述定位板的聯(lián)接基準面上包括四個或四個以上定位開口，所述定位開口口小穴大，開口處為夾緊彈片；所述定位盤的聯(lián)接基準面上包括用于對應聯(lián)接的可壓入所述開口內(nèi)的錐形鍵，所述錐形鍵的數(shù)量與所述定位開口的數(shù)量一致；使定位板和定位盤獲得徑向及軸向的定位。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，所述定位板可為方形，所述定位盤可為圓形，所述定位開口和錐形鍵的數(shù)量為四個，所述定位開口位于所述定位板四邊的正中。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，所述開口的穴底為平面，開口處為口處薄、根部厚的拱橋形或斜坡型等其他任意曲線形狀的彈片，這使拱橋形或斜坡型彈片等其他任意曲線形狀的彈片既有彈性又有足夠的強度。
按照本實用新型提供的夾具，其特征在于，所述開口的空穴尺寸大于所述錐形鍵可進入所述開口部分的尺寸，足以讓定位盤錐形鍵進入開口；同時所述開口的口的尺寸介于所述錐形鍵的頂部和其進入所述開口部分底部的尺寸大小之間，這樣所述錐形鍵易進入所述開口定位，同時完全進入后，所述夾緊彈片可以發(fā)生作用。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，所述定位盤的聯(lián)接基準面其徑向截面為條形，且均勻間隔地分布在徑向位置；所述錐形鍵也為條形錐面臺，其徑向截面為條形且等間隔分布；所述錐面臺數(shù)量可以為四個，所述基準面也可以是四個，兩兩之間間隔相等。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，所述定位盤上可包括與不同尺寸規(guī)格定位板配套的、處于不同軸向?qū)用娴腻F面臺和基準面，更適合于一種定位盤可配套使用多種定位板。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，當定位盤錐形鍵進入定位板的開口，其中一側(cè)開口接觸到錐面時，定位板沿錐面移動，校正徑向定位。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，在夾緊狀態(tài)下，定位板的開口與定位盤的錐面臺之間有微小的過盈量，這一過盈量使拱形彈片受到錐形鍵的作用力。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，拱形彈片受到的軸向作用力使之產(chǎn)生彈性變形，這種變形使定位板基準面沿軸向繼續(xù)接近定位盤的基準面。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，拱形彈片受到錐形鍵的徑向作用，使定位板相對定位盤有了足夠的徑向抗力。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，拱形彈片因受力而產(chǎn)生彈性變形后，總是存在彈出錐形鍵之趨勢，當外力消除時，定位板會自動脫離定位盤。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，在定位盤上同時可設有不同尺寸規(guī)格，處于不同軸向?qū)用娴腻F形鍵和基準面，能配備不同的定位板可制造或加工不同尺寸、規(guī)格的工件；所述層面可以是兩層或多層。
按照本發(fā)明提供的夾具，其特征在于，所述定位板包括位于其兩對側(cè)面的V型槽和所述V型槽內(nèi)的定位圓孔；所述定位圓孔可以是每側(cè)兩個。
本發(fā)明上述另一技術問題這樣解決，構(gòu)造一種權(quán)利要求1所述夾具的夾緊定位方法，使用包括可分離的定位盤和定位板的所述夾具，所述定位盤和定位板分別包括四個或四個以上的錐形鍵和對應定位開口以及各自的基準面，所述定位開口的開口處包括夾緊彈片，該夾緊定位方法包括8.1)將定位盤與機床連接夾緊；8.2)預先將工具或工件與定位板連接夾緊；8.3)將定位板和定位盤對接，利用所述錐形鍵和對應定位開口自動調(diào)整和定位，增加對接力，所述錐形鍵進入所述開口同時利用所述各自的基準面進一步調(diào)整和定位，并利用所述開口的夾緊彈片固定夾緊所述錐形鍵。
按照本發(fā)明提供的方法，其特征在于，所述定位板包括位于兩對側(cè)面的V型槽和所述V型槽內(nèi)的定位圓孔，所述將定位板和定位盤對接為利用機械手自動對接。
本發(fā)明提供的精確柔性定位夾具，使工具或工件預先與定位板連接，裝有定位盤的夾具體與機床連接，而通過定位板的定位開口與定位盤的錐形鍵配合定位確定了工件相對機床主軸的徑向位置；定位板基準面與定位盤的配合接觸確定了工件與機床主軸的軸向位置，從而保證了工件相對于機床有唯一的安裝位置，其重復定位精度為千分之幾毫米，每次裝夾時間可以以秒計算。從而，這種裝置實現(xiàn)了定位板與定位盤快速有效的連接，使得工具或工件相對機床安裝快捷、位置確定和夾緊可靠，對于多工序加工的工件效果更為顯著，它可以免除工具或工件在各工序中的校正過程，確保工件的重復定位精度，特別適合于多品種、多工序、高精度工件的制造。


圖1是本發(fā)明提供的精確柔性定位夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。。
圖2是圖1所示夾具中的定位板示意圖。
圖3是定位板開口與定位盤錐形定位鍵連接時的初始位置示意圖。
圖4是定位板與定位盤聯(lián)接中的示意圖。
圖5是定位板與定位盤夾緊定位后的示意圖。
圖6是圖1所示夾具中的定位盤示意圖。
圖7是圖1所示夾具的正視圖。
圖8是定位板開口與定位盤連接時的初始位置側(cè)視圖一。
圖9是定位板開口與定位盤連接時的初始位置側(cè)視圖二。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步說明。
如圖1，該機床夾具包括定位板1和定位盤2。定位板1上包括定位板基準面3、拱形曲線面4和彈性薄片5；定位盤2上包括定位盤基準面6、定位盤錐形鍵7、錐面8、V型槽9以及定位圓孔10。
定位板1是用來連接工具或工件的元件，定位盤2是與機床主軸或工作臺連接的元件；工具或工件與機床精確聯(lián)接與定位就是通過軸向拉緊裝置使定位板與定位盤配合定位連接實現(xiàn)的。
定位板1的基準面3上均布著四個相同的開口，形成開口的兩個面之間有一定的距離，且垂直于基準面，與定位板開口對應是在定位盤2上有四個錐形鍵7，定位盤上還有四條與錐形鍵7間隔均布的條形基準面6。隨著定位板1與定位盤沿軸向拉近，錐面臺7逐漸進入定位板1的開口，并使開口接觸到錐面8，使定位板獲得徑向定位，當定位板1的基準面3與定位盤2的基準面6接觸后獲得軸向定位如圖2，定位板1的側(cè)面，基準面3與拱形曲面4形成了拱形彈片5，在開口處的一端較薄，而在根部較厚，使彈片5既有一定的彈性根部又有足夠的強度。
如圖3，錐形鍵的上端寬度較定位板1的開口寬度小得多，可以使錐面臺端部進入開口，定位板1的拱形空穴有足夠的空間容納進入開口的錐形鍵。當開口的任意一端接觸到錐面臺7的錐面8時，定位板1會沿錐面8移動，自動校正開口與錐面臺的徑向位置。直至相對應的另一面開口與錐面接觸時，定位板1開口中心與錐形鍵的中心重合，此時完成定位板1與定位盤2的徑向校正。
如圖4，定位板1與定位盤2雖徑向定位完成，但軸向沒有達到穩(wěn)定連接，定位板1的基準面3與定位盤2的基準面6之間仍存在較小距離，當軸向夾緊力增大時，定位板1繼續(xù)接近定位盤。此時定位板1的開口與錐面8產(chǎn)生過盈量產(chǎn)生彈性變形，此時開口與錐面8相對不動而定位板1整體仍可向定位盤移動，徑向分力則使拱形彈片產(chǎn)生足夠大的徑向抗力。
如圖5，定位板在軸向夾緊力作用下繼續(xù)沿軸向移動時，定位板1上基準面3的各對應面依次與定位盤2的基準面6接觸，并有一定的軸向壓力。保證接觸的穩(wěn)定性，完成定位板1的軸向定位。此時，定位板1開口處的拱形彈片在夾緊狀態(tài)下有軸向變形，因此它總有一個背離定位盤2的趨勢。當軸向夾緊力消除時，拱形彈片5會自動將定位盤彈出脫離定位盤。
如圖6，定位盤2的基準面6和錐形鍵7均成條形均勻分布在徑向位置，這種條形臺面適宜與不同尺寸規(guī)格的定位板1的聯(lián)接。
進一步，如圖1，小基準面11和錐形鍵12與相對較大的基準面6和錐面臺位于同一徑向位置，而軸向有一定的距離，它適宜與更小的定位板1連接，該定位盤2包括兩不同軸向?qū)用娴腻F面臺7和基準面6。
如圖7，機床夾具包括聯(lián)接在一起的定位板1和定位盤2；如圖8、9，該機床夾具包括需重新定位的定位板1和定位盤2。
如圖9，定位板1側(cè)面包括兩對應的V型槽9，相互平行并平行于基準面3，該V型槽便于機械手的夾持，同時V型槽中的定位圓孔10是機械手的縱向定位點。
權(quán)利要求
1.一種精確柔性定位夾具，包括與工具或工件聯(lián)接的定位板(1)和與機床聯(lián)接的定位盤(2)，所述定位板(1)與定位盤(2)對應聯(lián)接，其特征在于，所述定位板(1)的聯(lián)接基準面(3)上包括四個或四個以上定位開口，所述定位開口口小穴大，開口處為夾緊彈片(5)；所述定位盤的聯(lián)接基準面(6)上包括用于對應聯(lián)接的可壓入所述開口內(nèi)的錐形鍵(7)，所述錐形鍵(7)的數(shù)量與所述定位開口的數(shù)量一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述夾具，其特征在于，所述定位板(1)可為方形，所述定位盤(2)可為圓形，所述定位開口和錐形鍵(7)的數(shù)量為四個，所述定位開口位于所述定位板四邊的正中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述夾具，其特征在于，所述定位開口的穴底為平面，開口處為口處薄、根部厚的拱橋形或斜坡型彈片(5)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述夾具，其特征在于，所述開口的空穴尺寸大于所述錐形鍵(7)可進入所述開口部分的尺寸；所述開口的口的尺寸介于所述錐形鍵(7)的頂部和其進入所述開口部分底部的尺寸大小之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述夾具，其特征在于，所述定位盤(2)的聯(lián)接基準面(6)為同心條形輻射線，且均勻間隔地分布在徑向位置；所述錐形鍵(7)為條形錐面臺(7)，其徑向截面為條形且等間隔分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述夾具，其特征在于，所述定位盤(2)上可包括與不同尺寸規(guī)格所述定位板(1)配套的、處于不同軸向?qū)用娴腻F面臺(7)和基準面(6)；所述層面可以是兩層或多層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述夾具，其特征在于，所述定位板(1)包括位于其兩對側(cè)面的V型槽(9)和所述V型槽(9)內(nèi)的定位圓孔(10)。
8.權(quán)利要求1所述夾具的夾緊定位方法，使用包括可分離的定位盤(2)和定位板(1)的所述夾具，所述定位盤(2)和定位板(1)分別包括四個或四個以上的錐形鍵(7)和對應定位開口以及各自的基準面(6、3)，所述定位開口的開口處包括夾緊彈片(5)，該夾緊定位方法包括8.1)將定位盤(2)與機床連接夾緊；8.2)準備預先將工具或工件與定位板(1)連接夾緊；8.3)對接將定位板(1)和定位盤(2)對接，利用所述錐形鍵(7)和對應定位開口自動調(diào)整和定位，增加對接力，所述錐形鍵(7)進入所述開口同時利用所述各自的基準面(6、3)進一步調(diào)整和定位，并利用所述開口的夾緊彈片(5)固定夾緊所述錐形鍵(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述方法，其特征在于，所述定位板(1)包括位于其兩對側(cè)面的V型槽(9)和所述V型槽(9)內(nèi)的定位圓孔(10)，所述將定位板(1)和定位盤(2)對接為利用機械手自動對接。
全文摘要
本發(fā)明涉及并公開了一種精確柔性定位夾具及其夾緊定位方法，其中夾具包括定位板(1)和定位盤(2)，其特征在于，所述定位板(1)的基準面(3)上包括四個或四個以上定位開口，所述定位開口口小穴大，開口處為夾緊彈片(5)；所述定位盤(2)的基準面(6)上包括用于壓入聯(lián)接并夾緊的與所述定位開口的數(shù)量一致的錐形鍵(7)；其中方法包括1)將定位盤與機床連接夾緊；2)預先將工具或工件與定位板連接夾緊；3)將定位板和定位盤對接。這種夾具實現(xiàn)了定位板與定位盤的快速有效連接，使工具或工件與機床安裝快捷、位置確定且夾緊可靠，尤其對于多工序加工的工件，它可以免除工具或工件在各工序中的校正過程，確保工件的重復定位精度，適合于多品種、多工序、高精度工件的制造。
文檔編號B23Q3/08GK1611324SQ20031010320
公開日2005年5月4日 申請日期2003年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者張海臣 申請人:張海臣