本發(fā)明涉及機(jī)械加工行業(yè)，具體是一種用于在臥式車(chē)床裝夾、找正，車(chē)削垂直相交軸螺紋的夾具。

背景技術(shù)：

垂直相交軸的螺紋目前在多軸復(fù)合加工機(jī)床上能夠很好的實(shí)現(xiàn)加工，螺紋一般通過(guò)多角度回轉(zhuǎn)主軸可以進(jìn)行銑削加工。我國(guó)機(jī)加的現(xiàn)狀是，有一些高精尖的多軸復(fù)合加工機(jī)床，但是臥式車(chē)床在國(guó)內(nèi)企業(yè)仍占有相對(duì)大的比例，而且對(duì)于螺紋加工車(chē)削仍是最理想的加工方式。但在臥式車(chē)床上由于螺紋回轉(zhuǎn)軸與車(chē)床主軸垂直，無(wú)法直接進(jìn)行車(chē)削加工；同時(shí)由于裝夾軸與螺紋回轉(zhuǎn)軸垂直，車(chē)削時(shí)，螺紋易發(fā)生變形、震顫，因此一般要采用專(zhuān)用夾具將螺紋回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)換至與車(chē)床主軸同軸，同時(shí)采取減震措施，以實(shí)現(xiàn)臥式車(chē)床車(chē)削加工。這樣降低了螺紋的加工難度、減少了加工成本，特別是對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件，優(yōu)勢(shì)更加明顯。

現(xiàn)有加工技術(shù)中，對(duì)于垂直相交軸的螺紋在臥式車(chē)床上車(chē)削時(shí)一般采用翻轉(zhuǎn)工裝，通過(guò)翻轉(zhuǎn)工裝將螺紋回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至與車(chē)床主軸同軸。這種加工工裝存在加工周期長(zhǎng)、工裝設(shè)計(jì)復(fù)雜、經(jīng)費(fèi)高、使用范圍小等不足，且工裝維護(hù)和保養(yǎng)都比較嚴(yán)格，增加了零件的制造成本。對(duì)于大批量生產(chǎn)的零件來(lái)說(shuō)，該工裝顯然是不相適應(yīng)的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的加工周期長(zhǎng)、使用范圍小，以及維護(hù)和保養(yǎng)成本高的不足，本發(fā)明提出了一種用于車(chē)削加工垂直相交軸螺紋的夾具。

本發(fā)明包括裝夾板、圓環(huán)體、定位環(huán)、兩個(gè)筋板和底板。所述兩個(gè)筋板固定在裝夾板的一個(gè)表面，并且所述兩個(gè)筋板的弧面共同形成了圓環(huán)體的支撐面，將圓環(huán)體的圓周表面與所述兩個(gè)筋板的弧面接觸并固定；所述圓環(huán)體圓周上的開(kāi)口位于兩個(gè)筋板之間，并遠(yuǎn)離裝夾板。定位環(huán)圓周表面的連接面與所述裝夾板的表面接觸并固定；該定位環(huán)的下表面與所述圓環(huán)體的上端面接觸并固定；該定位環(huán)上表面的定位止口用于安裝工件。底板焊接固定在所述圓環(huán)體的下端面，并使該底板圓周上的平面與所述圓環(huán)體圓周上的開(kāi)口位置對(duì)應(yīng)。

所述裝夾板的外徑大于定位環(huán)的回轉(zhuǎn)中心。在該裝夾板安裝有筋板的表面外緣加工有臺(tái)階。

所述圓環(huán)體的圓周上有避讓工件“C”字形的開(kāi)口。在所述C”字形兩端開(kāi)口處分別有用于安裝定位螺釘?shù)穆菁y孔。

所述定位環(huán)的外徑大于所述圓環(huán)體的外徑；定位環(huán)的內(nèi)徑小于所述圓環(huán)體的內(nèi)徑。在該定位環(huán)圓周表面加工有連接面，用于與裝夾板表面的焊接固定。在所述定位環(huán)上表面加工有環(huán)狀的定位止口，由該定位止口處相互垂直的兩個(gè)表面共同形成了確定工件回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心相對(duì)位置的定位面。

所述定位止口處的內(nèi)表面形成了工件中心的定位面，且該定位止口處的內(nèi)徑與工件的最大外徑相同，并使該定位止口的中心與工件的中心同心；該定位止口的臺(tái)階面形成了工裝回轉(zhuǎn)中心的定位面，該臺(tái)階面表面至裝夾板中心的距離與工件安裝表面至該工件加工中心的距離相等。

所述筋板的一個(gè)表面加工為與圓環(huán)體外表面相配合的圓弧面。

在所述底板的中心有支撐螺釘?shù)陌惭b孔；在所述圓環(huán)體圓周上對(duì)稱(chēng)的分布有定位螺釘孔，并且所述定位螺釘孔的中心線(xiàn)垂直于工件的軸線(xiàn)。

實(shí)際生產(chǎn)中，之所以垂直相交軸螺紋在臥式車(chē)床上加工難度大，主要是：第一，螺紋回轉(zhuǎn)軸與車(chē)床主軸垂直，無(wú)法直接車(chē)削螺紋；第二，如何減少螺紋加工時(shí)的變形和震顫也較為困難。因此本發(fā)明的關(guān)鍵是：第一，必須將螺紋回轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)至與主軸平行的位置，臥式車(chē)床才能加工；第二，夾具要設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)及裝夾方式，選取合理的裝夾定位基準(zhǔn)、既具有良好的裝夾性能，可以提供足夠的裝夾力，又避免了定位不準(zhǔn)確和裝夾變形；第三，制定準(zhǔn)確的找正方式，解決螺紋車(chē)削找正的問(wèn)題；第四，夾具要設(shè)計(jì)合理的減震方式，避免螺紋車(chē)削變形震顫。

本發(fā)明根據(jù)垂直相交軸的螺紋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的夾具結(jié)構(gòu)，選取合理的定位基準(zhǔn)、裝夾方式，降低工件裝夾難度，實(shí)現(xiàn)了螺紋回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)換至與車(chē)床主軸同軸，同時(shí)便于螺紋加工操作，避免裝夾變形、車(chē)削震顫，降低工裝制造難度和成本，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足。

使用時(shí)，主軸裝夾固定體裝夾板外圓，找正固定體裝夾板臺(tái)階圓。定位螺釘旋入固定體圓環(huán)體外圓，先將兩側(cè)定位螺釘間距調(diào)整至較大，以保證零件放入固定體后垂直軸伸出圓環(huán)體開(kāi)口槽。將零件大端放入固定體定位環(huán)定位止口中，通過(guò)連接螺栓將零件壓緊于固定體定位環(huán)上端面，使零件與工裝連接在一起。不斷旋入定位螺釘與支撐螺釘，直至和零件外圓面接觸，此時(shí)注意不得給零件外圓面施加外力，只做輔助支撐。擰緊止動(dòng)螺母，工件裝夾、找正完畢。

通過(guò)采用本發(fā)明實(shí)現(xiàn)在臥式車(chē)床上裝夾垂直相交軸螺紋零件，將螺紋回轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)換為與機(jī)床主軸平行的可加工狀態(tài)。通過(guò)固定體上的連接螺栓來(lái)固定工件，使機(jī)床卡爪夾緊力不直接作用于工件上，工件不受徑向裝夾外力，能有效減小工件由于裝夾引起的變形，同時(shí)通過(guò)主軸裝夾工裝消除了傳統(tǒng)加工方案中因主軸直接裝夾工件，降低了工件傳遞扭矩而引起的變形。同時(shí)，本發(fā)明能夠防止車(chē)削垂交軸螺紋時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，通過(guò)輔助支撐減小了工件裝夾力對(duì)工件加工精度的影響，從而提高了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)證明，采用本發(fā)明使產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)品率達(dá)到100％，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品“零缺陷”交付，并提高了生產(chǎn)效率，由原來(lái)的4h/件提高到了0.5h/件。本發(fā)明不用反復(fù)車(chē)削，節(jié)約了成本，在批量生產(chǎn)中效果更為明顯。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的A向示意圖；

圖3是圖1的B-B示意圖；

圖4是裝夾板的示意圖，其中4a是主視圖，4b是側(cè)視圖；

圖5是圓環(huán)體的示意圖，其中5a是主視圖，5b是側(cè)視圖；

圖6是定位環(huán)的示意圖，其中6a是主視圖，6b是俯視圖；

圖7是底板的示意圖，其中7a是俯視圖，7b是主視圖；

圖8是筋板的示意圖，其中8a是主視圖，8b是側(cè)視圖；

圖9是夾具工作原理圖。

圖10是夾具的爆炸圖。圖中：

1.裝夾板；2.壓緊螺釘；3.圓環(huán)體；4.定位環(huán)；5.定位螺釘；6.止動(dòng)螺母；7.底板；8.支撐螺釘；9.筋板；10.工件；11.三爪卡盤(pán)。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例是一種用于在臥式車(chē)床上加工垂直相交軸螺紋的夾具，包括裝夾板1、圓環(huán)體3、定位環(huán)4、兩個(gè)筋板9、底板7。所述兩個(gè)筋板9固定在裝夾板1的一個(gè)表面，并且所述兩個(gè)筋板的弧面共同形成了圓環(huán)體的支撐面，使圓環(huán)體3的圓周表面與所述兩個(gè)筋板的弧面接觸并焊接固定；所述圓環(huán)體圓周上的開(kāi)口位于兩個(gè)筋板之間，并遠(yuǎn)離裝夾板。定位環(huán)4圓周表面的連接面與所述裝夾板的表面接觸并焊接固定；該定位環(huán)的下表面與所述圓環(huán)體的上端面接觸并焊接固定；該定位環(huán)上表面的定位止口用于安裝工件。底板7焊接固定在所述圓環(huán)體3的下端面，并使該底板圓周上的平面與所述圓環(huán)體圓周上的開(kāi)口位置對(duì)應(yīng)。在所述底板的中心有支撐螺釘8的安裝孔；在所述圓環(huán)體圓周上對(duì)稱(chēng)的分布有定位螺釘孔，并且所述定位螺釘孔的中心線(xiàn)垂直于工件的軸線(xiàn)。

所述裝夾板1為圓板，該裝夾板的外徑大于定位環(huán)4的回轉(zhuǎn)中心。在該裝夾板安裝有筋板9的表面外緣加工有臺(tái)階，該臺(tái)階用于加工中工件回轉(zhuǎn)中心的找正。在該裝夾板上有減輕孔。

所述圓環(huán)體3的圓周上有避讓工件的開(kāi)口，使該圓環(huán)體的外形呈“C”字形。在所述C”字形兩端開(kāi)口處分別加工有用于安裝定位螺釘?shù)穆菁y孔。

所述定位環(huán)4的外徑大于所述圓環(huán)體3的外徑；定位環(huán)4的內(nèi)徑小于所述圓環(huán)體3的內(nèi)徑。在該定位環(huán)圓周表面加工有連接面，用于與裝夾板1表面的焊接固定。在所述定位環(huán)上表面加工有環(huán)狀的定位止口，由該定位止口處相互垂直的兩個(gè)表面共同形成了確定工件回轉(zhuǎn)中心與機(jī)床主軸回轉(zhuǎn)中心相對(duì)位置的定位面。其中：該定位止口處的內(nèi)表面形成了工件中心的定位面，且該定位止口處的內(nèi)徑與工件的最大外徑相同，并使該定位止口的中心與工件的中心同心；該定位止口的臺(tái)階面形成了工裝回轉(zhuǎn)中心的定位面，該臺(tái)階面表面至裝夾板中心的距離與工件安裝表面至該工件加工中心的距離相等。在該定位止口的臺(tái)階面上均布有多個(gè)工件固定孔。

所述筋板9為塊狀。該筋板的一個(gè)表面加工為與圓環(huán)體外表面相配合的圓弧面。

所述底板7的外徑與所述圓環(huán)體3的外徑相同。在該底板上加工有減輕孔。

本實(shí)施例中，裝夾板為45#鋼圓形板，直徑420mm，厚度40mm，中心有直徑100mm的通孔，板上均布4個(gè)直徑100mm徑向減輕通孔。焊接筋板的端面有直徑410mm的環(huán)形找正臺(tái)階，深度為10mm。定位環(huán)為45#鋼環(huán)形板，外環(huán)外徑327mm，內(nèi)環(huán)直徑258mm，保證工件能夠順利裝入固定體內(nèi)，厚度25mm。豎直側(cè)面有一平面寬102mm，用于與裝夾板焊接。上端面有一環(huán)形定位止口，該定位止口的直徑為310mm，深度為10mm，深度4mm。定位止口軸線(xiàn)與裝夾板找正臺(tái)階軸線(xiàn)重合，定位止口端面均布徑向6個(gè)M8螺紋孔。底板為45#鋼圓形板，直徑320mm，厚度15mm，中心有一M20螺紋孔。板面有三處直徑85mm的配重通孔，豎直側(cè)面有一平面寬160mm，與配重通孔相對(duì)應(yīng)。圓環(huán)體為45#鋼中空回轉(zhuǎn)體。內(nèi)徑270mm，外徑300mm，高度180mm，豎直側(cè)面有一140mm寬開(kāi)口槽。圓環(huán)體上端面與定位環(huán)焊接，下端面與地板焊接，開(kāi)口槽對(duì)稱(chēng)面與裝夾板焊接。圓環(huán)體、定位環(huán)、底板的軸線(xiàn)重合。開(kāi)口槽兩側(cè)邊外壁各有一個(gè)M8螺紋孔，用于連接定位螺釘，距開(kāi)口槽側(cè)棱距離40mm。筋板左右兩邊各一件焊接于圓環(huán)體兩側(cè)，再與裝夾板、定位環(huán)、底板焊接，對(duì)固定體起支撐、連接作用。實(shí)施例中筋板為45#鋼長(zhǎng)方體，長(zhǎng)180mm，寬75mm，厚度30mm，厚度方向一側(cè)有與圓環(huán)體外環(huán)直徑相同的弧面用于與圓環(huán)體裝配焊接。

定位螺釘5為45鋼制成，為六方頭結(jié)構(gòu)，螺釘端面焊有球狀黃銅，螺釘長(zhǎng)度根據(jù)固定體圓環(huán)體厚度、車(chē)削工件螺紋直徑?jīng)Q定。

支撐螺釘8為45鋼制成，為六方頭結(jié)構(gòu)，螺釘端面焊有黃銅，表面平整，螺釘長(zhǎng)度根據(jù)固定體底板厚度、工件距底板距離決定。

本實(shí)施例以某工件為例。該工件的第一軸與第二軸垂直，對(duì)稱(chēng)度要求0.1，第二軸加工外螺紋M120×1。

使用時(shí)：將裝夾板1采用常規(guī)裝夾方式裝夾在臥式車(chē)床的三爪卡盤(pán)11上，并用百分表找正，裝夾板臺(tái)階端面和外圓跳動(dòng)量在0.01㎜以?xún)?nèi)。將工件放入裝夾板1的圓環(huán)體內(nèi)，將工件第一軸的大端端面放入定位環(huán)止口內(nèi)，并保證工件第一軸軸線(xiàn)與車(chē)床主軸同軸；使被車(chē)削的第二軸螺紋從圓環(huán)體3開(kāi)口處伸出。用百分表找正工件第一軸上端面跳動(dòng)量，以確定工件貼緊于定位環(huán)的定位止口端面，同時(shí)用百分表找正第二軸待車(chē)削螺紋外圓和端面，以保證待車(chē)削螺紋軸線(xiàn)與車(chē)床主軸同軸。工件第一軸大端端面采用壓緊螺釘2壓緊。旋動(dòng)兩邊的定位螺釘5，使定位螺釘銅部球頭均勻接觸工件第二軸外表面即可。定位螺釘對(duì)工件車(chē)削只起防顫作用，不得旋緊使工件第二軸受到徑向外力，最后旋緊止動(dòng)螺母，防止加工時(shí)定位螺釘松動(dòng)。旋動(dòng)支撐螺釘8，使支撐螺釘銅端面接觸工件底面即可。支撐螺釘對(duì)工件只做輔助支撐，不得旋緊使工件軸向受外力，最后旋緊止動(dòng)螺母，防止加工時(shí)支撐螺釘松動(dòng)。

采用一般螺紋車(chē)削方法就能夠車(chē)削第二軸螺紋了。

本實(shí)施例能夠在臥式車(chē)床上實(shí)現(xiàn)垂直相交軸螺紋車(chē)削加工，實(shí)現(xiàn)了快速裝夾，快速找正，常規(guī)車(chē)削加工，避免了該類(lèi)產(chǎn)品必須在多軸加工中心上加工或采用高成本翻轉(zhuǎn)工裝裝夾的要求；同時(shí)有效減小薄壁件由裝夾引起的變形，防止精加工時(shí)的震顫引起的產(chǎn)品變形與表面粗糙度低，較好的保證了垂直相交軸的形位公差要求。本發(fā)明中工裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，不需要反復(fù)加工，所以不再是消耗品，節(jié)約了成本，在批量生產(chǎn)中效果更為明顯。