阅读说明：本技术 法兰定位装置及法兰定位方法 (Flange positioning device and flange positioning method ) 是由 董满林 贾小斌 毋小二 于 2019-02-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种法兰定位装置和一种法兰定位方法,其能够以较低的成本、较短的时长加工出其外周面与其中心孔完全同轴、其小端面与其中心孔的轴线或者与设置在中心孔中的内花键完全垂直的高精度法兰。(The invention relates to a flange positioning device and a flange positioning method, which can process a high-precision flange with lower cost and shorter time, wherein the peripheral surface of the flange is completely coaxial with a central hole of the flange, and the small end surface of the flange is completely vertical to the axis of the central hole of the flange or an internal spline arranged in the central hole.)

法兰定位装置及法兰定位方法

技术领域

本发明涉及法兰定位加工领域，特别地，本发明涉及一种法兰定位装置和一种法兰定位方法。

背景技术

随着人们对汽车性能的要求越来越高，对汽车零部件的要求也随之增高，传动法兰作为汽车的核心部件，对于汽车的安全和性能尤为重要。

然而，传动法兰的定位加工存在诸多难点，主要体现在形位公差的要求和尺寸的一致性上，尤其是在定位加工时，法兰的小端面与中心孔的轴线或者与设置在中心孔中的内花键的垂直度很难达到要求。传统的定位方式是首先固定法兰的大端面，然后利用涨套涨紧法兰中心孔的孔壁或内花键的小径进行加工，然而涨套在涨紧过程中，因为法兰大端面与中心孔的轴线或者与设置在中心孔中的内花键不垂直或者不完全垂直，所以涨套无法完全涨紧，从而导致法兰中心孔或者设置在中心孔中的内花键与涨套不同轴或不完全同轴，而这将使得加工后的小端面与中心孔的轴线或者与设置在中心孔中的内花键的垂直度不合格，甚至使得后序加工无法进行。

因此，需要提出一种解决方案，以使得能够加工出其外周面与其中心孔完全同轴、其小端面与其中心孔的轴线或者与设置在中心孔中的内花键完全垂直的高精度法兰。

发明内容

本发明旨在通过以下技术方案解决上述问题中的至少一个，从而以较低的成本、较短的时长加工出其外周面与其中心孔完全同轴、其小端面与其中心孔的轴线或者与设置在中心孔中的内花键完全垂直的高精度法兰。

为了实现以上目的，本发明提出了一种法兰定位装置，其包括本体、可转向环、芯轴以及涨套，其中，

本体包括用于与机床(例如，车床、铣床等)的主轴相连接的第一端、用于与待加工的法兰相连接的第二端、处于第一端和第二端之间的柱形部，在柱形部的端部设置有肩部，肩部包括端面以及从端面向内凹入的内球面，其中内球面是球形表面的一部分；

可转向环被设置成装配至肩部，并且包括基部、从基部突出的突起以及设置在其中的用于插入本体的第二端的通孔，突起包括与内球面相匹配并且用于抵靠内球面的外球面，基部包括与肩部的端面相对的第一端面以及与其相反的第二端面，通孔的直径大于本体的第二端的外径；

芯轴被设置在本体的第二端处，并且包括锥形部，锥形部具有锥形外表面；

涨套被设置于芯轴的锥形部和法兰的中心孔之间，并且包括用于抵靠法兰的中心孔的孔壁的外表面和用于抵靠芯轴的锥形外表面的锥形内表面，涨套被配置成能够相对于锥形部移动以增大或减小其外径；

所述法兰定位装置适合于呈现至少两个位置(或状态)，即，将法兰装配在所述法兰定位装置上的装配位置和适于对法兰进行加工的加工位置，

在装配位置中，可转向环的外球面抵靠肩部的内球面，涨套的锥形内表面抵靠芯轴的锥形外表面，法兰的中心孔的孔壁与涨套的外表面至少部分接触，可转向环的第一端面和肩部的端面之间具有非零距离L，特别地，法兰的大端面和可转向环的第二端面之间具有非零距离M；

在加工位置中，与装配位置相比，涨套相对于芯轴向着轴向后方移动，以增大其外径从而涨紧法兰的中心孔，并且法兰的大端面抵靠可转向环的第二端面，特别地，涨套在涨紧后拉动法兰向着轴向后方移动使得法兰的大端面抵靠可转向环的第二端面。

对于加工大端面与中心孔轴线不垂直的法兰来说，根据本发明的法兰定位装置是特别有利的。因为，可转向环可向着任何方向转向、即360°转向，因此即使可转向环抵靠法兰大端面，法兰大端面也可向着任何方向转向、即360°转向，这使得涨套在涨紧时法兰大端面即使与中心孔轴线不垂直也不会对涨套的涨紧产生影响或限制，同时在加工时法兰可在大端面处从可转向环得到有效的支撑。特别地因为，在对法兰进行定位时，首先使涨套涨紧法兰的中心孔，然后涨套拉动法兰向着可转向环的方向移动以使得法兰的大端面抵靠可转向环的第二端面，从而在加工时在第二端面处对法兰提供支撑。由于法兰的大端面是在涨套涨紧中心孔之后才与可转向环的第二端面接触，所以第二端面在涨套的涨紧过程中不会对其产生任何影响，这使得涨套能够完全涨紧中心孔。因此，涨套能够与中心孔完全同轴，并且在后续加工中能够保证法兰的小端面与中心孔的轴线完全垂直，并且能够保证法兰的外周面与中心孔完全同轴。同时，由于可转向环能够相对于肩部向着任何方向、即360°地转向，因此即使法兰的大端面与中心孔的轴线不垂直，可转向环也能够根据法兰的大端面的方位转向，从而使其第二端面完全抵靠或贴合法兰的大端面，以对大端面提供完全的支撑。简言之，根据本发明的该技术方案，能够通过使涨套完全涨紧来加工出法兰的与其中心孔的轴线完全垂直的小端面以及与中心孔完全同轴的外周面，同时即使法兰的大端面与中心孔的轴线不垂直，也能够通过可转向环的转向使其第二端面完全抵靠法兰的大端面，从而在大端面处对法兰提供足够的支撑。所以，通过根据本发明的法兰定位装置能够以较低的成本、较短的时长加工出高精度的法兰。

在一个优选实施例中，肩部在内球面的径向外侧包括从端面向内凹入的环形沟槽，所述法兰定位装置包括设置在所述环形沟槽中的被配置成抵靠可转向环的第一端面的弹性垫圈。

上述技术方案的优点在于，弹性垫圈一方面可以起到密封作用，防止灰尘、加工过程产生的碎屑等进入内球面和外球面之间对其造成损害，另一方面弹性垫圈可以在法兰卸下后使得可转向环恢复原位，从而使得对下一法兰的定位加工能够顺利进行。

在一个优选实施例中，所述法兰定位装置还包括在可转向环的轴向前方定位在本体的第二端上的限位环，限位环包括限位环本体和设置在其中的用于与本体的第二端相连接的限位环通孔，限位环本体包括与可转向环的第二端面相对的端面，并且具有比可转向环的通孔的直径大的外径，在装配位置中，限位环的端面和可转向环的第二端面之间具有非零距离N。

上述技术方案的优点在于，限位环能够防止可转向环在卸下法兰时从本体上掉下，并且由于限位环的端面和可转向环的第二端面之间具有非零距离N，所以限位环不会妨碍可转向环的转向。

在一个优选实施例中，限位环由尼龙材料制成。因此，限位环具有机械强度高、韧性好、耐疲劳性能突出、软化点高、耐磨性高、耐腐蚀性高等优点。

在一个优选实施例中，限位环的端面和可转向环的第二端面之间的距离N在0.5mm-2.0mm之间，优选地，在0.5mm-1.5mm之间，更优选地为1.0mm。

值得注意的是，如果距离N过小，那么限位环可能会限制可转向环的转向，从而导致可转向环转向不到位并因此无法完全抵靠或贴合法兰的大端面，而这导致可转向环无法对法兰的大端面提供有效的支撑；如果距离N过大，那么限位环可能无法有效地防止可转向环在卸下法兰时从本体上掉下，从而导致可转向环或其他部件损坏。因此，上述技术方案的优点在于，距离N处于上述范围中使得限位环能够在不影响可转向环的转向的情况下确保可转向环不会在卸下法兰时从本体上掉下。

在一个优选实施例中，限位环的端面和可转向环的第二端面之间的距离N大于法兰的大端面和可转向环的第二端面之间的距离M。

上述技术方案的优点在于，限位环将对可转向环的转向不构成任何限制，从而确保可转向环能够完全抵靠或贴合法兰的大端面，并因此确保可转向环对法兰的大端面提供有效的支撑。

在一个优选实施例中，所述法兰定位装置还包括定位在可转向环的第二端面和限位环的端面之间的弹性构件。

上述技术方案的优点在于，所述弹性构件能够在法兰卸下后使得可转向环恢复原位，从而确保对下一法兰的定位加工能够顺利进行。

在一个优选实施例中，肩部可拆卸地连接至本体的柱形部。

上述技术方案的优点在于，在加工肩部的内球面时能够仅仅对肩部进行加工，而无需对整个本体进行加工。同时，在肩部损坏时，可以仅仅更换肩部，而无需更换整个本体。这大大降低了内球面的加工难度，同时降低了成本并提高了工作效率。

在一个优选实施例中，肩部可拆卸地连接至本体的柱形部，限位环还包括从限位环本体向轴向后方延伸的用于抵靠内球面的底部的环形突起，环形突起的外径小于可转向环的通孔的直径。

上述技术方案的优点在于，限位环能够将肩部定位在本体上，从而进一步确保加工的精度，同时由于环形突起的外径小于可转向环的通孔的直径，所以环形突起不会影响可转向环的转向。

在一个优选实施例中，芯轴可拆卸地连接至本体的第二端。

上述技术方案的优点在于，在加工芯轴的锥形部时，能够仅仅对芯轴进行加工，而无需对整个本体进行加工。这大大降低了锥形部的加工难度，同时降低了成本并提高了工作效率。

在一个优选实施例中，芯轴还包括与锥形部成一体的柱形部，本体的第二端包括设置在其中的中心孔，柱形部被配置成能够可拆卸地连接至中心孔。

在一个优选实施例中，芯轴包括定位在其中的通孔，所述法兰定位装置包括拉钉，拉钉包括适合于在芯轴的通孔中滑动的钉杆和用于抵接涨套的面向轴向前方的端面的钉帽。

在一个优选实施例中，涨套被配置用于涨紧设置于法兰的中心孔的孔壁上的内花键。

上述技术方案的优点在于，当涨套完全涨紧法兰的内花键时，涨套与法兰的内花键完全同轴，这使得在后续加工中能够保证法兰的小端面与所述内花键完全垂直，并且能够保证法兰的外周面与所述内花键完全同轴，而且如上所述，可转向环的第二端面能够完全抵靠法兰的大端面，从而在大端面处对法兰提供足够的支撑。所以，该技术方案能够以较低的成本、较短的时长加工出高精度的具有内花键的法兰。

在一个优选实施例中，锥形外表面在平行于轴向方向XX’的横截面中与轴向方向XX’成角度α，所述角度α在5°至30°之间，优选地在4°至10°之间，更优选地为6°。

值得注意的是，如果角度α过小，那么涨套相对于芯轴移动时其外径的变化过小，从而可能导致不能涨紧法兰；如果角度α过大，那么使涨套相对于芯轴(尤其是向着轴向后方)移动所需的力过大，甚至可能发生自锁，从而可能导致涨套无法相对于芯轴移动。因此，上述技术方案的优点在于，角度α处于上述范围中使得既能够保证随着涨套相对于芯轴的移动涨套的外径发生明显变化，又能够保证涨套能够顺利平滑地相对于芯轴移动。

为了实现所述目的，本发明还提出了一种借助于以上所述的法兰定位装置实现的法兰定位方法，其包括以下步骤：

(1)将本体的第一端连接至机床(例如车床、铣床等)的主轴；

(2)将可转向环装配至肩部，其中可转向环的突起的外球面抵靠肩部的内球面，可转向环的第一端面和肩部的端面之间具有非零距离L；

(3)将涨套装配在芯轴上，其中涨套的锥形内表面抵靠芯轴的锥形外表面；

(4)将法兰装配至本体的第二端，其中法兰的中心孔的孔壁与涨套的外表面至少部分接触，特别地，法兰的大端面和可转向环的第二端面之间具有非零距离M；

(5)使涨套相对于芯轴向着轴向后方移动，以使其外径增大从而涨紧法兰的中心孔，并且法兰的大端面抵靠可转向环的第二端面；特别地，使涨套在涨紧后进一步相对于芯轴向着轴向后方移动，以带动法兰向着轴向后方移动，从而使法兰的大端面抵靠可转向环的第二端面。

对于加工大端面与中心孔轴线不垂直的法兰来说，根据本发明的法兰定位方法是特别有利的。因为，可转向环可向着任何方向转向、即360°转向，因此即使可转向环抵靠法兰大端面，法兰大端面也可向着任何方向转向、即360°转向，这使得涨套在涨紧时法兰大端面即使与中心孔轴线不垂直也不会对涨套的涨紧产生影响或限制，同时在加工时法兰可在大端面处从可转向环得到有效的支撑。特别地因为，在对法兰进行定位时，首先使涨套涨紧法兰的中心孔，然后涨套拉动法兰向着可转向环的方向移动以使得法兰的大端面抵靠可转向环的第二端面，从而在加工时在第二端面处对法兰提供支撑。由于法兰的大端面是在涨套涨紧中心孔之后才与可转向环的第二端面接触，所以第二端面在涨套的涨紧过程中不会对其产生任何影响，这使得涨套能够完全涨紧中心孔。因此，涨套能够与中心孔完全同轴，并且在后续加工中能够保证法兰的小端面与中心孔的轴线完全垂直，并且能够保证法兰的外周面与中心孔完全同轴。同时，由于可转向环能够相对于肩部向着任何方向、即360°地转向，因此即使法兰的大端面与中心孔的轴线不垂直，可转向环也能够根据法兰的大端面的方位转向，从而使其第二端面完全抵靠或贴合法兰的大端面，以对大端面提供完全的支撑。简言之，根据本发明的该技术方案，能够通过使涨套完全涨紧来加工出法兰的与其中心孔的轴线完全垂直的小端面以及与中心孔完全同轴的外周面，同时即使法兰的大端面与中心孔的轴线不垂直，也能够通过可转向环的转向使其第二端面完全抵靠法兰的大端面，从而在大端面处对法兰提供足够的支撑。所以，通过根据本发明的法兰定位方法能够以较低的成本、较短的时长加工出高精度的法兰。

在一个优选实施例中，所述法兰定位方法在将可转向环装配至肩部的步骤(2)之前还包括将弹性垫圈设置在肩部的环形沟槽中的步骤，其中弹性垫圈被配置成抵靠可转向环的第一端面。

上述技术方案的优点在于，弹性垫圈一方面可以起到密封作用，防止灰尘、加工过程产生的碎屑等进入内球面和外球面之间对其造成损害，另一方面弹性垫圈可以在法兰卸下后使得可转向环恢复原位，从而使得对下一法兰的定位加工能够顺利进行。

在一个优选实施例中，所述法兰定位方法在将可转向环装配至肩部的步骤(2)之后、在将法兰装配至本体的第二端的步骤(4)之前还包括在可转向环的轴向前方将限位环定位在本体的第二端上的步骤，其中限位环的限位环本体的外径大于可转向环的通孔的直径，并且限位环的端面和可转向环的第二端面之间具有非零距离N。

上述技术方案的优点在于，限位环能够防止可转向环在卸下法兰时从本体上掉下，并且由于限位环的端面和可转向环的第二端面之间具有非零距离N，所以限位环不会妨碍可转向环的转向。

在一个优选实施例中，限位环由尼龙材料制成。因此，限位环具有机械强度高、韧性好、耐疲劳性能突出、软化点高、耐磨性高、耐腐蚀性高等优点。

在一个优选实施例中，限位环的端面和可转向环的第二端面之间的距离N在0.5mm-2.0mm之间，优选地，在0.5mm-1.5mm之间，更优选地为1.0mm。

值得注意的是，如果距离N过小，那么限位环可能会限制可转向环的转向，从而导致可转向环转向不到位并因此无法完全抵靠或贴合法兰的大端面，而这导致可转向环无法对法兰的大端面提供有效的支撑；如果距离N过大，那么限位环可能无法有效地防止可转向环在卸下法兰时从本体上掉下，从而导致可转向环或其他部件损坏。因此，上述技术方案的优点在于，距离N处于上述范围中使得限位环能够在不影响可转向环的转向的情况下确保可转向环不会在卸下法兰时从本体上掉下。

在一个优选实施例中，限位环的端面和可转向环的第二端面之间的距离N大于法兰的大端面和可转向环的第二端面之间的距离M。

上述技术方案的优点在于，限位环将对可转向环的转向不构成任何限制，从而确保可转向环能够完全抵靠或贴合法兰的大端面，并因此确保可转向环对法兰的大端面提供有效的支撑。

在一个优选实施例中，所述法兰定位方法在将可转向环装配至肩部的步骤(2)之后、在将限位环定位在本体的第二端上的步骤之前还包括将一弹性构件设置在可转向环的第二端面上的步骤，其中所述弹性构件被配置成一端抵靠可转向环的第二端面，另一端抵靠限位环的端面。

上述技术方案的优点在于，所述弹性构件能够在法兰卸下后使得可转向环恢复原位，从而确保对下一法兰的定位加工能够顺利进行。

在一个优选实施例中，所述法兰定位方法在将可转向环装配至肩部的步骤(2)之前还包括将肩部可拆卸地连接至本体的柱形部的步骤。

上述技术方案的优点在于，在加工肩部的内球面时能够仅仅对肩部进行加工，而无需对整个本体进行加工。同时，在肩部损坏时，可以仅仅更换肩部，而无需更换整个本体。这大大降低了内球面的加工难度，同时降低了成本并提高了工作效率。

在一个优选实施例中，所述法兰定位方法在将可转向环装配至肩部的步骤(2)之前还包括将肩部可拆卸地连接至本体的柱形部的步骤，限位环还包括从限位环本体向轴向后方延伸的用于抵靠内球面的底部的环形突起，环形突起的外径小于可转向环的通孔的直径。

上述技术方案的优点在于，限位环能够将肩部定位在本体上，从而进一步确保加工的精度，同时由于环形突起的外径小于可转向环的通孔的直径，所以环形突起不会影响可转向环的转向。

在一个优选实施例中，所述法兰定位方法在将法兰装配至本体的第二端的步骤(4)之前还包括将芯轴可拆卸地连接至本体的第二端的步骤。

上述技术方案的优点在于，在加工芯轴的锥形部时，能够仅仅对芯轴进行加工，而无需对整个本体进行加工。这大大降低了锥形部的加工难度，同时降低了成本并提高了工作效率。

在一个优选实施例中，芯轴还包括与锥形部成一体的柱形部，本体的第二端包括设置在其中的中心孔，柱形部被配置成能够可拆卸地连接至中心孔。

在一个优选实施例中，芯轴包括定位在其中的通孔，所述法兰定位方法在将涨套装配在芯轴上的步骤(3)之后、在将法兰装配至本体的第二端的步骤(4)之前还包括将拉钉设置在芯轴的通孔中的步骤，其中拉钉包括适合于在芯轴的通孔中滑动的钉杆和用于抵接涨套的面向轴向前方的端面的钉帽。

在一个优选实施例中，涨套被配置用于涨紧设置于法兰的中心孔的孔壁上的内花键。

上述技术方案的优点在于，当涨套完全涨紧法兰的内花键时，涨套与法兰的内花键完全同轴，这使得在后续加工中能够保证法兰的小端面与所述内花键完全垂直，并且能够保证法兰的外周面与所述内花键完全同轴，而且如上所述，可转向环的第二端面能够完全抵靠法兰的大端面，从而在大端面处对法兰提供足够的支撑。所以，上述技术方案能够以较低的成本、较短的时长加工出高精度的具有内花键的法兰。

在一个优选实施例中，锥形外表面在平行于轴向方向XX’的横截面中与轴向方向XX’成角度α，所述角度α在5°至30°之间，优选地在4°至10°之间，更优选地为6°。

值得注意的是，如果角度α过小，那么涨套相对于芯轴移动时其外径的变化过小，从而可能导致不能涨紧法兰；如果角度α过大，那么使涨套相对于芯轴(尤其是向着轴向后方)移动所需的力过大，甚至可能发生自锁，从而可能导致涨套无法相对于芯轴移动。因此，上述技术方案的优点在于，角度α处于上述范围中使得既能够保证随着涨套相对于芯轴的移动涨套的外径发生明显变化，又能够保证涨套能够顺利平滑地相对于芯轴移动。

本发明可以体现为附图中示意性的实施例。然而，应注意的是，附图仅仅是示意性的，任何在本发明的教导下所设想到的变化都应被视为包括在本发明的范围内，并且本发明的范围仅仅通过所附权利要求来限定。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施例。这些附图不应被解释为必然地限制本发明。通篇相同的数字和/或类似的附图标记可指相同和/或类似的元件。

图1中示出了待加工的法兰900的横截面视图；

图2中示出了其上装配有法兰900的根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的横截面视图；

图3中示出了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的本体100的横截面视图；

图4中示出了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的可转向环300的横截面视图；

图5中示出了根据本发明的另一实施例的法兰定位装置的本体100和芯轴500的横截面视图；

图6中示出了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的涨套600的横截面视图；

图7中示出了图2中指示为A的部分的放大视图；

图8中示出了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的限位环400的横截面视图；

图9中示出了根据本发明的另一实施例的法兰定位装置的本体100和肩部140的横截面视图；

图10中示出了根据本发明的另一实施例的法兰定位装置的限位环400的横截面视图；

图11中示出了根据本发明的一个实施例的设置有拉钉700的法兰定位装置及拉钉700的横截面视图；

图12中示出了图11中指示为B的部分的放大视图；

图13中示出了其上装配有法兰900的根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的横截面视图，其中法兰900在其中心孔930的孔壁上设置有内花键。

具体实施方式

现在参考附图更完整地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以实现为许多不同的形式并且不应解释为必要地限制于这里示出公开的示例性实施例。相反，这些示例性实施例仅仅被提供用于说明本发明以及向本领域的技术人员传递本发明的理念。

图1中示出了待加工的法兰900的横截面视图。图2中示出了其上装配有法兰900的根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的横截面视图。图3中示出了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的本体100的横截面视图。图4中示出了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的可转向环300的横截面视图。图5中示出了根据本发明的另一实施例的法兰定位装置的本体100和芯轴500的横截面视图。图6中示出了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的涨套600的横截面视图。图7中示出了图2中指示为A的部分的放大视图。图8中示出了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的限位环400的横截面视图。图9中示出了根据本发明的另一实施例的法兰定位装置的本体100和肩部140的横截面视图。图10中示出了根据本发明的另一实施例的法兰定位装置的限位环400的横截面视图。图11中示出了根据本发明的一个实施例的设置有拉钉700的法兰定位装置及拉钉700的横截面视图。图12中示出了图11中指示为B的部分的放大视图。图13中示出了其上装配有法兰900的根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的横截面视图，其中法兰900在其中心孔930的孔壁上设置有内花键。

参考图1，其中示出了典型的法兰900的横截面视图，法兰900通常包括大端部910和小端部920以及设置在小端部920中的中心孔930。下面参考附图详细描述能够加工出法兰900的与中心孔930完全同轴的外周面940以及与中心孔930的轴线完全垂直的小端面921的根据本发明的法兰定位装置和法兰定位方法。

首先，参考附图来描述根据本发明的法兰定位装置。

如图2-图13所示，根据本发明的一个实施例的法兰定位装置包括本体100、可转向环300、芯轴500以及涨套600。

参考图3，本体100包括用于与机床(例如，车床、铣床等)的主轴相连接的第一端110、用于与待加工的法兰900相连接的第二端130、处于第一端110和第二端130之间的柱形部120。在柱形部120的端部设置有肩部140。肩部140包括端面143以及从端面143向内凹入的内球面142，其中内球面142是球形表面的一部分。在本文中，“径向”应被理解为是指与由XX’表示的轴向方向垂直的方向，“轴向后方”应被理解成是指向着由箭头X所指示的方向，“轴向前方”应被理解成是指向着由箭头X’所指示的方向。

参考图4，可转向环300被设置成装配至肩部140，并且包括基部330、从基部330突出的突起310以及设置在其中的用于插入本体100的第二端130的通孔320。特别地，突起310包括与内球面142相匹配并且用于抵靠内球面142的外球面311，基部330包括与肩部140的端面143相对的第一端面331以及与其相反的第二端面332，通孔320的直径D320大于本体100的第二端130的外径D130。因此，通过将突起310的外球面311设置成与肩部140的内球面142相匹配并且将通孔320的直径D320设置成大于本体100的第二端130的外径D130，使得在将可转向环300装配至肩部140之后，可转向环300可相对于肩部140向着任何方向、即360°地转向。

参考图2和图3，芯轴500被设置在本体100的第二端130处，并且包括锥形部520，锥形部520具有锥形外表面521。

参考图2和图6，涨套600被设置于芯轴500的锥形部520和法兰900的中心孔930之间，并且包括用于抵靠法兰900的中心孔930的孔壁的外表面610和用于抵靠芯轴500的锥形外表面521的锥形内表面620。涨套600被配置成能够相对于锥形部520移动以增大或减小其外径D600。因此，通过将涨套600设置于芯轴500的锥形部520和法兰900的中心孔930之间并且将其配置成能够相对于锥形部520移动以增大或减小其外径D600，使得当涨套600向着轴向后方移动时，其外径D600增大，从而能够涨紧法兰900的中心孔930，以在加工法兰900的第二端面921以及外周面940等部分时对法兰900进行定位和支撑；当涨套600向着轴向前方移动时，其外径D600减小，从而能够松开法兰900，以将加工完成的法兰900卸下。

以上详细描述了根据本发明的一个实施例的法兰定位装置的各个部件，下面以此为基础描述该法兰定位装置所能呈现的至少两个位置(或状态)，即，将法兰900装配在所述法兰定位装置上的装配位置和适于对法兰900进行加工的加工位置。如图2和图7所示，在装配位置中，可转向环300的外球面311抵靠肩部140的内球面142，涨套600的锥形内表面620抵靠芯轴500的锥形外表面521，法兰900的中心孔930的孔壁与涨套600的外表面610至少部分接触，可转向环300的第一端面331和肩部140的端面143之间具有非零距离L，特别地，法兰900的大端面911和可转向环300的第二端面332之间具有非零距离M。在加工位置中，与装配位置相比，涨套600相对于芯轴500向着轴向后方移动，以增大其外径D600从而涨紧法兰900的中心孔930，并且法兰900的大端面911抵靠可转向环300的第二端面332，特别地，涨套600在涨紧后拉动法兰900向着轴向后方移动使得法兰900的大端面911抵靠可转向环300的第二端面332。

对于加工大端面911与中心孔930的轴线不垂直的法兰900来说，根据本发明的法兰定位装置是特别有利的。因为，可转向环300可向着任何方向转向、即360°转向，因此即使可转向环300抵靠法兰大端面911，法兰大端面911也可向着任何方向转向、即360°转向，这使得涨套600在涨紧时法兰大端面911即使与中心孔930的轴线不垂直也不会对涨套600的涨紧产生影响或限制，同时在加工时法兰900可在大端面911处从可转向环300得到有效的支撑。特别地因为，在对法兰900进行定位时，首先使涨套600涨紧法兰900的中心孔930，然后涨套600拉动法兰900向着可转向环300的方向移动以使得法兰900的大端面911抵靠可转向环300的第二端面332，从而在加工时在第二端面332处对法兰900提供支撑。由于法兰900的大端面911是在涨套600涨紧中心孔930之后才与可转向环300的第二端面332接触，所以第二端面332在涨套600的涨紧过程中不会对其产生任何影响。因此，涨套600能够完全涨紧中心孔930，并且涨套600能够与中心孔930完全同轴，这使得在后续加工中能够保证法兰900的小端面921与中心孔930的轴线完全垂直，并且能够保证法兰900的外周面940与中心孔930完全同轴。同时，由于可转向环300能够相对于肩部140向着任何方向、即360°地转向，因此即使法兰900的大端面911与中心孔930的轴线不垂直，可转向环300也能够根据法兰900的大端面911的方位转向，从而使其第二端面332完全抵靠或贴合法兰900的大端面911，以对大端面911提供完全的支撑。简言之，根据本发明的该技术方案，能够通过使涨套600完全涨紧来加工出法兰900的与其中心孔930的轴线完全垂直的小端面921以及与中心孔930完全同轴的外周面940，同时即使法兰900的大端面911与中心孔930的轴线不垂直，也能够通过可转向环300的转向使其第二端面332完全抵靠法兰900的大端面911，从而在大端面911处对法兰900提供足够的支撑。所以，通过根据本发明的法兰定位装置能够以较低的成本、较短的时长加工出高精度的法兰。

下面描述根据本发明的法兰定位装置的几个优选实施例。

如图7所示，在一个优选实施例中，肩部140在内球面142的径向外侧包括从端面143向内凹入的环形沟槽141。根据该实施例的法兰定位装置包括设置在所述环形沟槽141中的被配置成抵靠可转向环300的第一端面331的弹性垫圈800。根据该技术方案，弹性垫圈800一方面可以起到密封作用，防止灰尘、加工过程产生的碎屑等进入内球面142和外球面311之间对其造成损害，另一方面弹性垫圈800可以在法兰900卸下后使得可转向环300恢复原位，从而使得对下一法兰的定位加工能够顺利进行。

如图2所示，在一个优选实施例中，法兰定位装置还包括在可转向环300的轴向前方定位在本体100的第二端130上的限位环400。如图8所示，限位环400包括限位环本体410和设置在其中的用于与本体100的第二端130相连接的限位环通孔420。限位环本体410包括与可转向环300的第二端面332相对的端面411，并且具有比可转向环300的通孔320的直径D320大的外径D410。如图7所示，在装配位置中，限位环400的端面411和可转向环300的第二端面332之间具有非零距离N。因此，根据该技术方案，限位环400能够防止可转向环300在卸下法兰900时从本体100上掉下，并且由于限位环400的端面411和可转向环300的第二端面332之间具有非零距离N，所以限位环400不会妨碍可转向环300的转向。

在一个优选实施例中，限位环400由尼龙材料制成。因此，根据该技术方案，限位环400具有机械强度高、韧性好、耐疲劳性能突出、软化点高、耐磨性高、耐腐蚀性高等优点。

在一个优选实施例中，限位环400的端面411和可转向环300的第二端面332之间的距离N在0.5mm-2.0mm之间，优选地，在0.5mm-1.5mm之间，更优选地为1.0mm。如果距离N过小，那么限位环400可能会限制可转向环300的转向，从而导致可转向环300转向不到位并因此无法完全抵靠或贴合法兰900的大端面911，而这导致可转向环300无法对法兰900的大端面911提供有效的支撑；如果距离N过大，那么限位环400可能无法有效地防止可转向环300在卸下法兰900时从本体100上掉下，从而导致可转向环300或其他部件损坏。值得注意的是，距离N处于上述范围中使得限位环400能够在不影响可转向环300的转向的情况下确保可转向环300不会在卸下法兰900时从本体100上掉下。

如图7所示，在一个优选实施例中，限位环400的端面411和可转向环300的第二端面332之间的距离N大于法兰900的大端面911和可转向环300的第二端面332之间的距离M，这使得限位环400将对可转向环300的转向不构成任何限制，从而确保可转向环300能够完全抵靠或贴合法兰900的大端面911，并因此确保可转向环300对法兰900的大端面911提供有效的支撑。

在一个优选实施例中，法兰定位装置还包括定位在可转向环300的第二端面332和限位环400的端面411之间的弹性构件(未示出)。因此，根据该技术方案，所述弹性构件能够在法兰900卸下后使得可转向环300恢复原位，从而确保对下一法兰的定位加工能够顺利进行。

如图9所示，在一个优选实施例中，肩部140可拆卸地连接至本体100的柱形部120。因此，根据该技术方案，在加工肩部140的内球面142时能够仅仅对肩部140进行加工，而无需对整个本体100进行加工。同时，在肩部140损坏时，可以仅仅更换肩部140，而无需更换整个本体100。这大大降低了内球面142的加工难度，同时降低了成本并提高了工作效率。

如图10所示，在肩部140可从本体100上卸下的情况下，限位环400还包括从限位环本体410向轴向后方延伸的用于抵靠内球面142的底部的环形突起430。环形突起430的外径D430小于可转向环300的通孔320的直径D320。因此，根据该技术方案，限位环400能够将肩部140定位在本体100上，从而进一步确保加工的精度，同时由于环形突起430的外径D430小于可转向环300的通孔320的直径D320，所以环形突起430不会影响可转向环300的转向。

如图5所示，在一个优选实施例中，芯轴500可拆卸地连接至本体100的第二端130。因此，根据该技术方案，在加工芯轴500的锥形部520时，能够仅仅对芯轴500进行加工，而无需对整个本体100进行加工。这大大降低了锥形部520的加工难度，同时降低了成本并提高了工作效率。特别地，芯轴500还包括与锥形部520成一体的柱形部510(如图5所示)，本体100的第二端130包括设置在其中的中心孔131(如图5所示)，柱形部510被配置成能够可拆卸地连接至中心孔131。

如图3、图5、图11和图12所示，在一个优选实施例中，芯轴500包括定位在其中的通孔530，法兰定位装置包括拉钉700，拉钉700包括适合于在芯轴500的通孔530中滑动的钉杆710和用于抵接涨套600的面向轴向前方的端面的钉帽720。因此，根据该技术方案，当拉钉700向着轴向后方移动时，钉帽720将拉动涨套600，从而使得涨套600相对于芯轴500向着轴向后方移动，以使其外径D600增大，从而涨紧法兰900的中心孔930。

如图13所示，在一个优选实施例中，涨套600被配置用于涨紧设置于法兰900的中心孔930的孔壁上的内花键。因此，根据该技术方案，当涨套600完全涨紧法兰900的内花键时，涨套600与法兰900的内花键完全同轴，这使得在后续加工中能够保证法兰900的小端面921与所述内花键完全垂直，并且能够保证法兰900的外周面940与所述内花键完全同轴，而且如上所述，可转向环300的第二端面332能够完全抵靠法兰900的大端面911，从而在大端面911处对法兰900提供足够的支撑。所以，通过根据本发明的法兰定位装置能够以较低的成本、较短的时长加工出高精度的具有内花键的法兰。

如图5所示，在一个优选实施例中，锥形外表面521在平行于轴向方向XX’的横截面中与轴向方向XX’成角度α，所述角度α在5°至30°之间，优选地在4°至10°之间，更优选地为6°。如果角度α过小，那么涨套600相对于芯轴500移动时其外径D600的变化过小，从而可能导致不能涨紧法兰900；如果角度α过大，那么使涨套600相对于芯轴500(尤其是向着轴向后方)移动所需的力过大，甚至可能发生自锁，从而可能导致涨套600无法相对于芯轴500移动。值得注意的是，角度α处于上述范围中使得既能够保证随着涨套600相对于芯轴500的移动涨套600的外径D600发生明显变化，又能够保证涨套600能够顺利平滑地相对于芯轴500移动。

以上详细描述了根据本发明的法兰定位装置，下面将描述借助于上述法兰定位装置来实现的根据本发明的法兰定位方法。

借助于本发明的法兰定位装置来实现的法兰定位方法包括以下步骤：

(1)将本体100的第一端110连接至机床(例如车床、铣床等)的主轴；

(2)将可转向环300装配至肩部140，其中可转向环300的突起310的外球面311抵靠肩部140的内球面142，可转向环300的第一端面331和肩部140的端面143之间具有非零距离L；

(3)将涨套600装配在芯轴500上，其中涨套600的锥形内表面620抵靠芯轴500的锥形外表面521；

(4)将法兰900装配至本体100的第二端130，其中法兰900的中心孔930的孔壁与涨套600的外表面610至少部分接触，特别地，法兰900的大端面911和可转向环300的第二端面332之间具有非零距离M；

(5)使涨套600相对于芯轴500向着轴向后方移动，以使其外径D600增大从而涨紧法兰900的中心孔930，并且法兰900的大端面911抵靠可转向环300的第二端面332；特别地，使涨套600在涨紧后进一步相对于芯轴500向着轴向后方移动，以带动法兰900向着轴向后方移动，从而使法兰900的大端面911抵靠可转向环300的第二端面332。

对于加工大端面911与中心孔930的轴线不垂直的法兰900来说，根据本发明的法兰定位方法是特别有利的。因为，可转向环300可向着任何方向转向、即360°转向，因此即使可转向环300抵靠法兰大端面911，法兰大端面911也可向着任何方向转向、即360°转向，这使得涨套600在涨紧时法兰大端面911即使与中心孔930的轴线不垂直也不会对涨套600的涨紧产生影响或限制，同时在加工时法兰900可在大端面911处从可转向环300得到有效的支撑。特别地因为，在对法兰900进行定位时，首先使涨套600涨紧法兰900的中心孔930，然后涨套600拉动法兰900向着可转向环300的方向移动以使得法兰900的大端面911抵靠可转向环300的第二端面332，从而在加工时在第二端面332处对法兰900提供支撑。由于法兰900的大端面911是在涨套600涨紧中心孔930之后才与可转向环300的第二端面332接触，所以第二端面332在涨套600的涨紧过程中不会对其产生任何影响。因此，涨套600能够完全涨紧中心孔930，并且涨套600能够与中心孔930完全同轴，这使得在后续加工中能够保证法兰900的小端面921与中心孔930的轴线完全垂直，并且能够保证法兰900的外周面940与中心孔930完全同轴。同时，由于可转向环300能够相对于肩部140向着任何方向、即360°地转向，因此即使法兰900的大端面911与中心孔930的轴线不垂直，可转向环300也能够根据法兰900的大端面911的方位转向，从而使其第二端面332完全抵靠或贴合法兰900的大端面911，以对大端面911提供完全的支撑。简言之，根据本发明的该技术方案，能够通过使涨套600完全涨紧来加工出法兰900的与其中心孔930的轴线完全垂直的小端面921以及与中心孔930完全同轴的外周面940，同时即使法兰900的大端面911与中心孔930的轴线不垂直，也能够通过可转向环300的转向使其第二端面332完全抵靠法兰900的大端面911，从而在大端面911处对法兰900提供足够的支撑。所以，通过根据本发明的法兰定位方法能够以较低的成本、较短的时长加工出高精度的法兰。

下面描述根据本发明的法兰定位方法的几个优选实施例。

在一个优选实施例中，根据本发明的法兰定位方法在将可转向环300装配至肩部140的步骤(2)之前还包括将弹性垫圈800设置在肩部140的环形沟槽141中的步骤，其中弹性垫圈800被配置成抵靠可转向环300的第一端面331。根据该技术方案，弹性垫圈800一方面可以起到密封作用，防止灰尘、加工过程产生的碎屑等进入内球面142和外球面311之间对其造成损害，另一方面弹性垫圈800可以在法兰900卸下后使得可转向环300恢复原位，从而使得对下一法兰的定位加工能够顺利进行。

在一个优选实施例中，根据本发明的法兰定位方法在将可转向环300装配至肩部140的步骤(2)之后、在将法兰900装配至本体100的第二端130的步骤(4)之前还包括在可转向环300的轴向前方将限位环400定位在本体100的第二端130上的步骤，其中限位环400的限位环本体410的外径D410大于可转向环300的通孔320的直径D320，并且限位环400的端面411和可转向环300的第二端面332之间具有非零距离N。因此，根据该技术方案，限位环400能够防止可转向环300在卸下法兰900时从本体100上掉下，并且由于限位环400的端面411和可转向环300的第二端面332之间具有非零距离N，所以限位环400不会妨碍可转向环300的转向。

在一个优选实施例中，限位环400由尼龙材料制成。因此，根据该技术方案，限位环400具有机械强度高、韧性好、耐疲劳性能突出、软化点高、耐磨性高、耐腐蚀性高等优点。

在一个优选实施例中，限位环400的端面411和可转向环300的第二端面332之间的距离N在0.5mm-2.0mm之间，优选地，在0.5mm-1.5mm之间，更优选地为1.0mm。如果距离N过小，那么限位环400可能会限制可转向环300的转向，从而导致可转向环300转向不到位并因此无法完全抵靠或贴合法兰900的大端面911，而这导致可转向环300无法对法兰900的大端面911提供有效的支撑；如果距离N过大，那么限位环400可能无法有效地防止可转向环300在卸下法兰900时从本体100上掉下，从而导致可转向环300或其他部件损坏。值得注意的是，距离N处于上述范围中使得限位环400能够在不影响可转向环300的转向的情况下确保可转向环300不会在卸下法兰900时从本体100上掉下。

在一个优选实施例中，限位环400的端面411和可转向环300的第二端面332之间的距离N大于法兰900的大端面911和可转向环300的第二端面332之间的距离M，这使得限位环400将对可转向环300的转向不构成任何限制，从而确保可转向环300能够完全抵靠或贴合法兰900的大端面911，并因此确保可转向环300对法兰900的大端面911提供有效的支撑。

在一个优选实施例中，根据本发明的法兰定位方法在将可转向环300装配至肩部140的步骤(2)之后、在将限位环400定位在本体100的第二端130上的步骤之前还包括将一弹性构件(未示出)设置在可转向环300的第二端面332上的步骤，其中所述弹性构件被配置成一端抵靠可转向环300的第二端面332，另一端抵靠限位环400的端面411。因此，根据该技术方案，所述弹性构件能够在法兰900卸下后使得可转向环300恢复原位，从而确保对下一法兰的定位加工能够顺利进行。

在一个优选实施例中，根据本发明的法兰定位方法在将可转向环300装配至肩部140的步骤(2)之前还包括将肩部140可拆卸地连接至本体100的柱形部120的步骤。因此，根据该技术方案，在加工肩部140的内球面142时能够仅仅对肩部140进行加工，而无需对整个本体100进行加工。同时，在肩部140损坏时，可以仅仅更换肩部140，而无需更换整个本体100。这大大降低了内球面142的加工难度，同时降低了成本并提高了工作效率。

在一个优选实施例中，在肩部140可从本体100上卸下的情况下，限位环400还包括从限位环本体410向轴向后方延伸的用于抵靠内球面142的底部的环形突起430。环形突起430的外径D430小于可转向环300的通孔320的直径D320。因此，根据该技术方案，限位环400能够将肩部140定位在本体100上，从而进一步确保加工的精度，同时由于环形突起430的外径D430小于可转向环300的通孔320的直径D320，所以环形突起430不会影响可转向环300的转向。

在一个优选实施例中，根据本发明的法兰定位方法在将法兰900装配至本体100的第二端130的步骤(4)之前还包括将芯轴500可拆卸地连接至本体100的第二端130的步骤。因此，根据该技术方案，在加工芯轴500的锥形部520时，能够仅仅对芯轴500进行加工，而无需对整个本体100进行加工。这大大降低了锥形部520的加工难度，同时降低了成本并提高了工作效率。特别地，芯轴500还包括与锥形部520成一体的柱形部510(如图5所示)，本体100的第二端130包括设置在其中的中心孔131(如图5所示)，柱形部510被配置成能够可拆卸地连接至中心孔131。

在一个优选实施例中，芯轴500包括定位在其中的通孔530，根据本发明的法兰定位方法在将涨套600装配在芯轴500上的步骤(3)之后、在将法兰900装配至本体100的第二端130的步骤(4)之前还包括将拉钉700设置在芯轴500的通孔530中的步骤，其中拉钉700包括适合于在芯轴500的通孔530中滑动的钉杆710和用于抵接涨套600的面向轴向前方的端面的钉帽720。因此，根据该技术方案，当拉钉700向着轴向后方移动时，钉帽720将拉动涨套600，从而使得涨套600相对于芯轴500向着轴向后方移动，以使其外径D600增大，从而涨紧法兰900的中心孔930。

如图13所示，在一个优选实施例中，涨套600被配置用于涨紧设置于法兰900的中心孔930的孔壁上的内花键。因此，根据该技术方案，当涨套600完全涨紧法兰900的内花键时，涨套600与法兰900的内花键完全同轴，这使得在后续加工中能够保证法兰900的小端面921与所述内花键完全垂直，并且能够保证法兰900的外周面940与所述内花键完全同轴，而且如上所述，可转向环300的第二端面332能够完全抵靠法兰900的大端面911，从而在大端面911处对法兰900提供足够的支撑。所以，通过根据本发明的法兰定位装置能够以较低的成本、较短的时长加工出高精度的具有内花键的法兰。

如图5所示，在一个优选实施例中，锥形外表面521在平行于轴向方向XX’的横截面中与轴向方向XX’成角度α，所述角度α在5°至30°之间，优选地在4°至10°之间，更优选地为6°。如果角度α过小，那么涨套600相对于芯轴500移动时其外径D600的变化过小，从而可能导致不能涨紧法兰900；如果角度α过大，那么使涨套600相对于芯轴500(尤其是向着轴向后方)移动所需的力过大，甚至可能发生自锁，从而可能导致涨套600无法相对于芯轴500移动。值得注意的是，角度α处于上述范围中使得既能够保证随着涨套600相对于芯轴500的移动涨套600的外径D600发生明显变化，又能够保证涨套600能够顺利平滑地相对于芯轴500移动。

以上借助于附图详细描述了根据本发明的法兰定位装置和法兰定位方法的优选但非限制性的实施例。对于本领域内的那些普通技术人员来说，在不偏离如下面的权利要求所阐述的本公开的范围和实质的情况下，对技术和结构的修改和补充显然都应视为包括在本发明的范围内。因此，在本发明的教导下所能设想到的这些修改和补充都应被视为本公开的一部分。本公开的范围通过以下所附的权利要求限定，并且包括在本公开的申请日时已知的等效技术和尚未预见的等效技术。