钟形壳车削机床用工件定位夹持装置

文档序号:1929460 发布日期:2021-12-07 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 钟形壳车削机床用工件定位夹持装置 (Workpiece positioning and clamping device for bell-shaped shell turning machine tool ) 是由 张鑫 何宇亭 庞云鹤 刘德伟 曹晓敏 于 2021-09-27 设计创作,主要内容包括:钟形壳车削机床用工件定位夹持装置,安装在机床上用于夹持钟形壳,包括安装在机床上的卡盘机构、顶尖机构,还包括用于定位钟形壳口端的钟形壳定位机构和用于托举钟形壳柄端的钟形壳托举机构,钟形壳定位机构具有一根阶梯轴,钟形壳托举机构具有竖板、横板和L形的连接板,被钟形壳定位机构和顶尖机构夹持的钟形壳整体暴露在机床的加工区域内,使得机床刀具在一道工序内就能完成对基准面、端槽、外圆面的车削加工;加工效率显著提升,不仅节省了时间和人力,避免人工控制顶尖夹持工件的风险操作,显著提高了钟形壳生产的安全性,为企业排除了安全隐患,降低了加工风险,增加了企业经济效益。(The workpiece positioning and clamping device for the bell-shaped shell turning machine tool is arranged on the machine tool and used for clamping a bell-shaped shell, and comprises a chuck mechanism and a tip mechanism which are arranged on the machine tool, and further comprises a bell-shaped shell positioning mechanism used for positioning the mouth end of the bell-shaped shell and a bell-shaped shell lifting mechanism used for lifting the handle end of the bell-shaped shell, wherein the bell-shaped shell positioning mechanism is provided with a step shaft, the bell-shaped shell lifting mechanism is provided with a vertical plate, a transverse plate and an L-shaped connecting plate, and the whole bell-shaped shell clamped by the bell-shaped shell positioning mechanism and the tip mechanism is exposed in a processing area of the machine tool, so that the turning of a reference surface, an end groove and an outer circular surface can be completed by a machine tool in one process; machining efficiency is showing and is promoting, has not only saved time and manpower, avoids the top centre gripping work piece&#39;s of manual control risk operation, is showing the security that has improved bell shell production, has got rid of the potential safety hazard for the enterprise, has reduced the processing risk, has increased enterprise economic benefits.)

钟形壳车削机床用工件定位夹持装置

技术领域

本发明涉及钟形壳加工机床,具体为钟形壳车削机床用工件定位夹持装置。

背景技术

钟形壳是汽车零部件中的一种,其一端为开口端,该开口端内设有六条内球道,开口端的口沿处设有内倒角,钟形壳的另一端为柄端,钟形壳在精加工时,需要在钟形壳的开口端的外圆上车削端槽和外圆面,在柄端的壳端面上车削基准面,现有加工方法中,是先将钟形壳大端夹持在机床的卡盘上,然后对其柄端的淬火基准面进行硬车,然后再将钟形壳从卡盘上卸下,翻转后将钟形壳的柄端与机床的卡盘相对,然后将该端夹持在机床的卡盘上,再对钟形壳大端进行端槽和外圆面的车削,在熟练工的正常操作下,完成上述两道工序至少需要120秒,每台机床的班产量最高仅为220件左右,为了满足日常生产需要,需要占用多台机床进行同步加工,每台机床还要配备多名操作员进行轮岗操作,加工成本居高不下;其中,在对柄端的淬火基准面进行车削时,必须使用顶尖顶住柄端,避免硬车时工件位移,操作员手动扶持钟形壳与顶尖配合,存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种钟形壳车削机床用工件定位夹持装置,应用该装置的钟形壳加工机床能够在一道工序内完成基准面、端槽、外圆面的车削,提高产量,降低成本。

本发明的技术方案是:钟形壳车削机床用工件定位夹持装置,包括安装在机床上的卡盘机构、顶尖机构,其特征在于:还包括钟形壳定位机构和钟形壳托举机构,其中:

钟形壳定位机构具有一根阶梯轴,该阶梯轴由粗轴、锥形轴和细轴依次连接一体构成;其中,粗轴由卡盘机构夹持固定;锥形轴上设有钟形壳端口内倒角定位用锥面;细轴上沿圆周固装有钟形壳内球道定位用圆柱,该圆柱的轴心线与阶梯轴的轴心线相平行;

钟形壳托举机构具有竖板、横板和L形的连接板;竖板置于阶梯轴和顶尖机构之间,竖板的顶端设有用于托举钟形壳柄端的V形缺口;竖板沿垂直方向位移并固连在连接板的竖端上;连接板的横端沿阶梯轴的轴向位移并固连在横板上,所述的横板与机床固连。

锥形轴的大端直径尺寸与粗轴的直径相同,锥形轴的小端直径尺寸与细轴的直径尺寸相同。

所述的圆柱通过螺栓件与细轴固定连接。

所述的圆柱其端头设有偏心的内球道导向坡面。

本发明的工作原理及优点是:先将钟形壳上对应的球道对准所述的圆柱,然后将钟形壳套在细轴上并使钟形壳端口内倒角面与所述的锥面靠近,将钟形壳柄端放置在所述的V形缺口上,钟形壳口端被细轴支撑、柄端被竖板支撑横置于机床上,此时,关闭机床防护门,机床按车削程序启动,顶尖机构中的顶尖向钟形壳柄端靠近,并沿阶梯轴的轴向方向推动钟形壳直至钟形壳端口内倒角面与所述的锥面紧密贴合,至此钟形壳定位完毕,机床的主轴开始旋转,在圆柱的限位下,钟形壳可靠地与卡盘机构同步转动,被钟形壳定位机构和顶尖机构夹持的钟形壳整体暴露在机床的加工区域内,使得机床刀具在一道工序内就能完成对基准面、端槽、外圆面的车削加工;而以往该工序加工方式中,由于钟形壳是直接被卡盘夹持的,钟形壳上的部分加工区域被卡爪遮挡无法进行车削,只能先车削一端后再翻转工件车削另一端,需要两次开、停车才能完成对基准面、端槽、外圆面的车削加工,过程繁琐。

竖板可沿垂直方向调节位置,从而使竖板端部的V形缺口适应不同粗度的钟形壳柄端,连接板可沿阶梯轴的轴向方向调节位置,从而适应不同长度的钟形壳或不同位置的钟形壳柄端,在现有以订单为生产步调、产品混线加工的模式下,上述调节结构是满足企业实际生产需求的必要技术特征。

经过企业内部实际加工测试,应用本申请技术方案优化后的机床单件加工时间缩减至40~45秒,单台机床的班产量达到620~700件,加工效率显著提升,由于增加了钟形壳托举机构,省掉了人工控制顶尖夹持工件的风险性操作,使整道工序能在密闭环境内自动进行,不仅节省了时间和人力,还显著提高了钟形壳生产的安全性,为企业排除了安全隐患,降低了加工风险,增加了企业经济效益。按月产3万台套进行计算,需要加工出6万件钟形壳,以往每班产量为220件,需要273班次,按2班/工作日制,需要占用5台车床才能完成当月额定产量;应用本申请技术后,每班产量稳定在620件以上,完成计划产量只需要97班次,按2班/工作日制,仅占用2台车床就能轻松完成当月额定产量,节省了3台车床,并释放有23班次/月的余量,额外还能够满足0.72万台套/月的订单增量;相比以往的加工方式,应用本申请技术可节约176个班次,以每班次电费160元、人工210元进行计算,仅此一道工序每月就可为企业节约6.5万元的能源和人力成本;在显著提高企业收益的同时还具有节能减排的显著有益效果。

现有几种规格的钟形壳其端口内倒角的角度基本相同,因此锥形轴的大端与粗轴同尺寸衔接、小端与细轴同尺寸衔接,使得本申请钟形壳车削机床用工件定位夹持装置能够适应现有各规格的钟形壳应用;通过拆卸螺栓,可更换不同的圆柱,从而能够适应不同规格的钟形壳使用;所述的导向坡面能够在盲操下提高上件手感,从而提高上件的速度,同时还能避免圆柱的边沿磕碰钟形壳的内球道,起到保护的作用。

附图说明

图1是钟形壳车削机床用工件定位夹持装置的结构示意简图。

图2是本发明中卡盘机构和钟形壳定位机构的结构示意简图。

图3是本发明中钟形壳托举机构的结构示意简图。

图4是钟形壳车削机床用工件定位夹持装置的剖面结构示意简图。

图5是钟形壳的结构示意图。

图6是钟形壳另一个方向的结构示意图。

图中1卡盘机构、2卡爪、3粗轴、4锥形轴、5钟形壳端口内倒角定位用锥面、6圆柱、7导向坡面、8细轴、9顶尖、10顶尖机构、11横板、12连接板、13竖板、14V形缺口、15钟形壳、16螺栓件、17球面、18端槽、19内球道、20外圆面、21基准面、22柄端、23顶尖的轴心线、24钟形壳的轴心线、25圆柱的轴心线、26阶梯轴的轴心线、27各卡爪的中间轴线、28钟形壳端口内倒角。

具体实施方式

钟形壳车削机床用工件定位夹持装置,安装在机床上用于夹持钟形壳15,如图1至图4所示,其包括安装在机床上的卡盘机构1、顶尖机构10,还包括钟形壳定位机构和钟形壳托举机构,其中:

钟形壳定位机构具有一根阶梯轴,该阶梯轴由粗轴3、锥形轴4和细轴8依次连接一体构成;其中,粗轴由卡盘机构夹持固定;锥形轴上设有钟形壳端口内倒角定位用锥面5;细轴上沿圆周固装有钟形壳内球道定位用圆柱6,该圆柱的轴心线25与阶梯轴的轴心线26相平行;

钟形壳托举机构具有竖板13、横板11和L形的连接板12;竖板置于阶梯轴和顶尖机构之间,竖板的顶端设有用于托举钟形壳柄端的V形缺口14;竖板沿垂直方向位移并固连在连接板的竖端上;连接板的横端沿阶梯轴的轴向位移并固连在横板上,所述的横板与机床固连。

锥形轴的大端直径尺寸与粗轴的直径相同,锥形轴的小端直径尺寸与细轴的直径尺寸相同。

所述的圆柱通过螺栓件16与细轴固定连接。

所述的圆柱其端头设有偏心的内球道导向坡面7。

所述的机床是数控机床,为现有机械加工制造设备。所述的卡盘机构安装在机床上用于抓握工件,卡盘上设有至少三个同步聚合或分离的卡爪2,将阶梯轴的粗轴置于各卡爪之间,通过卡爪的聚合后的摩擦压力将粗轴抱死进行固定,从而将阶梯轴固定在卡盘机构上,所述的粗轴用于与卡盘机构进行对接。所述的顶尖机构安装在机床上用于夹持工件,顶尖机构的关键部件为顶尖9,顶尖的轴心线23与卡盘机构中各卡爪的中间轴线27相互延伸重叠,阶梯轴的在卡爪的夹持下其轴心线也与顶尖的轴心线相互延伸重叠,因此,顶尖的锥尖与阶梯轴的轴心线相对布置。

如图1和图5所示,钟形壳端口内倒角定位用锥面,是指该锥面是与钟形壳端口内倒角28相配合的锥面,由于钟形壳其端口内倒角的角度大致相同,因此,所述的锥面具有一定的锥长度,用于在其长度范围内适配各型号的钟形壳。

如图4和图5所示,所述的钟形壳内球道定位用圆柱,是指该圆柱是与钟形壳内球道19相匹配的圆柱,当圆柱置于钟形壳内球道时,钟形壳在该圆柱的限位下与阶梯轴周向固定连接,不同的钟形壳使用不同尺寸的圆柱,通过更换不同的圆柱来使本申请装置与对应的钟形壳适配。该圆柱的数量至少是一个,该圆柱与钟形壳上任意一个钟形壳内球道对应,或者,该圆柱的数量是多个,各圆柱之间按相同分布角度与钟形壳内球道相配。

如图3所示,所述的V形缺口根据其结构特性可卡固一定直径尺寸范围内的圆柱体,因此该V形缺口的尺寸和开度只要能平稳的卡固钟形壳柄端22即可,为了避免工件在旋转时与该V形缺口摩擦,因此所述的V形缺口其布置的位置应当稍低一些,在该结构中,顶尖顶动钟形壳柄端时,在所述钟形壳端口内倒角定位用锥面和钟形壳内球道定位用圆柱的共同导向作用下,钟形壳会自动找正,当顶尖机构和钟形壳定位机构夹持钟形壳至工作位置时,钟形壳的轴心线24与阶梯轴的轴心线和顶尖的轴心线之间延伸重叠,并使V形缺口与钟形壳柄端之间隔有空隙,避免钟形壳与V形缺口之间产生摩擦。钟形壳定位机构和顶尖机构夹持的钟形壳整体暴露在机场的加工区域内,使得机床的刀具可以在一道工序内就完成对基准面21、端槽18、外圆面20的车削加工

如图3所示,竖板沿垂直方向位移并固连于连接板的竖端上,其具体结构为:所述的竖板上设有两个对称布置的螺栓穿孔,连接板的竖端上设有与竖板上两个螺栓穿孔位置相对的沿垂直方向布置的两条长条孔,竖板上的两个螺栓穿孔内各装有一颗螺栓,两个螺栓穿过对应的螺栓穿孔和长条孔其另一端的螺杆上各装有螺母,通过旋紧两螺栓上的螺母使竖板与连接板的竖端夹紧固定,通过旋松两螺栓上的螺母使竖板与连接板之间分离并在长条孔与螺杆的限位约束下沿垂直方向进行位移;同理,连接板的横端沿阶梯轴的轴向位移并固连在横板上,其具体结构为:所述的连接板的横端上设有两个对称布置的螺栓穿孔,横板上设有与竖板上两个螺栓穿孔位置相对的沿阶梯轴的轴向方向布置的两条长条孔,连接板横端上的两个螺栓穿孔内各装有一颗螺栓,两个螺栓穿过对应的螺栓穿孔和长条孔其另一端的螺杆上各装有螺母,通过旋紧两螺栓上的螺母使连接板的横端与横板之间夹紧固定,通过旋松两螺栓上的螺母使连接板的横端与横板之间分离并在长条孔与螺杆的限位约束下沿沿阶梯轴的轴向方向进行位移。

如图2和图4所示,所述的导向坡面是倾斜偏心顺接面,即导向坡面的大端的截面圆心或中心点位于圆柱的轴心线上,导向坡面小端的圆心或中心点位于圆柱的轴心线与阶梯轴的轴心线之间,该偏心的倾斜坡面与圆柱的过渡区构成一个球面17,能够更好的对内球道进行导向,避免损坏内球道的表面。

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