趾钳及相关制造方法、夹紧装置和固定装置与流程

此处公开的内容主要涉及夹具，更特别地涉及趾钳（toeclamp）的制造。

背景技术：
趾钳被用于夹持许多不同类型的工具和模具部件。典型地，趾钳具有矩形形状，由加工棒料或压制厚板金一次制造成形。

技术实现要素：
根据一种实施的趾钳包括底部表面、远离底部表面的顶部表面、在底部和顶部表面之间延伸并具有中心线的圆柱径向外端面、及在底部表面和顶部表面之间延伸并具有与圆柱径向外端面相同中心线的圆柱径向内端面。趾钳还包括沿着实质上与端面相同的中心线相交的方向在径向内端面和外端面之间径向地延伸的一对圆周面向的侧表面，以及在底部和顶部表面之间延伸并且与它们之中的至少一个相交且周向地位于一对圆周面向的侧表面之间的通道。根据一种实施的趾钳的制造方法，包括加工多个圆柱坯，每个圆柱坯包括通孔，叠放圆柱坯以周向地对齐通孔，形成具有纵向中心线的坯垛。该方法还包括沿着平行于纵向中心线的轴向方向、沿着与纵向中心线径向相交的方向、周向地在临近的通孔之间切割坯垛以产生多个基本类似于空心圆柱体扇形的趾钳。根据另一种实施的趾钳制造方法，包括车削多个圆柱坯成为车削坯，每个车削坯具有内径和外径，加工车削坯成为加工坯，每个加工坯具有多个周向间隔的通孔及对应于通孔的多个周向间隔的沉孔。该方法还包括叠放加工坯以径向地对齐内、外径并周向地对齐通孔阵列以产生出具有纵向中心线的径向和轴向对齐的坯垛。该方法进一步包括沿着平行于纵向中心线的轴向方向、沿着与纵向中心线径向相交的径向方向、在周向地位于临近沉孔之间的多个位置对坯垛切口以产生多个基本类似于圆柱环段形状的趾钳。根据另一个实施例，设置固定装置以运载径向和周向对齐的圆柱坯垛，每个坯具有内、外径和设置在内径和外径之间的多个周向间隔的通孔。固定装置包括：芯轴，延伸通过坯的内径；在芯轴上设置的第一支撑，接触坯垛的第一端部；和连接至第一支撑的多个连杆，其中连杆被等间距的周向阵列设置，延伸通过坯的通孔。固定装置还包括在芯轴上设置的第二支撑，其与多个连杆相连，以接触坯垛的的第二端部，其中连杆可拉紧至少一个支撑以在支撑之间给坯垛预加载荷。附图简要说明图1是根据本公开的示例性实施例的包括趾钳的一个趾钳夹持装置的一种目前优选形式的局部透视图；图2是根据本公开的示例性实施例的趾钳的顶部视图；图3A是图2中的趾钳沿着图2中线3A的横截面图；图3B是包括图2和图3A的趾钳的趾钳夹持装置的局部俯视图；图4是根据本公开的另一示例性实施例的趾钳的俯视图；图5是根据本公开示例性实施例的包括图2和图3A的趾钳的趾钳夹持装置的俯视图；图6是根据本公开示例性实施例的包括图4的趾钳的趾钳夹持装置的俯视图；图7是根据本公开示例性实施例的包括图2和图3A的趾钳的趾钳夹持装置的俯视图；图8是根据本公开示例性实施例的包括图4的趾钳的趾钳夹持装置的俯视图；图9是可被用于制造图2和图3A的趾钳和/或图4的趾钳的机加工坯的横截面视图；图10是图9的机加工坯的顶视图；图11是根据本公开的示例性实施例的固定装置的横截面视图；图12是沿着图11中的线12剖取的固定装置的横截面视图；图13是图11的固定装置的夹具的端部视图，示出为处于打开状态；图14A是图11固定装置的顶部端视图；图14B是图11固定装置的底部端视图；图15是根据本公开的示例性实施例的刀具的透视图；图16是图11的固定装置安装到机床的平面表面的立视图；图17是具有图11的固定装置和图15的刀具的切割操作的俯视图；图18是对应于图17的端部视图；图19是包括图15的刀具和图11的固定装置的机床设置的放大的局部透视图；图20是包括图15的刀具和图11的固定装置的机床设置的局部透视图；图21是图20的机床设置的顶部视图；图22是根据本公开的另一示例性实施例的包括图15的刀具和图11的固定装置的机床设置的放大局部透视图；图23是图22的机床设置的透视图；图24是图22的机床设置的立视图；图25是包括有根据图2的趾钳的另一趾钳夹持装置的当前优选形式的顶部视图；图26是沿着图25的线26-26剖取的、图25的趾钳夹持装置的四分之一截面立视图；及图27是图25趾钳夹持装置的局部透视图。具体实施方式参考附图的更多细节，并根据本公开的示例性实施例，在图1中，趾钳10包括新的特征，用以提供增加的夹持表面区域和/或更加均匀的夹持力，例如，在模具部件C和将被夹紧至该模具部件的模具装置G之间，如下面更加详细的描述。在所示的实施例中，多个夹具10被用于将肩挂式导承护圈组件夹紧至下模板或上模板。导承护圈组件可为在美国专利申请公开号US20011/0192206中描述和公开的组件，其全部内容通过引用结合在此。在其他的实施例中，待夹持的装置可包括导引轴承、导销、气压弹簧或任何其他合适的模具装置。根据图2和图3A，趾钳10包括本体12（图3A），本体具有第一或底部表面14、与底部表面14间隔开的第二或顶部表面16、及径向外端面18，该径向外端面为圆柱形且在底部和顶部表面14、16之间延伸，并具有纵向中心轴线或中心线。底部和/或顶部表面14、16可以是平面的。趾钳本体12还包括径向内端面20，其为圆柱形的并在底部和顶部表面14、16之间延伸，优选具有与径向外端面18相同的中心线。径向内端面20可以是阶梯的。因此，趾钳本体12还可包括径向中间表面22，其在底部和顶部表面14、16之间延伸，相对于径向内端面20径向向外并径向远离地设置，优选具有与径向外端面和径向内端面18、20相同的中心线。而且，趾钳本体12可包括在径向内端面20和中间表面22之间的轴向面向的台阶或台肩24（图3A）。参照图2，趾钳本体12进一步包括一对周向面向的侧表面26、28，沿着实质上与如端面18、20相同的中心线相交的方向在径向外端面和径向内端面18、20之间延伸。周向面向的侧表面26、28“实质上”与中心线相交，是由于在趾钳本体12的加工过程中材料的去除。例如，如在下面详细描述的那样，刀具可被用于进行纵向的和径向的切割，形成周向面向的侧面26、28。刀具沿着与如端面相同的中心线相交的平面移动（当然，考虑制造误差）。理论上，如果刀具非常得薄，周向面向的侧表面将精确地与中心线相交。但是刀具具有一定厚度（即便是EDM线、激光、水注或者其它的工艺也会使得侧表面偏移一定的距离），因而，周向面向的侧表面26、28被称为“实质上”与中心线相交。换句话说，表面26、28与中心线相交，考虑了刀具的厚度和/或相邻夹具10的相邻的对立表面26、28之间进行的切割。根据图2和图3A，趾钳本体12还包括孔或通道30，其在底部和顶部表面14、16之间延伸并与其中的至少一个表面相交，周向地位于一对周向面向的侧表面26、28之间。在一个实施例中，通道30包括在底部表面14与顶部表面16之间延伸并与底部表面14相交的通孔32和在底部表面14与顶部表面16之间延伸并与顶部表面16相交并与通孔32同轴的沉孔34。在另一个实施例中，通道30只包括在上表面和下表面之间延伸的通孔。在另一实施例中，通道30可以是螺纹的并且相应的在模具内的紧固通道可以是有沉孔的。另外，在所示的一个实施例中，在趾钳本体12内只设置了一个通道30。但是，如图4所示，其它的实施例在趾钳210的本体212内包括多个通道，例如，两个周向间隔的通道230。趾钳本体12还可包括在底部表面14的环形离隙（relief）36，如在所示实施例中示出的。在一个实施例中，如图所示，环形离隙36可为凹面38的形式，在底部表面14和凹面38之间可产生径向面向的台阶或台肩40。凹面38可延伸与径向内端面20或中间表面22相交。在其它的实施例中，环形离隙36可以为平的倾斜平面，其从底部平面14至径向中间平面或端面22、20延伸。在任何情形下，环形离隙36形成环形或半圆柱形的紧邻径向外端面18的轴向延伸突起42。突起42或其一部分可作为用于趾钳10的支点以确保趾钳10与待夹持的模具装置G之间的良好接触。根据图3B，径向内端面20的尺寸可对应于模具装置G的第一径向外表面R1，其紧邻被趾钳10夹持的模具装置G的台阶表面S。例如，径向内端面20可具有与模具装置外表面R1相同或略大的直径。如此处使用地，术语“略大的直径”包括在直径的15%之内。径向中间表面22的尺寸可对应于模具装置G的第二径向外表面R2，其也紧邻台阶表面S并轴向远离第一径向外表面R1。如图3C所表示，根据半环形状的接触图案24’夹具台肩24（图3B）接触台肩表面S（图3B），该半环形状的接触图案具有外弧22’、内弧20’及在弧20’、22’之间径向延伸的非平行的侧部26’、28’。如图5和图6所示，趾钳10、210可围绕模具装置G等间距的周向间隔开。例如，如图5所示，三个单孔趾钳10可以周向间隔120°，或四个单孔趾钳10可以周向间隔90°。另外，如图6所示，两个双孔趾钳210可周向间隔180°。单孔趾钳10可以周向延伸36°，实质上也是因为被刀具移除的材料。双孔趾钳210可以周向延伸72°，实质上也是因为被刀具移除的材料。在另一个实施例中，单孔趾钳10可以周向延伸54°至90°，以及之间所有的子范围，优选72°。还如在图7和图8中所示，趾钳10、210需要夹具10，210之间相对很小的间距，因此针对不规则的装置构造可容易地定制模具装置G的紧密构造。虽然所示的实施例包括五个双孔趾钳或十个单孔趾钳，但其它的实施例可包括更多或更少的趾钳。参照图9和图10，根据本公开的另一个示例性实施例，根据下面将进一步详细描述的新方法和固定装置，图3和图4中的趾钳10可由环形或周向连续的环或基本为圆柱形的坯110制造。通常，该方法包括机加工多个环或圆柱形坯110以包括外径和内径118、120和它们之间的通道30。例如，该方法可包括将多个圆柱形坯110从实心或空心的棒料车削成为车削坯。而且，该方法可包括机加工该车削坯成为机加工坯，每个机加工坯具有多个周向间隔开的通孔32和多个对应于通孔32的周向间隔开的沉孔34。该坯110可在数控车削中心或车铣中心被生产，该中心具有钻孔、铣削和/或镗孔工具以在高速下提供高精度和高效的材料去除。更特别地，使用双轴数控车床可以减少非切削时间。在所示的实施例中，坯110包括第一或底部表面114、远离底部表面114的第二或顶部表面116及在底部和顶部表面114、116之间延伸并具有纵向中心轴线或中心线A的外径118。底部和/或顶部表面114、116可以是平面的。坯110还包括在底部和顶部表面114、116之间延伸并具有相同中心线A的内径120。内径120可以为台阶状的。因此，坯110还可包括径向中间直径122，其在底部和顶部表面114、116之间延伸、布置在内径120的径向外侧并与其轴向间隔开，且具有相同的中心线。而且，坯110可包括在直径120、122之间的轴向面向的台阶或台肩124。坯110还包括多个在底部和顶部表面114、116之间延伸并与其中的至少一个表面相交的通道30，所述通道在周向等距地分布。在一个实施例中，通道30可包括在底部表面114和顶部表面116之间延伸并与底部表面114相交的通孔32以及在顶部表面116和底部表面114之间延伸并与顶部表面116相交的沉孔34，该沉孔与通孔32同轴。如图9所示，坯110还可包括在底部表面14的环形离隙136。在一个实施例中且如图所示，环形离隙136可为凹面138的形式，在底部表面114和凹面138之间可形成径向面向的台阶或台肩140。凹面138可延伸并与内部或中间直径120、122相交。在其它的实施例中，环形离隙136可以为截头圆锥表面的形式，从底部平面114向内部或中间直径120、122延伸。根据环坯110的径向尺寸，每个环坯110可生产出多个趾钳。趾钳的生产数量由通孔和/或沉孔的尺寸以及要夹持的装置的直径决定。在通常情形下，每个环坯可生产出十个单孔趾钳或五个双孔趾钳。根据应用情形，一个环坯可生产出足够的趾钳来夹持2至3个装置。趾钳一般成对、三个一组或四个一组使用。该法还包括在径向方向上并沿着与纵向中心线A径向相交的径向和轴向延伸的平面、在周向上在通道30之间切割坯110，以生产出多个趾钳10。坯110在相邻的通道30之间等距离的被切割。该方法还可包括沿着轴向方向切割坯110，该轴向方向与纵向中心线A平行并径向地相交。因此，趾钳10通常为楔形的、或形状类似于中空圆柱体区段或环形部段。如此处使用的，术语“通常”或“大体上”和类似术语，当用于描述圆柱体形状时，表示具有可被识别为是圆柱形状的轮廓，而不必仅仅是圆柱形的，可包括台阶表面、通道及类似结构。现在参照图11，该方法还包括在径向开槽或切割操作之前，堆叠多个机加工坯110。机加工坯110被堆叠并对齐。更特别地，坯110被堆叠以对齐其外部和内部直径118、120，并周向地对齐通道30的阵列以形成径向和周向对齐的坯垛100，其具有共同的纵向中心线。因而，坯垛100可在平行于对齐的纵向中心线的轴向方向和沿着与对齐的纵向中心线径向相交的径向方向、且在相邻的通孔之间在周向上被切割，以生产出多个大体形状类似于中空圆柱区段或环形部段的趾钳。仍然参考图11，根据本公开的另外的示例性实施例，固定装置300可用于生成机加工坯110的坯垛100。固定装置300可包括：轴或心轴302，其具有相对的第一端部304和第二端部306及具有在它们之间的中央部分308的本体，以使坯110相对于彼此径向地对齐；围绕心轴302的相对的第一端部304和第二端部306设置的夹具310、312，以轴向地限制坯垛100；和杆组件314，其设置在夹具310、312之间并围绕心轴302以使坯110相对于彼此周向地对齐。固定装置300还可包括固定连接至第一端部304的可转动手柄316，以及可转动地或固定连接至第二端部306的简单手柄318，以便于从夹具310、312移除杆组件。在其它的实施例中，所述手柄中的一者或两者都可被省略。心轴302可被可旋转地支撑在夹具310、312中以允许坯垛100被转动。心轴302可包括可具有螺纹以连接至手柄316、318的相对的第一端部304和第二端部306和本体中央部分308，该本体中央部份具有比相对的第一端部304和第二端部306的直径大的直径320。心轴302还可包括在本体中央部分308的外径320和心轴302的第二端部306的相对较小直径之间的锥形表面322，以引导坯110的内径120。包心轴的含本体中央部分308的长度可以为任何合适的尺寸，例如，以便可支持如图所示的十块坯。固定装置300的整个长度受被用于进行切割的切割机床轴或坯垛100的期望硬度所限制。杆组件314包括相对的第一坯支撑324和第二坯支撑326，它们可包括轴向终止于圆柱法兰332、334的圆柱本体328、330，所述法兰的直径大于圆柱本体328、330的直径。第一坯支撑324可包括在其圆柱本体328的自由端中的螺纹孔336阵列，该阵列对应于坯110的通道30的阵列。第二坯支撑326可包括在其圆柱本体330的自由端中的对应的通孔338阵列及在轴向相对的第二端中的对应的沉孔340阵列。杆组件314还包括多个连杆342，其可以任何合适的方式连接至支撑324、326并位于其间。例如，杆342可具有可螺纹联接到第一坯支撑324的螺纹孔336中的第一螺纹端344和可延伸进入第二坯支撑326的通孔338的第二螺纹端346。螺母348可包括延伸进入第二坯支撑326的通孔338以连接至连杆342的第二螺纹端部346的内螺纹端350和可支撑在第二坯支撑326的沉孔内的头部352。另外，连杆342在螺纹端部344、346之间可具有圆柱本体354，用于滑动装配穿过坯110的通道30。参考图13，夹具310、312可包括基座356，其具有安装表面358和包括半圆柱夹持表面359的基座表面360并具有固定的闩销362。夹具310、312还可包括：盖364，其具有包括半圆柱夹持表面365的盖表面366并具有带有可移动的闩销370的肘节杆368；以及可转动地连接盖364至基座356的铰链372。参考图11，心轴302的相对的第一端部304和第二端部306可以被放置于半圆柱夹持表面359、365中，被夹具盖364覆盖，并通过联锁的闩销362、370（图13）被夹持在基座356和盖364之间。如图14A和图14B所示，夹具310、312中的一个或两个还可包括一个或多个定位器374，其可被用于在周向位置固定坯垛100。例如，定位器374可以是弹簧加载的定位销，其可被偏压入周向等距间隔开的定位孔376内，所述定位孔可设置于支撑324、326的法兰内。定位器374可以可缩回离开支撑324、326中的其中一个定位孔376，以允许转动或周向移位支撑324、326和坯垛100，然后定位器374可被释放以接合另一个定位孔376。定位器374可被人工地致动以进行手动移位或可通过任何适合的液压或气压装置被自动地致动以进行自动移位。手动移位可使用可转动的手柄来完成，自动移位可通过线性气缸推动棘爪或棘齿机构或通过连接至固定装置300的齿轮和/或伺服机构来完成。再参考图11，坯110可以任何适合的方式装载到固定装置300。例如，连杆342可连接至第一坯支撑324，例如，其中连杆342的第一螺纹端部344被螺接入第一坯支撑324的相应的螺纹孔336内。然后，安装有连杆342的第一坯支撑324在心轴302的第一端部304上滑动，例如，直至第一坯支撑324的自由端抵接心轴308的轴向台肩309。接着，坯110的内径120可径向地对齐心轴302的第二端部306并在其上滑动，坯110的通道30可周向地对齐连杆342的相应的第二螺纹端部346并在其上滑动，直至坯110抵靠第一坯支撑324的自由端定位。因此，坯110在径向上受心轴302的约束且在周向和径向上受连杆342的约束。一旦所有的坯110被装载到心轴302和连杆342上形成坯垛100，第二坯支撑326的内径可径向地对齐心轴302的第二端部306并在其上滑动，第二坯支撑326的通孔338可周向地对齐连杆342的第二螺纹端346并在其上滑动直至第二坯支撑326的自由端抵靠坯垛100定位。然后，螺母348可被插入到第二坯支撑326的通孔和沉孔338、340内并被固定和紧固至连杆342的螺纹端部346以在支撑324、326之间预加载坯110至心轴302。螺母348可被手动加转矩，或在替换实施例中，液压连杆致动器可被用于螺母348的自动加转矩和伴随的连杆342的张紧。然后，第一夹具310可被夹持至心轴302的第一端304以在心轴本体中央部分308和夹具310之间轴向地保持第一坯支撑324，第二夹具312可被夹持至心轴302的第二端部306以在第一夹具310和第二夹具312之间轴向地保持坯垛100和支撑324，326。在支撑324、326被固定至夹具310、312后，夹具310、312可固定心轴302以防止振动。如图15所示，可转动的槽铣刀M可被用于在坯110的通道30之间周向等距地进行纵向和径向的切割（图11）。示出的刀具M包括刀具本体B和刀具插入件I，其由刀具本体B支撑并是可更换的。在其他的实施例中，刀具M可包括安装在刀轴上的高速钢锯、槽铣刀或任何其它的合适类型的刀具。待切割的坯的壁厚决定了刀具M的直径和轮轴尺寸。在另外的实施例中，任何其他适合类型的装置可被用于将坯切割或分离成为单独的趾钳，例如，电火花线放电加工（EDM线）、激光、水等。在任何情况下，刀具（或其它的装置）沿着平面移动，该平面精确地与跟端面相同的中心线相交（当然，考虑了制造误差）。参考图16，一旦被装载和被夹持，固定装置300可被安装至切削机床T以将坯垛100的坯110切削成为单个的趾钳。如多个示例中的一小部分示例，切削机床T可为传统的三轴立式车铣中心、四轴水平车铣中心或41/2或五轴立式车铣中心。由于每个坯垛100使用连杆被预加载，坯垛100具有足够的硬度横跨夹具310、312之间的大的轴向距离。在一个示例中，跨距可大约为222mm。而车铣中心的类型对坯垛的长度有影响。例如，三轴铣车可使用十个坯垛100，如图中所示。更长的轴有利于制造更多的部件。对于四轴铣床而言，较短的长度对于在竖直基石（tombstone）上的夹紧装置而言是可取的，该夹紧装置是用于车铣中心的多面可旋转固定装置。对于五轴铣床而言，夹具可被消除并且所述长度受限制以避免不期望的振动。在三轴立式车铣中心的实施例中，如图17和图18所示，一个或多个固定装置300可被安装至车铣中心的平板或铣床工作台T。主要的机加工运动是沿着X轴和Y轴，并且可使用四个分度（index）（或五个）从环坯110中的每一个切削趾钳中的十个（图17）。坯垛的相对侧面可以根据分度被切削，用于每分度两次切削。在此实施例中，刀具M可以在Z轴保持固定并且平板T可在X轴和Y轴移动。在四轴水平车铣中心的实施例中，如图19-21所示，多个固定装置300可被安装至基石T的多个侧面。在此实施例中，车铣中心的刀具M可接近每个坯垛的180°，从而至少一半的切削可使用车铣中心C轴来进行定位。主要的切削金额沿Z轴和Y轴进行。因此，固定装置300可仅需要两个分离的分度位置，分开180°，其中可以仅使用两个分度来从环坯中的每个切削出趾钳中的十个。在此实施例中，对于其中一个完整的基石在机床中运行而另一个完整的基石离线准备好装载到机床中的典型结构布置，八个固定装置可被用于填满四面基石。在41/2或五轴立式车铣中心的实施例中，如图22-24所示，单个的固定装置314’可被悬臂连接至C轴工作台。依赖于车铣中心有效的托盘装载选择，固定装置314’可以为固定的或可拆卸的。在此示例中，固定装置314’不需要包括夹具，相反可包括支撑324’、326’。在此实施例中，所有的切削可在一个周期内完成，而不必要手动分度固定装置314’，因为固定装置314’通过车铣中心的C轴自动地分度。在任何的实施例中，参考图12，在进行了所有的纵向或周向切削后，每个趾钳10通过固定装置300保持固定。更具体地说，每个趾钳10保持被连杆342加载接触在心轴本体部分308和连杆342之间。通过移走第二夹具312（图11）和/或第二支撑326’（图22），倒置固定装置300、341’的其余部分以允许趾钳10从连杆342滑落，从而卸载趾钳10。趾钳10在从固定装置脱离后可成批地被打磨去除毛刺。在另一个实施例中，还可使用具有Y轴功能的六轴车床。在其它的实施例中，趾钳可由机加工棒料、压制厚板金、粉末金属或注模单独地制造，但成本更高且可能导致低劣的材料或完整性。图25-27示出了另一当前优选形式的趾钳夹持装置。这种形式在许多方面类似于图1-8中的形式，两种形式之间的类似标号通常用于表示附图中几个视图中类似或对应的元件。因此，实施例的描述相互结合，因此实施例共同的主题描述通常不再重复。参考图25-27，趾钳夹持装置包括模具部件C，模具部件C具有通孔T和沉孔B，沉孔B与通孔T连通并具有侧壁B1和端壁B2。该装置还包括模具装置G，模具装置G支撑在通孔T内并包括靠着沉孔B的端壁B2定位的凸缘F和具有用于与趾钳10协作的台肩表面S。该装置进一步包括趾钳10，其在沉孔B的侧壁B1和模具装置G之间靠着沉孔B的端壁B2定位。沉孔不必是截头圆锥形或锥形的以利于组装，并且趾钳10贴合地装配在沉孔内，且因此该装置非常紧凑。在任何情形下，与现有技术的方法相比，本公开的趾钳可具有紧凑的设计以高效地使用材料，在将被夹持的装置的表面上均匀地分布压力，赋予被夹持的模具装置更紧凑的空间，和/或利于趾钳以用于具有合适的紧密度用在沉孔应用中和直孔加工中。尽管此处公开的本发明的形式构成了目前优选的实施例，但仍可能有许多其他的实施例。此处并未提及本发明所有可能的等同形式或衍生物。可以理解此处使用的术语仅是描述性的，而不是限制，在不脱离通过下面的权利要求限定的本发明的精神或范围的情形下可以进行多种改变。