一种随形调整工装的制作方法

本发明涉及一种工装夹具技术设备领域，特别涉及对不易夹持加工的工件进行装夹加工的一种随形调整工装。

背景技术：

随着科学技术的进步，在机械加工中所面对的工件形状越来越复杂，很多工件外形难以夹持固定，而不便于机械加工；尤其具有3D曲面的工件、薄壁工件、微小工件，传统技术中都是采用仿形夹具，由工程师根据产品形状设计，并采用数控机床进行加工出工件仿形的夹具，用于夹持工件加工，或者是不得已选用高成本加工工艺。

现有技术中，形状复杂工件的机械加工存在的缺陷是：工件夹持难度大、工装夹具制造成本高、设计加工效率低、周期长、投入人力、物力、时间比较大；从而造成机械加工成本高。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种随形调整工装，针对现有技术中的不足，利用顶针受压自动伸缩原理进行工件外型仿形，采用冰冻固定工件，速度快，很大程度缩短工装夹具设计制造周期与成本，提高设备的有效使用率；克服传统加工方法制作仿形工装设计复杂、制作周期长、加工成本高，异型件、薄壁件、微小零件不易夹持加工的缺陷；提供一种成本低、效率高、结构简单、通用性强，使用方便的随形调整工装。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种随形调整工装，包括主箱体、分隔板、上舱室、下舱室、上舱冷却管、下舱冷却管、冷冻液、制冷剂、浮动顶针、针头、针节、针柄、顶针孔、顶针弹簧、弹簧槽、针底孔、实例工件、加工面、异形面，其特征在于：

所述主箱体为上开口的矩形体，所述主箱体内水平密封固定设置有分隔板，所述分隔板将主箱体分隔为上舱室和下舱室；所述上舱室为上口开放式设置，所述分隔板上垂直方向设置有多个相互平行的顶针孔，所述分隔板上表面上穿行于顶针孔之间设置有开放式的冷却槽，所述冷却槽内设置有上舱冷却管，所述上舱冷却管与分隔板表面平齐配置；所述下舱室为密闭形，所述下舱室上盖与分隔板紧密相接，所述上盖上垂直方向设置有多个与顶针孔一一相对的圆形的弹簧槽，所述弹簧槽底部设置有针底孔；所述上盖的表面上穿行于弹簧槽之间设置有开放式的冷却槽，所述冷却槽内设置有下舱冷却管，所述下舱冷却管与上盖表面平齐配置；所述弹簧槽内装配有顶针弹簧，所述顶针孔、针底孔内装配有浮动顶针，所述浮动顶针包括针头、针节和针柄；所述针头穿入于顶针孔内；所述针节外径大于顶针孔，并与针底孔匹配设置，所述针节卡住顶针弹簧，所述针柄穿入于针底孔内，并与下舱室相通；所述上舱室内和下舱室内填加有冷冻液，所述上舱冷却管和下舱冷却管内设置有制冷剂；所述浮动顶针上设置有实例工件，所述实例工件的异形面与浮动顶针相互随形连接，所述实例工件的加工面向上方配置。

所述分隔板采用隔热材料制造。

所述浮动顶针采用矩形阵列或者圆形阵列排布，所述浮动顶针与主箱体平齐设置。

所述冷冻液采用水，所述制冷剂采用冷空气、冷水或者液氮；所述冷冻液解冻采用热空气、热水或者电热传导方式。

所述上舱冷却管至少设置一层，所述下舱冷却管至少设置一层。

所述浮动顶针在实例工件重量和顶针弹簧作用下伸缩移动，随形调整适应实例工件的异形面，并通过多个浮动顶针支撑实例工件。

所述上舱室内的冷冻液在上舱冷却管内的制冷剂作用下，冷冻固持实例工件和浮动顶针的针头；所述下舱室内的冷冻液在下舱冷却管内的制冷剂作用下，冷冻固持下舱室内的浮动顶针的针柄和顶针弹簧；所述上舱冷却管或者下舱冷却管内的制冷剂温度升高后，分别对上舱室或者下舱室进行解冻。

本发明的工作原理为：所述随形调整工装，其分隔板将主体箱分成上下两个舱室，每个舱室惯满冷冻液---水，每个舱室分别通上、下舱冷却管控制冷冻固持或者解冻松持；浮动顶针贯穿两个舱室，顶针弹簧使浮动顶针在上下舱室内伸缩变位；利用浮动顶针的伸缩，以达到与不同形状、高度、大小、质量的实例工件异形表面进行贴合、支撑；不同形状工件与针头接触时，浮动顶针根据工件的外形收缩，下舱冷却管通制冷剂，如冷气，使下舱室的冷冻液结冰，固定针柄的位置；此时，所有收缩的浮动顶针将会在上舱室的针顶端构成一个与工件外型相符的凹凸型腔，对所贴合支撑的工件外型进行包裹、支撑，以此达到浮动顶针仿型，其主要特征是在顶针收缩仿形后，下舱室冷冻液结冰固定针柄位置；上舱室的针头已在上舱室与工件构成一个与工件外型相符的凹凸型腔，把工件放置于顶头端的凹凸仿型型腔位置，上舱冷却管通冷气，上舱冷冻液结冰，固定针头与工件的贴合位置，固定针头顶端的凹凸型腔及冷冻液所包裹工件的位置；其特征是采用制冷液体结冰来固定工件，对工件进行夹持；工件在机床上加工完成后，在上舱冷却管通暖气或电热传导，使上舱冷结液溶化，工件拿出，重新加装放下一个同类工件；其特征是通过暖气或电热传导使固定夹持工件的结冰液体(水)迅速溶化，释放所夹持工件，以完成工件的拆装，以此提高生产效率；通过下舱冷却管通入暖气或电热传导，使下舱冷冻液迅速溶化，此时即可换装下一个不同类形、不同外形、不同大小、不同高度、不同质量的工件，重复对工件进行定型固持，完成另外一个工件的外型凹凸仿形型腔，释放因结冰所固定的浮动顶针下方的顶针弹簧，恢复弹簧的弹性作用力，以完成不同类型、外形、大小、高度、质量的工件的快速更换与夹持；满足工件夹持工装的通用性、高效性和稳定性要求。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：利用顶针受压自动伸缩原理进行工件外型仿形，采用冰冻固定工件，速度快，很大程度缩短工装夹具设计制造周期与成本，提高设备的有效使用率；采用随形调整工装，可以快速装夹复杂形状的工件，新产品仿形固定快速，缩短产品生产周期，降低生产成本；随形调整工装设计结构简单、使用方便，稳定性、机动灵活性高，通用性强，对于传统的加工夹持方法进行了变革，提高了效率，在降低成本的同时也为机械工行业人员提供了更多方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例所公开的一种随形调整工装俯视图示意图；

图2为本发明实施例所公开的一种随形调整工装AA向剖面示意图；

图3为本发明实施例所公开的一种随形调整工装轴侧图示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.主箱体 2.分隔板 3.上舱室 4.下舱室

5.上舱冷却管 6.下舱冷却管 7.冷冻液 8.制冷剂

9.浮动顶针 10.针头 11.针节 12.针柄

13.顶针孔 14.顶针弹簧 15.弹簧槽 16.针底孔

17.实例工件 18.加工面 19.异形面

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据图1、图2和图3，本发明提供了一种随形调整工装，包括主箱体1、分隔板2、上舱室3、下舱室4、上舱冷却管5、下舱冷却管6、冷冻液7、制冷剂8、浮动顶针9、针头10、针节11、针柄12、顶针孔13、顶针弹簧14、弹簧槽15、针底孔16、实例工件17、加工面18、异形面19。

所述主箱体1为上开口的矩形体，所述主箱体1内水平密封固定设置有分隔板2，所述分隔板2将主箱体1分隔为上舱室3和下舱室4；所述上舱室3为上口开放式设置，所述分隔板2上垂直方向设置有多个相互平行的顶针孔13，所述分隔板2上表面上穿行于顶针孔13之间设置有开放式的冷却槽，所述冷却槽内设置有上舱冷却管5，所述上舱冷却管5与分隔板2表面平齐配置；所述下舱室4为密闭形，所述下舱室4上盖与分隔板2紧密相接，所述上盖上垂直方向设置有多个与顶针孔13一一相对的圆形的弹簧槽15，所述弹簧槽15底部设置有针底孔16；所述上盖的表面上穿行于弹簧槽15之间设置有开放式的冷却槽，所述冷却槽内设置有下舱冷却管6，所述下舱冷却管6与上盖表面平齐配置；所述弹簧槽15内装配有顶针弹簧14，所述顶针孔13、针底孔16内装配有浮动顶针9，所述浮动顶针9包括针头10、针节11和针柄12；所述针头10穿入于顶针孔13内；所述针节11外径大于顶针孔13，并与针底孔16匹配设置，所述针节11卡住顶针弹簧14，所述针柄12穿入于针底孔16内，并与下舱室4相通；所述上舱室3内和下舱室4内填加有冷冻液7，所述上舱冷却管5和下舱冷却管6内设置有制冷剂8；所述浮动顶针9上设置有实例工件17，所述实例工件17的异形面19与浮动顶针9相互随形连接，所述实例工件17的加工面18向上方配置。

所述分隔板2采用隔热材料制造。

所述浮动顶针9采用矩形阵列或者圆形阵列排布，所述浮动顶针9与主箱体1平齐设置。

所述冷冻液7采用水，所述制冷剂8采用冷空气、冷水或者液氮；所述冷冻液解冻采用热空气、热水或者电热传导方式。

所述上舱冷却管5至少设置一层，所述下舱冷却管6至少设置一层。

所述浮动顶针9在实例工件17重量和顶针弹簧14作用下伸缩移动，随形调整适应实例工件17的异形面19，并通过多个浮动顶针9支撑实例工件17。

所述上舱室3内的冷冻液7在上舱冷却管5内的制冷剂8作用下，冷冻固持实例工件17和浮动顶针9的针头10；所述下舱室4内的冷冻液7在下舱冷却管6内的制冷剂8作用下，冷冻固持下舱室4内的浮动顶针9的针柄12和顶针弹簧14；所述上舱冷却管5或者下舱冷却管6内的制冷剂8温度升高后，分别对上舱室3或者下舱室4进行解冻。

本发明的具体实施操作步骤是：随形调整工装主箱体1是一个矩形两舱室框体，主箱体1由分隔板2分成上舱室3与下舱室4两个舱室，在分隔板2与下舱室4上盖之间设置有多排阵列式浮动顶针9，所述浮动顶针9贯穿上下两个舱室，浮动顶针9的针节11下方由顶针弹簧14弹性顶出，浮动顶针9受到来自工件重量或者外部施加的压力可以进行自由伸缩；上下两个舱室内灌入冷冻液7--水，并通过上下舱冷却管(5、6)快速冷却，能使冷冻液7水快速结冰，浮动顶针9底部的针柄12连带顶针弹簧14被冻结，从而浮动顶针9位置被固定，上舱室3针头10与工件贴合接触，形成与工件的仿形形状；所述随形调整工装与数控铣床、普通炮塔铣床、磨床等进行配合，对工件进行快速夹持加工。

所述随形调整工装固定于数控机床工作台面上，所加工工件放置于随形调整工装上舱室3浮动顶针9顶端，对工件施加压力并对工件进行校正，工件受压，工件与阵列浮动顶针9顶端接处，针头10受到压力，顶针底部的顶针弹簧14(或弹性机构)缩回；此时对随形调整工装下舱室4冷冻液7(水)进行快速结冰，浮动顶针9被冻结固持；随形变化的浮动顶针9顶端形成工件的凹凸仿形形状；此时，在对随形调整工装上舱室3进行快速结冰，工件也被上舱室3冷冻液7(水)结冰而被固定；进一步的，通过机床对工件进行加工，加工完成后，随形调整工装上舱室3冰进行快速解冻，工件被释放，随形调整工装下舱室4仍处于冻结状态，浮动顶针9处于固定状态，浮动顶针9顶端仍是工件凹凸仿形形状，拿出工件，放入下一个相同的工件，随形调整工装上舱室3再次冻结，固定工件，机床进行加工，如此循环来实现批量产品加工；当有换新产品加工时，对上舱室3与下舱室4同时进行解冻，浮动顶针9释放在弹性力作用下顶出，更换新的工件，对上舱室3顶针进行接触下压，当阵列浮动顶针9针头10形成工件的凹凸仿形形状后，随形调整工装下舱室4冷冻液7(水)冻结，如此循环，快速进行新工件的换装。

通过上述具体实施例，本发明的有益效果是：利用顶针受压自动伸缩原理进行工件外型仿形，采用冰冻固定工件，速度快，很大程度缩短工装夹具设计制造周期与成本，提高设备的有效使用率；采用随形调整工装，可以快速装夹复杂形状的工件，新产品仿形固定快速，缩短产品生产周期，降低生产成本；随形调整工装设计结构简单、使用方便，稳定性、机动灵活性高，通用性强，对于传统的加工夹持方法进行了变革，提高了效率，在降低成本的同时也为机械工行业人员提供了更多方便。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。