内涨式定位夹紧装置制造方法
【专利摘要】一种内涨式定位夹紧装置，包括导向套和定位装置，导向套包括套筒和法兰部，套筒内形成套孔，法兰部的中心轴线上设置有通孔，套筒与法兰部连接且套孔与通孔同轴连通，法兰部的圆周壁上间隔地设置有垂直于法兰部的中心轴线的多个销孔，多个销孔分别与通孔连通；定位装置包括旋紧螺杆、钢球和多个定位销，钢球收容在通孔内，旋紧螺杆穿设于套孔中，旋紧螺杆的旋入端伸入通孔内且抵压在钢球上，多个定位销分别穿设于多个销孔中，定位销的第一端呈楔形且设置有楔面，定位销的第一端伸入通孔内且楔面支撑钢球，旋紧螺杆在旋紧时可通过钢球推动定位销的第二端沿销孔向法兰部的外部移动以抵靠在零部件的内孔的孔壁上。
【专利说明】内涨式定位夹紧装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车零部件加工【技术领域】，尤其涉及一种可对待加工的汽车零部件进行定位的内涨式定位装置。
【背景技术】
[0002]定位夹紧装置(夹具)是机械制造过程中用来固定加工对象，并使加工对象固定于正确的位置，以接受加工或检测的装置。目前，汽车零部件(如气缸盖罩、连杆以及壳体)加工通常采用一面两销式内孔定位夹紧方式，汽车零部件专用定位夹紧装置一般采用定位销来进行定位夹紧，目前所使用的定位销多为固定式定位销对待加工的零部件进行定位夹紧，再进行切削加工。
[0003]然而，固定式定位销在实际应用中存在一些难以避免的问题:首先，因零部件放置位置倾斜或偏差，而产生固定式定位销插销定位困难的问题，零部件装夹固定的质量及效率也必然受到影响；其次，固定式定位销一般小于零部件定位内孔的直径，在定位销插销定位时，定位销可能会偏离内孔中心，存在定位不精确，进而影响产品的加工精度；再有，如果零部件定位内孔的孔径较大，则定位销直径也必须随着增大，必然会耗费更多的材料，增加定位销的生产成本。
【发明内容】
[0004]鉴于上述状况，有必要提供一种快速准确定位夹紧的内涨式定位夹紧装置。
[0005]一种内涨式定位夹紧装置，用于对待加工的零部件的内孔进行定位夹紧，所述内涨式定位夹紧装置包括导向套和定位装置，所述导向套包括套筒和法兰部，所述套筒内形成套孔，所述法兰部的中心轴线上设置有通孔，所述套筒与所述法兰部连接且所述套孔与所述通孔同轴连通，所述法兰部的圆周壁上间隔地设置有垂直于所述法兰部的中心轴线的多个销孔，所述多个销孔分别与所述通孔连通；所述定位装置包括旋紧螺杆、钢球和多个定位销，所述钢球收容在所述通孔内，所述旋紧螺杆穿设于所述套孔中，所述旋紧螺杆的旋入端伸入所述通孔内且抵压在所述钢球上，所述多个定位销分别穿设于所述多个销孔中，所述定位销的第一端呈楔形且设置有楔面，所述定位销的第一端伸入所述通孔内且所述楔面支撑所述钢球，所述旋紧螺杆在旋紧时可通过所述钢球推动所述定位销的第二端沿所述销孔向所述法兰部的外部移动以抵靠在所述零部件的内孔的孔壁上。
[0006]进一步地，所述套筒上设置有与所述旋紧螺杆的外螺纹结构配合的内螺纹结构，所述内螺纹结构设置于所述套孔内。
[0007]进一步地，所述套筒的上同轴连接有螺母，所述螺母的螺孔上设置有与所述旋紧螺杆的外螺纹结构配合的内螺纹结构，所述螺母的螺孔与所述套孔同轴连通。
[0008]进一步地，所述通孔包括同轴连通的第一通孔和第二通孔，所述第一通孔的直径大于所述第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔之间形成有台阶部，所述套筒的一端设于所述第一通孔内且与所述台阶部相抵靠，所述套筒的一端的外壁与所述第一通孔的孔壁贴合连接，所述第二通孔与所述多个销孔连通。
[0009]进一步地，所述套筒与所述法兰部为一体式结构。
[0010]进一步地，所述导向套还包括挡块，所述挡块收容于所述通孔内且位于所述销孔的底缘与所述法兰部的底面之间。
[0011]进一步地，所述定位销的第二端设置有弹簧，所述弹簧的一端与所述定位销的第二端同轴连接，所述定位销的第二端沿所述定位销的轴向开设有收容孔，所述弹簧收容在所述收容孔内，所述弹簧限位于所述零部件的内孔的孔壁与所述定位销的第二端之间。
[0012]进一步地，所述定位销和所述销孔的数量各为三个。
[0013]进一步地，所述内涨式定位夹紧装置还包括座体和螺钉，所述座体上设置有固定孔；所述法兰部上设置有平行于所述法兰部轴向的固定孔，所述固定孔和所述固定孔为多个且位置对应，所述螺栓将所述法兰部和所述座体固定连接。
[0014]一种内涨式定位夹紧系统，包括待加工的零部件，所述零部件上设有内孔，所述内涨式定位夹紧系统还包括所述的内涨式定位夹紧装置；所述定位装置处于定位夹紧状态时，所述定位销的第二端伸出所述销孔并抵靠所述内孔的孔壁；所述定位装置处于非定位夹紧状态时，所述定位销的第二端脱离所述内孔的孔壁并收缩至所述销孔内。
[0015]本发明实施例的技术方案带来的有益效果是:上述内涨式定位夹紧装置包括导向套和定位装置，内涨式定位夹紧装置的结构简单、操作方便，能够解决插销定位困难的问题，在定位销插销定位夹紧时，多个定位销同时抵触并夹紧待加工的零件的内孔，定位销不会偏离内孔中心，定位精确，产品的加工精度高。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的内涨式定位夹紧装置处于定位夹紧状态的剖视结构示意图；
[0017]图2是图1的俯视图；
[0018]图3是法兰部的剖视示意图；
[0019]图4是本发明的内涨式定位夹紧装置处于拔销状态的剖视结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0021]请参见图1至图4，本发明实施例的内涨式定位夹紧装置100包括导向套10、定位装置20、座体30、以及螺钉40。
[0022]导向套10包括套筒12、法兰部14、以及挡块16。
[0023]套筒12为中空圆柱体结构，套筒12内形成套孔122，套孔122的轴线与套筒12的中心轴线重合。套筒12上设置有内螺纹结构，该内螺纹结构用以实现套筒12与定位装置20的旋紧螺杆22的螺纹配合连接，该内螺纹结构可设置于套孔122的内部或套孔122的外部；当该内螺纹结构设置于套孔122的内部，即在套孔122的孔壁上设置有内螺纹结构、或者在套孔122内同轴固定连接有具有内螺纹结构的丝母；当该内螺纹结构设置于套孔122的外部，参见图1所示，即于套筒12的一端(即图1中套筒12的上端)同轴的固定连接有具有内螺纹结构的螺母124，螺母124的螺孔与套孔122同轴连通，该固定连接可以是焊接、铆接，在本实施例中，采用套筒12的上端同轴的固定连接有螺母124的结构。
[0024]法兰部14为具有一定厚度的中空圆柱体结构，法兰部14与套筒12同轴，法兰部14内形成通孔142，通孔142垂直法兰部14且设置于法兰部14的中心，通孔142与套筒12的套孔122同轴且连通，通孔142包括第一通孔143和位于第一通孔143下方的第二通孔144，第一通孔143与第二通孔144同轴连通，第一通孔143的直径大于第二通孔144的直径且等于套筒12的另一端(即图1中套筒12的下端)的外径。第一通孔143与第二通孔144之间形成有垂直于通孔142轴向的台阶部145，台阶部145呈圆环状。套筒12的下端设于第一通孔143内且套筒12的下端的端部与台阶部145相抵靠，套筒12的下端的外壁贴合于第一通孔143的孔壁且与第一通孔143固定连接，该固定连接可以是焊接、铆接或过盈配合。第一通孔143的高度小于套筒12的高度，套筒12的第一端凸出于法兰部14的顶端。还可以理解，法兰部14与套筒12可为一体式形成，但不限于此。法兰部14的圆周壁上设置有垂直于法兰部14的中心轴线的销孔146，即销孔146沿法兰部14的径向设置在圆周壁上，销孔146与第二通孔144连通，销孔146为多个且以法兰部14的中心为圆心均匀分布在法兰部14的圆周壁上，多个销孔146的轴线与法兰部14的中心轴线相交于同一点上，在本实施例中，销孔146为三个。法兰部14的圆周壁上还设置有固定孔148，固定孔148内设置有内螺纹结构，固定孔148的轴线平行于法兰部14的中心轴线且垂直于销孔146的轴线，即固定孔148沿平行于法兰部14的中心轴线的轴向设置在圆周壁上，固定孔148设置于相邻的两个销孔146之间且以法兰部14的中心为圆心均匀分布，在本实施例中，固定孔148的数量为三个，即每相邻的两个销孔146之间设置有一个固定孔148。固定孔148用于将法兰部14与固定座30固定连接。
[0025]挡块16呈圆柱体状，挡块16的直径等于法兰部14的第二通孔144的孔径，挡块16的厚度略小于销孔146的底缘与法兰部14的底面之间的距离。挡块16收容于第二通孔144内且位于第二通孔144的底端，挡块16的圆柱体外壁贴合于第二通孔144的孔壁且与第二通孔144可拆卸的固定连接，该可拆卸的固定连接可以过盈配合。挡块16的顶端等于或略低于销孔146的底缘，挡块16的底端等于或略高于法兰部14的底面。挡块16为可拆卸结构，用于在第二通孔144内放置定位装置20的钢球26 ;此外，挡块16还可防止限位于第二通孔144内的钢球26脱落。
[0026]套筒12、法兰部14、以及挡块16之间相互连接并于法兰部14的第二通孔144内形成收容腔18，定位装置20的钢球26收容于收容腔18内。
[0027]定位装置20包括旋紧螺杆22、定位销24、以及钢球26。
[0028]旋紧螺杆22设置有外螺纹结构，该外螺纹结构用于与套筒12的内螺纹结构相配合。具体地，在本实施例中，该外螺纹结构与套筒12的螺母124的内螺纹结构相配合。旋紧螺杆22的外螺纹结构的直径略小于套孔122的孔径，旋紧螺杆22可沿套孔122方向在套孔122内上下自由移动。旋紧螺杆22的一端(即旋入端)旋入螺母124内使得旋紧螺杆22与套筒12螺纹连接，旋紧螺杆22的旋入端继续旋转穿过套筒12的套孔122并伸入法兰部14的第二通孔144内。
[0029]定位销24为柱体结构，在本实施例中定位销24为圆柱体，但不限于此。定位销24的第一端呈楔形且设置有楔面242，楔面242斜向上设置且楔面242与定位销24的轴向形成夹角α，在本实施例中，夹角α为60°。定位销24的长度大于销孔146的长度，定位销24的直径略小于销孔146的直径，定位销24穿设于销孔146中，定位销24具有楔面242的楔形端伸入收容腔18内，定位销24的第二端为非楔形端,定位销24的非楔形端沿销孔146向法兰部14外部延伸。定位销24的数量与销孔146的数量相同且在本实施例为三个。三个定位销24的楔面242从钢球26的斜下方共同支撑钢球26。定位销24的非楔形端上设置有弹簧244，弹簧244的一端与定位销24的非楔形端同轴连接，具体地，在本实施例中，定位销24的非楔形端沿定位销24的轴向开设有收容孔246，弹簧244收容在收容孔246内，弹簧244既作为定位时定位销24定位夹紧时的锁定力，同时又作为解除定位时推动定位销24向收容腔18的方向移动的动力源。
[0030]钢球26收容于法兰部14的收容腔18内且钢球26限位于三个定位销24的楔面242与旋紧螺杆22的旋入端之间。钢球26可传动旋紧螺杆22和定位销24间的相对运动。当旋紧螺杆22旋向收容腔18方向并压向钢球26，旋紧螺杆22对钢球26的压力可分解为垂直于定位销24的楔面242的分力，该分力同时均匀的推动三个定位销24沿销孔146的轴向向法兰部14外部移动，使三个定位销24抵靠待加工的零部件200的内孔201。钢球26 一般采用高强度、耐磨损的材质制成。
[0031]请参见图1，当内涨式定位夹紧装置100定位夹紧时，利用待加工的零部件200的内孔201将零部件200套设在内涨式定位夹紧装置100外周，旋转旋紧螺杆22并使旋紧螺杆22的旋入端压向钢球26，钢球26受到的压力可分解为垂直于定位销24的楔面242的分力，该分力同时均匀的推动三个定位销24沿销孔146的轴向向法兰部14外部移动，弹簧244的自由端抵靠于内孔201的孔壁，定位销24继续移动直至抵靠于内孔201的孔壁，即定位夹紧；此时弹簧244被压缩在定位销24的收容孔246内且限位于内孔201的孔壁与定位销24的非楔形端之间，也就是说，弹簧244此时处于压缩状态并提供一预紧压缩力，定位销24在预紧压缩力的作用下可使得内涨式定位夹紧装置100更稳固地定位夹紧待加工的零部件200。请参见图4，当零部件200被加工完成，将内涨式定位夹紧装置100解除定位夹紧时，反方向旋转旋紧螺杆22并使旋紧螺杆22的旋入端向靠近套筒12的套孔122的方向收缩，弹簧244在预紧压缩力的作用下，推动定位销24沿销孔146向收容腔18的方向移动，三个定位销24的楔面242互相靠近且共同作用推动钢球26抵靠于旋紧螺杆22的旋入端并随旋紧螺杆22的旋入端的上移而上移，钢球26始终保持抵靠限位于三个定位销24的楔面242及旋紧螺杆22的旋入端之间，定位销24的非楔形端收缩至销孔146内，弹簧244脱离内孔201的孔壁且回复自由状态，此时零部件200被解锁，可将零部件200从内涨式定位夹紧装置100移走，接着可对下一个待加工的零部件200进行定位夹紧并加工。
[0032]固定座30包括凸台32和固定座本体34。
[0033]凸台32为具有一定厚度的圆柱体板状结构，凸台32的一端面(即图1中凸台32的下端面)与固定座本体34固定连接，凸台32的直径等于法兰部14的直径，凸台32上设置有固定孔322，固定孔322设置于凸台32的另一端面(即图1中凸台32的上端面)，固定孔322与法兰部14的固定孔148的数量相同、位置对应、孔径大小相同，固定孔322设置有与固定孔148的内螺纹结构相同的内螺纹结构。调整固定孔322与固定孔148使之轴线重合，将螺钉40旋入固定孔322、固定孔148中，固定孔322与固定孔148紧固于螺钉40上，即螺钉40将固定座30和法兰部14固定于一体。
[0034]固定座本体34可以矩形板状结构、圆形板状结构或L形板状结构，但不限于此，根据待加工的零部件200需要而确定。固定座本体34的宽度大于凸台32的直径，固定座本体34的一端面(即图1中固定座本体34的上端面)与凸台32的下端面固定连接，该固定连接可以是焊接、铆接或一体式形成，在本实施例中，凸台32与固定座本体34为一体式形成。固定座本体32沿固定座30的径向凸出于凸台32的外周，且固定座本体32的宽度大于待加工的零部件200的内孔201的直径。固定座本体34用于防止所述内涨式定位夹紧装置100沿待加工的零部件200的内孔201的轴向移动以及脱离内孔201。
[0035]螺钉40的外螺纹结构与固定孔322、固定孔148的内螺纹结构相适配，螺钉40的数量与固定孔322、固定孔148的数量相同为三个，螺钉40将调整后轴线互相重合的固定孔322与固定孔148固定于一体，即螺钉40将固定座30和法兰部14固定于一体。螺钉40的长度小于或等于固定孔322与固定孔148的孔深之和。
[0036]在采用一面两销同时定位零部件200时，根据定位需要，采用两个内涨式定位夹紧装置100，其中一个采用本实施例中的具有三个定位销24的内涨式定位夹紧装置100，另一个采用具有两个定位销24的内涨式定位夹紧装置100，两个内涨式定位夹紧装置100分别定位于同一零部件200的一侧的两个内孔201，该定位可克服一个内涨式定位夹紧装置100定位内孔201时，可能会出现定位销24绕内孔201轴向转动的问题，符合两销定位的原理。
[0037]本发明实施例的技术方案带来的有益效果是:上述内涨式定位夹紧装置100包括导向套10和定位装置20，内涨式定位夹紧装置100的结构简单、操作方便，能够解决插销定位困难的问题，在定位销插销定位夹紧时，多个定位销24同时抵触并夹紧待加工的零件200的内孔201，定位销24不会偏离内孔201中心，定位精确，产品的加工精度高。
[0038]在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
[0039]在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
[0040]在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0041 ] 以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种内涨式定位夹紧装置(100)，用于对待加工的零部件(200)的内孔(201)进行定位夹紧，所述内涨式定位夹紧装置(100 )包括导向套(10 )和定位装置(20 )，其特征在于:所述导向套(10)包括套筒(12)和法兰部(14)，所述套筒(12)内形成套孔(122)，所述法兰部(14)的中心轴线上设置有通孔(142)，所述套筒(12)与所述法兰部(14)连接且所述套孔(122)与所述通孔(142)同轴连通，所述法兰部(14)的圆周壁上间隔地设置有垂直于所述法兰部(14)的中心轴线的多个销孔(146)，所述多个销孔(146)分别与所述通孔(142)连通；所述定位装置(20)包括旋紧螺杆(22)、钢球(26)和多个定位销(24)，所述钢球(26)收容在所述通孔(142)内，所述旋紧螺杆(22)穿设于所述套孔(122)中，所述旋紧螺杆(22)的旋入端伸入所述通孔(142)内且抵压在所述钢球(26)上，所述多个定位销(24)分别穿设于所述多个销孔(146)中，所述定位销(24)的第一端呈楔形且设置有楔面(242)，所述定位销(24)的第一端伸入所述通孔(142)内且所述楔面(242)支撑所述钢球(26)，所述旋紧螺杆(22)在旋紧时可通过所述钢球(26)推动所述定位销(24)的第二端沿所述销孔(146)向所述法兰部(14)的外部移动以抵靠在所述零部件(200)的内孔(201)的孔壁上。
2.如权利要求1所述的内涨式定位夹紧装置(100)，其特征在于:所述套筒(12)上设置有与所述旋紧螺杆(22)的外螺纹结构配合的内螺纹结构，所述内螺纹结构设置于所述套孔(122)内。
3.如权利要求1所述的内涨式定位夹紧装置(100)，其特征在于:所述套筒(12)的上同轴连接有螺母(124)，所述螺母(124)的螺孔上设置有与所述旋紧螺杆(22)的外螺纹结构配合的内螺纹结构，所述螺母(124)的螺孔与所述套孔(122)同轴连通。
4.如权利要求1所述的内涨式定位夹紧装置(100)，其特征在于:所述通孔(142)包括同轴连通的第一通孔(143)和第二通孔(144)，所述第一通孔(143)的直径大于所述第二通孔(144)，所述第一通孔(143)与所述第二通孔(144)之间形成有台阶部(145)，所述套筒(12)的一端设于所述第一通孔(143)内且与所述台阶部(145)相抵靠，所述套筒(12)的一端的外壁与所述第一通孔(143)的孔壁贴合连接，所述第二通孔(144)与所述多个销孔(146)连通。
5.如权利要求1所述的内涨式定位夹紧装置(100)，其特征在于:所述套筒(12)与所述法兰部(14)为一体式结构。
6.如权利要求1所述的内涨式定位夹紧装置(100)，其特征在于:所述导向套(10)还包括挡块(16)，所述挡块(16)收容于所述通孔(142)内且位于所述销孔(146)的底缘与所述法兰部(14)的底面之间。
7.如权利要求1所述的内涨式定位夹紧装置(100)，其特征在于:所述定位销(24)的第二端设置有弹簧(244)，所述弹簧(244)的一端与所述定位销(24)的第二端同轴连接，所述定位销(24)的第二端沿所述定位销(24)的轴向开设有收容孔(246)，所述弹簧(244)收容在所述收容孔(246 )内，所述弹簧(244 )限位于所述零部件(200 )的内孔(201)的孔壁与所述定位销(24)的第二端之间。
8.如权利要求1所述的内涨式定位夹紧装置(100)，其特征在于:所述定位销(24)和所述销孔(146)的数量各为三个。
9.如权利要求1所述的内涨式定位夹紧装置(100)，其特征在于:所述内涨式定位夹紧装置(100 )还包括座体(30 )和螺钉(40 )，所述座体(30 )上设置有固定孔(322 );所述法兰部(14)上设置有平行于所述法兰部(14)轴向的固定孔(148)，所述固定孔(322)和所述固定孔(148)为多个且位置对应，所述螺栓(40)将所述法兰部(14)和所述座体(30)固定连接。
10.一种内涨式定位夹紧系统，包括待加工的零部件(200)，所述零部件(200)上设有内孔(201)，其特征在于:所述内涨式定位夹紧系统还包括如权利要求1至9任一项所述的内涨式定位夹紧装置(100);所述定位装置(20)处于定位夹紧状态时，所述定位销(24)的第二端伸出所述销孔(146 )并抵靠所述内孔(201)的孔壁；所述定位装置(20)处于非定位夹紧状态时，所述定位销(24)的第二端脱离所述内孔(201)的孔壁并收缩至所述销孔(146)内。
【文档编号】B25B11/00GK103786043SQ201410051140
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年2月14日 优先权日:2014年2月14日
【发明者】童向荣, 王振, 孙枫舒, 李慧军, 由毅, 吴成明, 冯擎峰 申请人:浙江吉利控股集团有限公司, 浙江吉利汽车研究院有限公司