一种精确定位角度的专用夹具装置的制作方法

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种用于铣床和三轴数控加工中心铣削曲面精确定位角度的专用夹具装置。

背景技术：

随着航空、航天、军工、汽车和医疗器械等行业的飞速发展，各种各样形状的模具的应用也越来越广泛，尤其曲面加工更为突出。这就对“刀轴控制”（刀具的倾角控制）提出了更高的要求。由于刀轴倾角策略灵活，直接影响到加工路径。因此，它起着很重要的作用。虽然五轴加工中心已经较好实现了刀轴控制，但使用五轴加工中心的加工成本较高。而对于铣床甚至三轴数控加工中心由于尚未有方便调节并定位工件倾角的夹具，因此还无法加工具有一定倾角（刀具相对工件倾斜）的工件曲面。

技术实现要素：

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种操作简便、定位精度高、适用于铣床或三轴数控加工中心并降低加工成本的精确定位角度的专用夹具装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种精确定位角度的专用夹具装置，包括水平设置的底板，底板左侧前后对应设置有两根立柱，两根立柱之间水平转动连接有上转轴和下转轴，上转轴上固定连接有位于底板正上方的框架，下转轴上同轴固定设置有主动小齿轮、度量盘和转盘，转盘的偏心处固定设置有与下转轴平行的手柄，上转轴上同轴固定设有与主动小齿轮啮合的从动大齿轮，底板左侧设置有与度量盘对应卡接的定位锁紧机构；

底板上沿前后方向间隔设置有两根立杆，两根立杆的上端分别支撑在框架的前侧和后侧的底部，此时框架处于水平状态；

框架上铺设有安装板，安装板与底板之间设置有滑动调节式支撑机构，安装板上开设有整体呈矩形的滑槽，滑槽的横截面呈倒t型结构，滑槽内滑动设置有向上伸出安装板的至少四根紧固螺栓，安装板上设置有呈矩形的安装框，安装框的上侧边沿设置有一圈限位压板，安装框左侧和右侧分别设有圆柱销孔，限位压板下表面设置有v型定位块，v型定位块的尖端向下设置，安装框的后侧螺纹连接有顶丝，紧固螺栓上端穿过限位压板后通过紧固螺母将安装框压紧定位在安装板上。

定位锁紧机构包括平行于度量盘的固定板，固定板下边沿固定设在底板上，固定板下侧部转动连接有与固定板平行的转杆，固定板上部开设有前后通透的弧形孔，弧形孔的中心与转杆的回转中心重合，转杆上设置有穿过弧形孔并与固定板紧固连接的锁紧螺栓，转杆上端沿转杆长度方向开设有导槽，导槽内滑动设置有伸缩块，伸缩块底部与导槽底部之间设置有第一弹簧，转杆上部开设有与度量盘相对的导向长孔，导向长孔内侧与导槽连通，伸缩块上固定连接有与下转轴平行的套管，套管内同轴向插设有顶杆，套管内中部设置有限位块，顶杆内端通过第二弹簧与限位块顶压配合，度量盘圆周表面围绕度量盘回转中心圆形阵列设置有360个定位孔，顶杆朝向刻度盘的一端为尖锐结构，尖锐结构对应插设在定位孔内。

滑动调节式支撑机构包括前后对称设置的前活动支撑件和后活动支撑件；前活动支撑件包括滑块、下支撑套、上支撑套、支撑杆和支撑管，框架前侧沿左右方向开设有一条滑轨，滑块通过燕尾结构滑动连接在滑轨上，上支撑套上端铰接在滑块上，下支撑套下端铰接在底板上，支撑杆上端螺纹连接在上支撑套内，支撑杆下端插入并螺纹连接在支撑管上端内部，支撑杆上端部的螺纹旋向与支撑杆下端部的螺纹旋向相反，支撑杆上设有转动扳手，支撑管下端插设在下支撑套内，滑块上螺纹连接有与滑轨顶压配合的定位螺栓。

采用上述技术方案，底板安装在铣床或三轴加工中心的工作台上，工件放置在安装框内的安装板上，使工件的顶部与v型定位块的尖端接触，形成工件的面与v型定位块的线接触，安装框左侧和右侧的圆柱销孔内分别安装上圆柱销，拧动安装框后端的顶丝，顶丝顶紧工件，最后拧紧紧固螺母，使限位压板压紧工件，这样就可对工件进行精密夹紧定位。当工件要到达所需要的倾角时，由于从动大齿轮同轴固定连接在上转轴，框架左侧与上转轴固定连接，安装板设置在框架上，可以预先定好主动小齿轮与从动大齿轮的直径比（比如1:6），可根据齿轮啮合定理，计算出小齿轮需要旋转的角度，先按压顶杆克服第二弹簧的弹力，使顶杆的尖锐结构脱离度量盘上的某一定位孔，再旋转手柄，驱动度量盘转动；当安装板与底板之间的夹角达到理论计算的角度时，停止转动，松开锁紧螺栓，转动转杆，并克服第一弹簧的弹力使伸缩块沿转杆的长度方向移动，即顶杆沿转杆的长度方向移动，这样就可使顶杆的尖锐结构对应插入到一个合适的定位孔内，再把锁紧螺栓拧紧，然后将定位螺栓松开，沿滑轨移动滑块到合适位置，拧紧定位螺栓使滑块定位到滑轨上，然后将支撑杆上端螺纹连接到上支撑套内，手持转动扳手驱动支撑杆转动，由于支撑杆上端部的螺纹旋向与支撑杆下端部的螺纹旋向相反，这样可使分别与支撑杆上端和下端均螺纹连接的上支撑套和支撑管沿支撑杆的轴向相背移动，支撑杆和支撑管将框架支撑牢靠后（使工件的载荷落到支撑杆和支撑管上）停止驱动转动扳手。

另外，紧固螺栓可以沿安装板上的滑槽移动，更换不同大小的安装框以夹持不同大小形状的工件。

本发明采用的度量盘上设置360个定位孔，相邻定位孔之间的夹角为1°，并且在相邻两个定位孔之间还标注有角度刻度，并通过第一弹簧、第二弹簧的伸缩来调整顶杆的位置以适合顶杆的尖锐结构对应插入到定位孔内，从而提高定位精度。

在框架和安装板处于水平时，将支撑杆和支撑管去掉，由两根立杆对框架进行支撑，此时顶杆端部的尖锐结构插入到对应的定位孔内。

综上所述，本发明设计简单合理、结构紧凑，能更好的满足铣床或三轴加工中心的“刀轴控制”的操作使用，具有定位角度精度高，同时操作方便的优势。

附图说明

图1是本发明去掉安装框、支撑杆和支撑管后的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的左视图；

图4是本发明具有安装框、支撑杆和支撑管时的结构示意图；

图5是本发明中度量盘的平面示意图；

图6是图3中定位锁紧机构的发大图；

图7是图6的右视图；

图8是图4是安装框的放大图。

具体实施方式

如图1-图8所示，本发明的一种精确定位角度的专用夹具装置，包括水平设置的底板1，底板1左侧前后对应设置有两根立柱2，两根立柱2之间水平转动连接有上转轴3和下转轴4，上转轴3上固定连接有位于底板1正上方的框架5，下转轴4上同轴固定设置有主动小齿轮6、度量盘7和转盘8，转盘8的偏心处固定设置有与下转轴4平行的手柄41，上转轴3上同轴固定设有与主动小齿轮6啮合的从动大齿轮9，底板1左侧设置有与度量盘7对应卡接的定位锁紧机构10。

底板1上沿前后方向间隔设置有两根立杆11，两根立杆11的上端分别支撑在框架5的前侧和后侧的底部，此时框架5处于水平状态；

框架5上铺设有安装板12，安装板12与底板1之间设置有滑动调节式支撑机构，安装板12上开设有整体呈矩形的滑槽13，滑槽13的横截面呈倒t型结构，滑槽13内滑动设置有向上伸出安装板12的至少四根紧固螺栓14，安装板12上设置有呈矩形的安装框15，安装框15的上侧边沿设置有一圈限位压板19，安装框15左侧和右侧分别设有圆柱销孔16，限位压板19的下表面设置有v型定位块17，v型定位块17的尖端向下设置，安装框15的后侧螺纹连接有顶丝18，紧固螺栓14上端穿过限位压板19后通过紧固螺母40将安装框15压紧定位在安装板12上。

定位锁紧机构10包括平行于度量盘7的固定板20，固定板20下边沿固定设在底板1上，固定板20下侧部转动连接有与固定板20平行的转杆21，固定板20上部开设有前后通透的弧形孔22，弧形孔22的中心与转杆21的回转中心重合，转杆21上设置有穿过弧形孔22并与固定板20紧固连接的锁紧螺栓23，转杆21上端沿转杆21长度方向开设有导槽，导槽内滑动设置有伸缩块24，伸缩块24底部与导槽底部之间设置有第一弹簧25，转杆21上部开设有与度量盘7相对的导向长孔26，导向长孔26内侧与导槽连通，伸缩块24上固定连接有与下转轴4平行的套管27，套管27内同轴向插设有顶杆28，套管27内中部设置有限位块29，顶杆28内端通过第二弹簧30与限位块29顶压配合，度量盘7圆周表面围绕度量盘7回转中心圆形阵列设置有360个定位孔31，顶杆28朝向刻度盘的一端为尖锐结构32，尖锐结构32对应插设在定位孔31内。

滑动调节式支撑机构包括前后对称设置的前活动支撑件和后活动支撑件；前活动支撑件包括滑块33、下支撑套34、上支撑套35、支撑杆36和支撑管37，框架5前侧沿左右方向开设有一条滑轨38，滑块33通过燕尾结构滑动连接在滑轨38上，上支撑套35上端铰接在滑块33上，下支撑套34下端铰接在底板1上，支撑杆36上端螺纹连接在上支撑套35内，支撑杆36下端插入并螺纹连接在支撑管37上端内部，支撑杆36上端部的螺纹旋向与支撑杆36下端部的螺纹旋向相反，支撑杆36上设有转动扳手，支撑管37下端插设在下支撑套34内，滑块33上螺纹连接有与滑轨38顶压配合的定位螺栓39。

底板1安装在铣床或三轴加工中心的工作台上，工件放置在安装框15内的安装板12上，使工件的顶部与v型定位块17的尖端接触，形成工件的面与v型定位块17的线接触，安装框15左侧和右侧的圆柱销孔16内分别安装上圆柱销，拧动安装框15后端的顶丝18，顶丝18顶紧工件，最后拧紧紧固螺母40，使限位压板19压紧工件，对工件进行精密夹紧定位。当工件要到达所需要的倾角时，由于从动大齿轮9同轴固定连接在上转轴3，框架5左侧与上转轴3固定连接，安装板12设置在框架5上，可以预先定好主动小齿轮6与从动大齿轮9的直径比（比如1:6），可根据齿轮啮合定理，计算出小齿轮需要旋转的角度，先按压顶杆28克服第二弹簧30的弹力，使顶杆28的尖锐结构32脱离度量盘7上的某一定位孔31，再旋转手柄41，驱动度量盘7转动；当安装板12与底板1之间的夹角达到理论计算的角度时，停止转动，松开锁紧螺栓23，转动转杆21，并克服第一弹簧25的弹力使伸缩块24沿转杆21的长度方向移动，即顶杆28沿转杆21的长度方向移动，这样就可使顶杆28的尖锐结构对应插入到一个合适的定位孔31内，再把锁紧螺栓23拧紧，然后将定位螺栓39松开，沿滑轨38移动滑块33到合适位置，拧紧定位螺栓39使滑块33定位到滑轨38上，然后将支撑杆36上端螺纹连接到上支撑套35内，手持转动扳手驱动支撑杆36转动，由于支撑杆36上端部的螺纹旋向与支撑杆36下端部的螺纹旋向相反，这样可使分别与支撑杆36上端和下端均螺纹连接的上支撑套35和支撑管37沿支撑杆36的轴向相背移动，支撑杆36和支撑管37将框架5支撑牢靠后（使工件的载荷落到支撑杆36和支撑管37上）停止驱动转动扳手。

另外，紧固螺栓14可以沿安装板12上的滑槽13移动，更换不同大小的安装框15以夹持不同大小形状的工件。

本发明采用的度量盘7上设置360个定位孔31，相邻定位孔31之间的夹角为1°，并且在相邻两个定位孔31之间还标注有角度刻度，并通过第一弹簧25、第二弹簧30的伸缩来调整顶杆28的位置以适合顶杆28的尖锐结构32对应插入到定位孔31内，从而提高定位精度。

在框架和安装板12处于水平时，将支撑杆36和支撑管37去掉，由两根立杆11对框架进行支撑，此时顶杆28端部的尖锐结构32插入到对应的定位孔31内。

本实施例并非对本发明的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。