一种平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具的制作方法

本发明涉及一种利用平动燕姿凸轮的廓形，通过上、下两个杠杆支撑点的运动传递，实时控制上、下两个杠杆的末端夹爪与燕姿凸轮末端的夹爪始终处于定心、同半径的圆上，从而夹持住圆轴类零件的自动定心夹具，属于机械制造及其自动化领域，应用于细长轴类零件的精密加工。

背景技术：

细长轴类零件是机械装备中最普遍使用的一类零件，如汽车的曲轴、纺织机、印刷机的同步轴等。细长轴类零件在车削、磨削加工中存在的最大问题是会存在很大的弯曲变形和自激振动，导致细长轴在空间高速摆动回转，这不仅会严重影响到细长轴最终的尺寸精度和形状精度，而且会引起严重的事故，造成生产者的人身伤亡。

为了控制细长轴在加工过程中产生的弯曲变形，必须在细长轴上安装定心夹具，使得细长轴始终围绕固定圆心回转。为此，人们最早发明出手动鸡心夹具，这种夹具形似公鸡，通过手动扳手来调解夹具上的三个螺栓夹持销钉的内伸长度，来夹持圆轴类零件。这种鸡心夹具曾经在细长轴类零件的加工中发挥过巨大作用，但是，这类夹具存在外形尺寸大，能夹持的轴类零件的半径可变比底，安装、拆卸工件效率低等问题，而渐渐被淘汰。

随着生产自动化水平的提高，国际上发达国家开始出现自动定心夹具，这种夹具的最大特点是能适应轴类零件的半径变化范围宽，拆装工件方便，并且可以实现自动装夹。但国外发达国家对自动定心夹具的设计技术严格封锁，依靠技术垄断，每个定心夹具对我国的售价高达二十万元以上，这种奇高的成本，使得我国机床厂家在配置机床功能部件时只能望而却步。

要振兴民族制造业，唯一可行的道路是独立自主，研发出具有自主知识产权的产品，先从机床关键基础零部件开始着手。本发明研发的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具，就属于机床关键基础零部件中的一种。本发明产品，将会在提升我国细长轴类零件的加工精度和生产效率方面发挥出巨大的效能。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对细长类零件在加工时产生的变形问题，提出一种空腔三爪同心同径联动夹具，通过气缸驱动燕姿凸轮廓形平动，控制上、下两个杠杆的末端夹爪与燕姿凸轮末端夹爪保持同步向心运动，从而实现对大尺寸范围内的轴类零件实现定心夹持。

本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具，采取气缸推动燕姿凸轮平动，通过燕姿凸轮的轮廓形状，控制上、下两个杠杆支撑端的运动规律，从而间接控制上、下两个杠杆的夹爪端与凸轮轴末端的夹爪保持同心同颈联动，以紧凑的外形结构，实现对细长轴定心夹持的目的。

图1.1和图1.2为本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具装配图和投影图。图2为本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具三维装配图。

一种平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具，三爪自动定心夹具的主体结构设置在前箱板(17)和后箱板(16)之间，前箱板(17)和后箱板(16)对称布置。主体结构包括杠杆(4)、杠杆回转轴承(3)、杠杆紧固螺钉(19)、前导向块(5)、前导向轴承(10)、导向紧固螺钉(18)、导轨(7)、拉簧挂扭(15)、拉簧(6)、燕姿凸轮轴(14)、驱动气缸(11)、气缸定位销(12)、锁紧螺母(13)依次相连。

燕姿凸轮轴(14)的顶部为一字型直导轨结构，一字型直导轨结构的两端分别连接斜弧形结构，燕姿凸轮轴(14)的底部设有凹槽；燕姿凸轮轴(14)的底部两侧通过后导向轴承(8)与导轨(7)相配合，两个导轨(7)相互平行且对称布置在前箱板(17)和后箱板(16)之间；两个杠杆(4)的中间部分分别通过两个杠杆回转轴承(3)固定在前箱板(17)和后箱板(16)的上下两端，杠杆回转轴承(3)通过杠杆紧固螺钉(19)与前箱板(17)和后箱板(16)固定；每个杠杆(4)的底部均设有支撑轴承(9)，两支撑轴承(9)与燕姿凸轮轴(14)上的两斜弧形结构相配合，每个杠杆(4)的端部均设有一个夹爪轴承(2)，夹爪轴承(2)通过轴承固定螺钉(1)与杠杆(4)连接。

每个杠杆(4)的底部内侧均设有拉簧挂扭(15)，拉簧挂扭(15)通过拉簧(6)与前导向块(5)连接，拉簧(6)通过导向紧固螺钉(18)与前导向块(5)连接；每个前导向块(5)的端部均设有前导向轴承(10)，两个前导向轴承(10)与一字型直导轨结构的上下表面相配合；

驱动气缸(11)的顶部通过锁紧螺母(13)与燕姿凸轮轴(14)的底部凹槽相接触，驱动气缸(11)的底部设有气缸定位销(12)。

一字型直导轨结构的端部设有轴承，两个杠杆(4)的端部均设有夹爪轴承(2)，轴承及两个夹爪轴承(2)组成三爪自动定心夹具的夹持结构。

杠杆(4)的前后端分别用轴承固定螺钉(1)安装上夹爪轴承(2)和支撑轴承(9)。燕姿凸轮轴(14)则分别用轴承固定螺钉(1)安装上夹爪轴承(2)和两个后导向轴承(8)。整个平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具上下对称。

附图说明

图1.1为本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具装配图。

图1.2为本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具装配投影图。

图2本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具三维装配图。

图中1、轴承固定螺钉2、安装上夹爪轴承3、杠杆回转轴承4、杠杆5、前导向块6、拉簧7、导轨8、后导向轴承9、支撑轴承10、前导向轴承11、驱动气缸12、气缸定位销13、锁紧螺母14、燕姿凸轮轴15、拉簧挂扭16、后箱板17、前箱板18、导向紧固螺钉19、杠杆紧固螺钉。

具体实施方式

依据图1.1-1.2所示，平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具装配投影图，依次将杠杆(4)、轴承固定螺钉(1)、夹爪轴承(2)、支撑轴承(9)、拉簧挂扭(15)安装到位，组成杠杆组件。依次将燕姿凸轮轴(14)、轴承固定螺钉(1)、夹爪轴承(2)、后导向轴承(8)安装到位，组成燕姿凸轮轴组件。依次将前导向块(5)、前导向轴承(10)、轴承固定螺钉(1)、拉簧挂扭(15)安装到位，组成前支撑组件。最后再依次将杠杆组件、前支撑组建、燕姿凸轮组件、前箱板(17)、杠杆回转轴承(3)、杠杆紧固螺钉(19)、导向紧固螺钉(18)、导轨(7)、拉簧(6)、驱动气缸(11)、气缸定位销(12)、锁紧螺母(13)、后箱板(16)安装到位，组成平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具。

本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具采用上下对称的结构，杠杆组件、前支撑组件、拉簧(6)、导轨(7)均在上下两处各安装一套。燕姿凸轮轴(14)后部安装有两个后导向轴承(8)，通过导轨(7)实现上下定位，前部靠前导向块(5)上安装的前导向轴承(10)支撑，从而保证了燕姿凸轮轴(14)只能在水平运动。在驱动气缸(11)的驱动下，燕姿凸轮轴(14)实现自动左右平动。燕姿凸轮轴(14)上的凸轮廓形曲线与杠杆(4)上的支撑轴承(9)紧密接触，推动杠杆围绕杠杆回转轴承(3)的轴心转动，带动杠杆(4)上的夹爪轴承(2)沿着一个固定的圆心的径向方向做伸缩运动。由于燕姿凸轮轴(14)上的凸轮廓形曲线经过严密计算，确保了杠杆(4)上的夹爪轴承(2)与燕姿凸轮轴(14)上的夹爪轴承(2)始终保持处在圆心固定、半径相同的位置，从而实现了爪卡不同半径的圆轴且保持圆轴圆心位置不变的功能。

本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具的三个夹爪均用轴承实现，可保证轴类零件在被夹持的情况下仍能轻巧的围绕轴心转动，这是轴类零件加工工艺对支撑夹具提出的必要要求。

本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具整体结构紧凑，可夹持的轴颈范围大，从3毫米到100毫米，三个夹爪在上料时可呈现最大张角，可直接从横向放入长轴零件，装卸工件方便，在卡紧时始终保持在定心同半径的位置，且在气缸的驱动下，实现自动夹持，非常适合细长轴类零件辅助支撑的需要和生产自动化的需要。整个装置具有成本低、耐用性好的特点，通过本发明提出的平动燕姿凸轮芯轴式灵巧三爪自动定心夹具，可抵御细长轴类零件在加工中产生弯曲变形和自激振动，因而可显著的提高细长轴类零件的加工精度，具有极大的普及和应用价值。