一种泛用翻转夹具的制作方法

本发明涉及一种泛用翻转夹具机构，可用于机床内对工件进行夹紧翻转以完成工件正反面的加工。

背景技术：

机床加工产品的形式通常为先加工工件的一面，之后再次装夹加工另一面，即加工完成一个工件常需要多次装夹。这样的加工方式效率较低，且每个面都要装夹一次，容易导致工件夹伤且产生定位误差。在目前的生产竞争环境下，越来越多的单位开始重视加工工序的集中化。

翻转夹具机构在机床工件加工领域中具有广泛的用途。它可以高精度地平移、翻转工件，免去了对工件的翻转和重新装夹，避免了人为重新装夹产生的误差、提高了加工精度和生产效率。

在先技术（李树军等专利，申请号：201210288496.8，申请日2012年10月“一种基于工件定位的自动翻转装置”）中通过旋转气缸、联轴器带动动力轴旋转，从而带动翻转框及其内部夹紧的工件旋转。该装置虽实现了对工件的180°翻转，但是在翻转过程中翻转框可能撞到刀具，且无法适用于需要真空吸盘装夹的薄壁工件等特殊情况，泛用性不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对加工工序集中化的需求，设计一种结构简单可靠、自动化程度较高、提高加工效率和加工精度的翻转夹具。

本发明提出的气泛用翻转夹具，包括机床17\直线运动部分、翻转部分、升降部分和夹紧部分，其中：

夹紧部分由电磁锁4和夹紧螺栓7组成；

机床17上设有机床工作台16，机床工作台上设有真空吸盘母吸盘13；

直线运动部分由第一直线气缸19、终端位置限制器18、中间位置限制器20和旋转气缸滑台21组成，第一直线气缸19两端通过构件固定于机床17上，直线气缸19下方设有第二导轨，第一直线气缸19一侧设有终端位置限制器18，其他任意一位置设有中间位置限制器20，旋转气缸滑台21位于第二导轨上，且能在其上方来回移动，第一直线气缸19连接旋转气缸滑台21，驱动旋转气缸滑台21能在第二导轨上来回移动；终端限位装置18及中间限位装置20起到了限制旋转气缸滑台21在直线方向运动的作用，使得旋转气缸2在第一直线气缸19的导轨上有两个工作位置；所述这两个工作位置则对应于机床工作台16上的两个真空吸盘母吸盘13的位置；

翻转部分由液压缓冲器1、旋转气缸2、翻转框导轨3、翻转框5、吸附有工件的真空吸盘子吸盘6及固定环8组成，液压缓冲器1位于旋转气缸２的两侧，通过液压缓冲器1调节旋转气缸2，使其行程不断接近180°；旋转气缸２一侧通过螺栓连接并安装于旋转气缸滑台21上，翻转框导轨3通过螺栓固定到旋转气缸２上，旋转气缸2带动翻转框导轨3进行旋转，翻转框导轨3与翻转框5通过电磁锁4相固定，从而实现整个翻转部分的180°回转；使用时，吸附有工件的真空吸盘子吸盘6通过夹紧螺栓７固定到翻转框5上；

升降部分由丝杆升降机9、丝杆升降机滑台10、电机11、第一导轨15和第二直线气缸组成，第一导轨15固定于机床17上，丝杆升降机滑台10位于第一导轨15上，且能在其上来回移动，丝杆升降机9固定于丝杆升降机滑台10上，丝杆升降机9通过固定环8连接翻转框导轨３，电机11通过电机安装法兰12固定于比杆升降机滑台10一侧，电机11连接丝杆升降机9，用于驱动丝杆升降机9进行升降，丝杆升降机9通过固定环8将整个翻转部分进行升降；升降时电磁锁4通电断开，翻转框导轨3与翻转框5之间通过翻转框导轨产生滑动；所述第一导轨15上设有第二直线气缸，第二直线气缸连接丝杆升降机滑台10，丝杆升降机滑台10由第二直线气缸带动，在第一导轨15上作直线运动。

本发明中，所述旋转气缸2、电磁锁4、电机11、第一直线气缸和第二直线气缸分别通过数据通信接口连接运动控制系统，所述运动控制系统连接PC机。

本发明进行工件平移、升降、翻转的基本过程如下：

1.需要真空吸盘装夹的薄壁工件：

2.可以直接装夹的常规工件：

本发明中，真空吸盘母吸盘座14是为了调节真空吸盘母吸盘13的高度而做。可以根据实际情况进行调整或取消。

本发明采用了单边直线气缸19驱动进行直线运动的方式。根据实际需求亦可采用双边直线气缸驱动的方式，实现更平滑的直线移动。

本发明采用了在装置一侧通过电机11驱动丝杆升降机9进行翻转夹具升降的方式。根据实际需求亦可采用两侧丝杆升降机进行升降。考虑到机床内冷却液飞溅，电机11驱动的丝杆升降机9也可替换为电动丝杆以实现整套翻转夹具的防水性能或者使用气缸顶升来提升装置的一体性。

本发明中，翻转框5装夹的是真空吸盘子吸盘6。使用真空吸盘是为了方便装夹薄壁零件。在实际使用中，若需要加工一般厚度零件的正反面，则无需安装本发明中使用到的真空吸盘子吸盘6，母吸盘13。

本发明的技术优点：

1.本发明中，使用气缸进行翻转和直线运动。气缸结构简单、扭矩推力较相近体积的电机更大且控制容易。相比电机还有防水的优点。在构造相同性能设备的情况下，成本更低。

2.本发明中，既可以装夹常规工件，也可以通过真空吸盘装夹薄壁零件，使得其适用于多种工件的加工，使用更为灵活。

3.本发明中，翻转夹具装置可以对被装夹工件进行平移、提升、翻转、降低四种操作，可以根据机床内部的不同空间进行相应的布置。相比在先翻转夹具，灵活性、泛用性更强。

4.本发明中，直线气缸有两个工作位置，分别通过中间限位装置20和终端限位装置18来限制旋转气缸滑台21在导轨上的位置。这样的设计不需要直线气缸反馈位置信息，操作、控制及修改工作位置更简便。

5.本发明中，旋转气缸结构紧凑，安装空间要求小，摆动角度可调，具有模块化结构。对于机床改造有限的工件，可以有效地提升空间利用率。此外，与直线气缸类似，旋转气缸转动角度固定，无需进行反馈、转角控制。

附图说明

图1为本发明直线气缸驱动的直线运动部分和旋转气缸驱动的旋转气缸部分组合的总体结构图。

图2为本发明电机驱动的丝杆升降机部分的总体结构图。

图3为本发明翻转、夹紧部分的总体结构图。

图4为本发明即一种泛用翻转夹具安装在机床工作台上的总体结构图。

图中标号：1为液压缓冲器，2为旋转气缸，3为翻转框导轨，4为电磁锁，5为翻转框，6为真空吸盘子吸盘，7为夹紧螺栓，8为固定环，9为丝杆升降机，10为丝杆升降机滑台，11为电机，12为电机安装法兰，13为真空吸盘母吸盘，14为真空吸盘,15为第一导轨，16为机床工作台，17为机床，18为终端限位装置，19为第一直线气缸，20为中间限位装置，21为旋转气缸滑台。

具体实施方式

下面通过各附图对本发明一种泛用翻转装置作进一步的详述，但是本发明专利保护范围不限于此。

实施例1：

请参阅图1-图4所示，图1为本发明一种泛用翻转装置的直线驱动部分与翻转驱动部分的结构图，图2为本发明用于升降翻转框的升降部分结构图，图3为本发明在机床工作台上安装后的总体结构图。

参见图1，图1为翻转夹具的直线驱动部分和旋转驱动部分。首先调节旋转气缸2两侧的液压缓冲器1，使得旋转气缸２的行程不断接近180°，从而避免翻转框５下落时工件与真空吸盘母吸盘13或机床工作台16碰撞撞伤。旋转气缸２调整完后，将旋转气缸２与旋转气缸滑台21通过螺栓进行连接，并将装有旋转气缸２的旋转气缸滑台21固定在第一直线气缸19的导轨上。根据机床工作台16上两个真空吸盘母吸盘13的位置，选定第一直线气缸19上中间限位装置20和终端限位装置18的位置。选定完后，通过螺栓将中间限位装置20和终端限位装置18安装到第一直线气缸19上。

参见图2，图2为翻转夹具的升降部分用于丝杆升降机9。将电机11安装到电机法兰12上，并将固定环8通过螺栓固定到丝杆升降机9上。由于丝杆升降机9要跟随第二直线气缸作直线运动，因此在机床上安装导轨15，将丝杆升降机滑台10安装在导轨15上。在直线气缸19带动夹具整体到达工位后，丝杆升降机9通过电机11，控制夹具翻转框5进行升降。

参见图3，图3为翻转夹具的翻转部分。首先将工件/真空吸盘子吸盘安装入翻转框5内，通过夹紧螺栓7进行夹紧。其次将翻转框5装入固定环8内，翻转框导轨3通过螺栓固定到旋转气缸2上。二者之间通过连接处的导轨可以进行直线方向的相对移动，而第一导轨15移动也可以通过电磁锁4进行锁死以达到固定并减小夹具及工件的弹性形变的目的。在实际工作过程中，旋转气缸2带动翻转框导轨3进行180°行程的旋转，从而带动翻转框5以及装夹的工件/真空吸盘子吸盘进行旋转。而当需要进行夹具的升降时，丝杆升降机9带动固定环8升/降，从而带动翻转框5及其内部工件进行升降。在升降时，仅有丝杆升降机9，翻转框5及其内部工件6进行了升降，翻转框导轨3不动。升降同时，翻转框导轨3与翻转框5通过T型导轨，在产生相对位移时不脱开。

参见图4，图4为一种泛用翻转夹具的总体结构图。翻转夹具的直线驱动部分、旋转驱动部分和升降部分都安装在导轨上。导轨则依据机床内部空间进行固定，安装。

综合图1-图4，本实施例的具体工作过程为：装夹工件到真空吸盘子吸盘6，通过丝杆升降机9提升一定高度，夹具通过直线气缸19平移至第一个工作点（对应于第一块真空吸盘母吸盘13），丝杆升降机9控制夹具整体下降直到接触该真空吸盘母吸盘13，真空吸盘母吸盘13固定真空吸盘子吸盘6，机床刀具对工件进行加工，丝杆升降机9控制夹具整体上升，夹具通过直线气缸19平移至初始非工作位置，旋转气缸2带动翻转框5和工件进行180°翻转，夹具通过直线气缸19平移至第二个工作点（对应于第二块真空吸盘母吸盘13），丝杆升降机9控制夹具整体下降直到接触真空吸盘母吸盘13，真空吸盘母吸盘13固定真空吸盘子吸盘6，机床刀具对工件进行加工，丝杆升降机9控制夹具整体上升，夹具通过直线气缸19平移至初始非工作位置，旋转气缸2带动翻转框5和工件进行180°翻转，松开夹紧螺栓，取下真空吸盘子吸盘6，完成一次加工流程。