一种夹具系统及具有该夹具系统的H型钢柱钻孔机的制作方法

本发明属于钻孔设备技术领域，更具体地，涉及一种夹具系统及具有该夹具系统的h型钢柱钻孔机。

背景技术

在钢结构的各种工件中，h型钢柱为h型钢材作为基础材料制作而成。通常，h型钢由两个凸缘以及腹板构成，并且具有对于特定方向的弯曲力矩的高抗性(弯曲强度)、结构简单、易于加工、运输等特点，在建筑、铁路运输等行业中应用非常广泛。随着我国高铁规模的扩展，h型钢柱作为主要接触网支持装置，需要的数量越来越大。在制作过程中需要在h型钢材的翼板上钻孔来满足配置其他零件的需求。

现有h型钢柱夹具技术主要存在以下几方面的问题：(1)采用单向单点固定，在钻孔过程中，钻机产生的冲击力容易导致工件发生偏转，从而降低工件钻孔的精度，难以保证钻孔位置的准确性和一致性；(2)现有夹紧装置，在对工件进行夹紧后，不能对工件定位位置进行检测校核，一旦工件在夹紧过程中发生错位，会造成钻孔位置不正确，导致工件报废；(3)钻孔机在钻孔加工过程中，对工件的冲击力比较大，如未能对h型钢柱进行定位、夹紧和固定，容易导致钻孔机在钻孔机身震动强度大，工件产生晃动，钻头走刀精度低，难以保证钻孔位置的准确性和一致性。

技术实现要素：

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种夹具系统及具有该夹具系统的h型钢柱钻孔机，在对h型钢柱进行钻孔加工时，对h型钢柱进行多点定位，并同时对h型钢柱进行三个方向的夹紧固定，从而保证h型钢柱在钻机产生的冲击力下不易发生偏转，提高h型钢柱钻孔的精度，保证钻孔位置的准确性和一致性。

为了实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供一种夹具系统，包括设于滑道上的定位架，还包括定位块、垂直夹紧装置、水平夹紧装置及检测装置，所述定位块设于所述定位架的端部，用于对安放于所述滑道上待加工的h型钢柱进行定位，所述垂直夹紧装置为多根且沿所述定位架的长度方向布置，所述水平夹紧装置为多根且沿所述定位架的长度方向与所述垂直夹紧装置间隔布置，所述垂直夹紧装置和水平夹紧装置用于对定位后的所述h型钢柱进行垂直方向和水平方向实现多点夹紧固定，所述检测装置包括激光发射装置和反射装置，所述激光发射装置设于所述定位块的一侧，所述反射装置设置在所述水平夹紧装置与所述激光发射装置相对一侧，用于对所述h型钢柱进行检测，以调整所述h型钢柱的位置实现精确定位。

进一步地，所述垂直夹紧装置包括对称设置的两根垂直夹紧杆、垂直调节块及水平调节螺母，所述垂直夹紧杆上设有可供所述垂直调节块竖直移动的滑槽，所述垂直夹紧杆的下端与所述水平调节螺母固定链接，所述水平调节螺母设置在所述水平调节架的滑孔上，所述水平调节架上设有推动气缸。

进一步地，所述水平夹紧装置包括倒l形夹具及竖直调节杆，所述倒l形夹具的固定设置在所述定位架上。

进一步地，所述倒l形夹具与所述定位架采用焊接或者螺栓链接。

进一步地，所述定位块包括l形定位块和垫块，所述l形定位块设于所述垫块的下方并采用焊接或者螺栓链接。

进一步地，所述垫块的中部靠近h型钢柱方设有凹台，所述检测装置内嵌于所述凹台内。

进一步地，所述倒l形夹具面向所述检测装置的一侧均匀贴设有至少两个反射装置，所述检测装置会发射激光信号，激光信号被所述反射装置接收后将接收的激光信号传递给所述检测装置，所述检测装置对接收的信号进行处理。

进一步地，所述定位架设于所述垫块的底部，所述垫块与所述定位架固定连接，且垫块所述与所述定位架的水平高度固定不变。

按照本发明的另一个方面，提供一种具有所述的夹具系统的h型钢柱钻孔机，还包括型钢底座、设于所述型钢底座上的机身以及设于所述机身上的电气单元和钻孔装置集成，所述机身包括卧式设置的机身底部和对称设于所述机身底部两侧的侧壁，所述机身底部上设有滑道，用于安放并定位待钻孔加工的h型钢柱，并通过所述夹具系统夹紧固定，所述机身底部至少与其中一个侧壁之间设有呈三角直角坐标分布的滑轨，所述钻孔装置集成的数量与所述滑轨的数量相匹配，且设于所述滑轨上并可独立沿所述滑轨运动，所述钻孔装置集成设有多个钻头，多个所述钻头在所述电气单元驱动作用下实现对h型钢柱两侧翼板的对称和/或非对称钻孔加工。

进一步地，所述滑轨包括沿所述机身侧壁平行设置的第一滑轨和第二滑轨、沿所述机身底部设置的第三滑轨，且所述第三滑轨与所述第一滑轨和第二滑轨形成的平面垂直，从而构成呈三角直角坐标分布的滑轨。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本发明的夹具系统，通过定位块对安放于滑道上待加工的h型钢柱进行定位，并通过激光发射装置和反射装置对所述h型钢柱进行检测，以调整所述h型钢柱的位置实现精确定位，并通过沿定位架的长度方向间隔设置多根垂直夹紧装置和水平夹紧装置对定位后的h型钢柱进行垂直方向和水平方向实现多点夹紧固定，从而保证h型钢柱在钻机产生的冲击力下不易发生偏转、晃动，提高h型钢柱钻孔的精度，保证钻孔位置的准确性和一致性。

(2)本发明的夹具系统，垂直夹紧装置包括对称设置的两根垂直夹紧杆、垂直调节块及水平调节螺母，垂直夹紧杆上设有可供所述垂直调节块竖直移动的滑槽，垂直夹紧杆的下端与水平调节螺母固定链接，水平调节螺母设置在水平调节架的滑孔上，水平调节架上设有推动气缸，推动气缸推动水平调节螺母沿滑孔水平运动，从而带动垂直夹紧杆水平移动，夹紧h型钢柱的两翼板，推动气缸推动垂直调节块沿移动滑槽竖直运动，夹紧h型钢柱两翼板边缘，实现对h型钢柱的牢固夹紧。

(3)本发明的夹具系统，垂直夹紧装置和水平夹紧装置对h型钢柱h型钢柱夹紧后，检测装置会发射激光信号，激光信号被反射装置接收后将接收的激光信号传递给检测装置，检测装置对接收的信号进行处理，当传回的高度数据相差5‰时，检测装置即发出警报，并显示哪片反射装置的高度不正确、高度偏差量，通过调节气缸调节定位架的高度，使倒l形夹具的高度与垫块保持一致，从而保证h型钢柱整体水平，定位准确。

(4)本发明具有夹具系统的h钢柱钻孔机，通过滑道及设于滑道底部的夹具系统实现对待钻孔加工的h型钢柱准确定位和牢固夹紧，并通过沿机身侧壁和底部设置的三条成直角坐标分布的滑轨以及钻孔装置基座上设置与滑轨相匹配的基座滑槽，构成钻孔装置集成的运动轨道，保证钻孔位置的准确性和一致性，同时，钻孔装置集成在滑到上运动时传动稳定，晃动小，从而有效提高了钻头走刀精度高，此外，钻孔装置集成为两个，对称布置在机身底部和机身侧壁之间，两个钻孔装置集成相互独立工作时，钻孔装置集成以在h型钢柱的两侧翼板两侧对称打孔，也可以打非对称孔，同时，当需要单面打孔时，还可以只让其中一个相应的钻孔装置集成工作，从而实现钻孔装置集成适应多种形式的加工方式，避免了加工模式的局限性，且同时能从两个方向钻孔，在生产需要进行双向钻孔且每个方向钻多个孔的产品时效率很高，适合大规模生产的要求。

(5)本发明具有夹具系统的h钢柱钻孔机，第一滑轨、第二滑轨和第三滑轨的结构相似，其中第一滑轨包括滑轨底板、滑轨凸起和滑轨定位孔，滑轨底板与机身固定连接，滑轨凸起的结构尺寸小于滑轨底板的结构尺寸，且固定设置在滑轨底板上，所述滑轨凸起的一侧呈阵列状设有若干滑轨定位孔，便于对钻孔装置集成进行定位固定，进一步提高了钻孔的准确性和一致性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对本发明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结构示意图，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是本发明实施例一种夹具系统的主视图；

图2是本发明实施例一种夹具系统的俯视图；

图3是本发明实施例的垂直夹紧装置的结构示意图；

图4是本发明实施例的水平夹紧装置的结构示意图；

图5是本发明实施例一种夹具系统及具有该夹具系统的h型钢柱钻孔机结构示意图；

图6是本发明实施例一种夹具系统及具有该夹具系统的h型钢柱钻孔机的半剖三维结构示意图；

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-电气系统、2-机身、3-型钢底座、4-水箱及附属零件、5-h型钢柱、6-滑道、7-钻孔装置集成、8-夹紧系统、9-滑轨、10-接水板、11-滚珠丝杠、12-检测装置、21-机身底部纵桁、22-机身底部横梁、23-机身侧壁竖桁、24-机身侧壁纵桁、61-滚动小车、81-定位块、82-垂直夹紧装置、83-水平夹紧装置、84-定位架、811-l形定位块、812-垫块、821-垂直夹紧杆、822-垂直调节块、823-水平调节架、824-水平调节螺母、831-倒l形夹具、832-竖直调节杆、71-钻头、72-电机、73-钻孔装置基座、121-激光发射装置、122-反射装置。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图5所示，一种夹具系统包括定位块81、垂直夹紧装置82、水平夹紧装置83，定位架84、检测装置12、滑道6。定位块81设于滑道6端部上面，定位块81包括l形定位块811、垫块812，l形定位块811设于垫块812的下方并采用焊接或者螺栓链接，当l形定位块811磨损较为严重或需要更换时，即可将l形定位块811拆卸下来进行更换。垫块812的中部靠近h型钢柱方设有凹台，凹台内嵌设有检测装置12。垫块812的下面设有定位架84，垫块812与定位架84固定连接，且垫块812与定位架84的水平高度固定不变。工作时，定位块81对h型钢柱进行沿h型钢柱长度方向的定位和固定，防止h型钢柱沿h型钢柱长度方向滑动。

如图1、图3所示，垂直夹紧装置82沿滑道6的长度方向布置两个及以上，实现对h型钢柱的多点固定夹紧。垂直夹紧装置82包括对称设置的两根垂直夹紧杆821、垂直调节块822、水平调节螺母824，垂直夹紧杆821上设有可供垂直调节块822竖直移动的滑槽，垂直夹紧杆821的下端与水平调节螺母824固定链接，水平调节螺母824设置在水平调节架823的滑孔上，水平调节架823设有推动气缸。工作时，推动气缸推动水平调节螺母824沿滑孔水平运动，从而带动垂直夹紧杆821水平移动，夹紧h型钢柱的两翼板，然后推动气缸推动垂直调节块822沿移动滑槽竖直运动，夹紧h型钢柱两翼板边缘。

如图1、图4所示，水平夹紧装置83沿滑道6的长度方向布置两个及以上，实现对h型钢柱的多点支撑和定位。水平夹紧装置83包括倒l形夹具831、竖直调节杆832。倒l形夹具831的固定设置在定位架84的上面，倒l形夹具831与定位架84采用焊接或者螺栓链接，当倒l形夹具831磨损较为严重或需要更换时，即可将倒l形夹具831拆卸下来进行更换。倒l形夹具831的一端与竖直调节杆832连接，竖直调节杆832连接可带动倒l形夹具831和定位架84沿竖直方向移动。倒l形夹具831面向检测装置12的一侧均匀贴设有至少两个反射装置122，检测装置12会发射激光信号，激光信号被反射装置122接收后将接收的激光信号传递给检测装置12，检测装置12对接收的信号进行处理。

该垂直夹紧装置82和水平夹紧装置83通过支撑架与机身底部结构固定连接，用于对h型钢柱三个方向、多点夹紧，避免其钻孔加工过程中h型钢柱的晃动，保证钻孔位置的准确性和一致性，避免h型钢柱的磨损。同时，本发明的夹具系统还具有检测h型钢柱在夹紧后定位是否准确的功能，在垂直夹紧装置82和水平夹紧装置83对h型钢柱进行夹紧后，检测装置12会发射激光信号，激光信号被反射装置122接收后将接收的激光信号传递给检测装置12，检测装置12对接收的信号进行处理，当传回的高度数据相差5‰时，检测装置12即发出警报，并显示哪片反射装置的高度不正确、高度偏差多少，然后通过调节气缸来调节定位架的高度，使倒l形夹具的高度与垫块保持一致，从而保证h型钢柱整体水平，定位准确，不会因为倒l形夹具的水平高度不同而导致h型钢柱放置不稳或不能水平放置，从而影响h型钢柱加工的精度，甚至导致h型钢柱报废。

如图5、图6所示，一种具有上述夹具系统的h型钢柱钻孔机，包括电气系统1、机身2、底座3、水箱及附属零件4、h型钢柱5、滑轨9、接水板10、滚珠丝杠11以及夹具系统。电气系统1设于机身2上，机身2包括机身底部和两个对称设置的机身侧壁。其中机身底部包括若干水平布置的机身底部纵桁21以及若干与机身底部纵桁21垂直布置的机身底部横梁22，机身侧壁包括若干水平布置的机身侧壁纵桁24以及若干与机身侧壁纵桁24垂直布置的机身侧壁竖桁23。这种由机身底部纵桁、机身底部横梁、机身侧壁竖桁及机身侧壁纵桁组成的框架结构，具有较强的稳定性和结构强度，能够有效抵抗h型钢柱在钻孔过程中的震动强度，同时，还有助于减轻机身的自身重量，减少机身耗材，减低机身造价成本。机身2下面设有底座3，用于固定和支撑机身2，保证机身2的稳定性。

机身底部和机身侧壁分别设有若干条相互平行的滑轨9，机身底部和机身侧壁的滑轨9成直角分布在水平面和竖直面上，构成三角结构，具有稳定性，有着稳固、坚定、耐压的特点。钻孔装置集成7沿该滑轨9运动时以及钻孔装置集成7钻孔加工时，三角轨道支撑结构更加稳定、耐压，从而保证钻孔装置集成7对代加工的h型钢柱进行精准钻孔加工。

如图1和图2所示，机身2的中部沿机身侧壁方向还设有滑道6。由于h型钢柱采用钢质材料，重量很大，一根完整的钢材重量达到700kg以上，移动比较困难，为解决上述问题，滑道6上还设有滚动小车61，滚动小车61沿滑道6水平布置。通过滚动小车61将滑动摩擦转换为滚动摩擦，便于调整h型钢柱5的位置，实现准确定位。夹具系统沿滑道6水平布置。夹具系统包括定位块81、垂直夹紧装置82、水平夹紧装置83，定位架84、检测装置12、滑道6。定位块81包括l形定位块811、垫块812，l形定位块811设于垫块812的下方并采用焊接或者螺栓链接，当l形定位块811磨损较为严重或需要更换时，即可将l形定位块811拆卸下来进行更换。垫块812的中部靠近h型钢柱方设有凹台，凹台内嵌设有检测装置12。垫块812的下面设有定位架84，垫块812与定位架84固定连接，且垫块812与定位架84的水平高度固定不变。工作时，定位块81对h型钢柱进行沿h型钢柱长度方向的定位和固定，防止h型钢柱沿h型钢柱长度方向滑动。

如图1、图3所示，垂直夹紧装置82沿滑道6的长度方向布置两个及以上，实现对h型钢柱的多点固定夹紧。垂直夹紧装置82包括对称设置的两根垂直夹紧杆821、垂直调节块822、水平调节螺母824，垂直夹紧杆821上设有可供垂直调节块822竖直移动的滑槽，垂直夹紧杆821的下端与水平调节螺母824固定链接，水平调节螺母824设置在水平调节架823的滑孔上，水平调节架823设有推动气缸。工作时，推动气缸推动水平调节螺母824沿滑孔水平运动，从而带动垂直夹紧杆821水平移动，夹紧h型钢柱的两翼板，然后推动气缸推动垂直调节块822沿移动滑槽竖直运动，夹紧h型钢柱两翼板边缘。如图1、图4所示，水平夹紧装置83沿滑道6的长度方向布置两个及以上，实现对h型钢柱的多点支撑和定位。水平夹紧装置83包括倒l形夹具831、竖直调节杆832。倒l形夹具831的固定设置在定位架84的上面，倒l形夹具831与定位架84采用焊接或者螺栓链接，当倒l形夹具831磨损较为严重或需要更换时，即可将倒l形夹具831拆卸下来进行更换。倒l形夹具831的一端与竖直调节杆832连接，竖直调节杆832连接可带动倒l形夹具831和定位架84沿竖直方向移动。倒l形夹具831面向检测装置12的一侧均匀贴设有至少两个反射装置122，检测装置12会发射激光信号，激光信号被反射装置122接收后将接收的激光信号传递给检测装置12，检测装置12对接收的信号进行处理。

该垂直夹紧装置82和水平夹紧装置83通过支撑架与机身底部结构固定连接，用于对h型钢柱三个方向、多点夹紧，避免其钻孔加工过程中h型钢柱的晃动，保证钻孔位置的准确性和一致性，避免h型钢柱的磨损。同时，本发明的夹具系统还具有检测h型钢柱在夹紧后定位是否准确的功能，在垂直夹紧装置82和水平夹紧装置83对h型钢柱进行夹紧后，检测装置12会发射激光信号，激光信号被反射装置122接收后将接收的激光信号传递给检测装置12，检测装置12对接收的信号进行处理，当传回的高度数据相差5‰时，检测装置12即发出警报，并显示哪片反射装置的高度不正确、高度偏差多少，然后通过调节气缸来调节定位架的高度，使倒l形夹具的高度与垫块保持一致，从而保证h型钢柱整体水平，定位准确，不会因为倒l形夹具的水平高度不同而导致h型钢柱放置不稳或不能水平放置，从而影响h型钢柱加工的精度，甚至导致h型钢柱报废。

如图5、图6所示，滑道6和机身侧壁之间还设有钻孔装置集成7。钻孔装置集成7包括钻头71、电机72、钻孔装置基座73。所述钻孔装置基座73为l形结构，钻孔装置基座73的竖直面与机身侧壁平行，钻孔装置基座73的水平面与机身底部平行。所述电机72与钻头71固定安装在钻孔装置基座73上，钻头71为若干个。工作时，电机72驱动钻头71，对h型钢柱进行钻孔加工。其中，钻孔装置基座73上还设有基座滑槽，基座滑槽的数量与滑轨9的数量相同。

如图5、图6所示，钻孔装置基座73上还设有定位插销，当钻孔装置集成7运动到定位加工孔的位置时，定位插销通过滑轨定位孔913将钻孔装置集成7与滑轨9进行固定，进一步降低钻孔过程中的震动强度，保证钻孔位置的准确性和一致性，机身工作时传动稳定，机身晃动小，提高钻头走刀精度高，保证h型钢柱加工的合格率。

如图5、图6所示，机身侧壁的滑轨9之间沿滑轨方向设有滚珠丝杠11，电机驱动滚珠丝杠11转动，从而为钻孔装置集成7提供沿滑轨方向运功的动力，提高钻孔装置集成7的工作效率，保证钻孔装置集成7的稳定性。同时，钻孔装置集成7的竖直方向和水平方向上均设置有滚珠丝杠，进一步提高钻孔装置集成7的运动效率和运动精度，提高了设备钻孔的准确性。

如图5、图6所示，钻孔装置集成7的下面还设有水箱及附属零件4，用于钻孔装置集成7工作时，对h型钢柱钻孔部位进行冷却降温，避免钻孔过程中产生的高温，破坏h型钢柱的结构强度，难以保证钻孔位置的准确性和一致性，同时还会影响钻头的使用寿命。

优选的方案，钻孔装置集成7为两个，对称布置于滑道6的两侧。两个钻孔装置集成7相互独立工作时，钻孔装置集成7以在h型钢柱的两侧翼板两侧对称打孔，也可以打非对称孔，同时，当需要单面打孔时，还可以只让其中一个相应的钻孔装置集成7工作。从而实现钻孔装置集成7适应多种形式的加工方式，避免了加工模式的局限性，且同时能从两个方向钻孔，在生产需要进行双向钻孔且每个方向钻多个孔的产品时效率很高，适合大规模生产的要求。

优选的方案，钻头71的数量可根据实际加工需求而定，优选为三个，对h钢打单孔时，使用中间的钻头，对h钢打双孔时，使用上下对称设置固定间距的两个钻头，能够保证钻孔位置的准确性并延长h钢柱双向双头卧式钻孔机的综合实用寿命。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。