用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台及其设计方法与流程

本发明涉及机床加工定位技术领域，尤其是涉及一种用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台及其设计方法。

背景技术

目前，现有的用于机床加工的夹具定位平台，存在结构复杂，运动传递复杂，导致定位不稳定的技术问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台，以解决现有技术中存在的定位不稳定的技术问题。

本发明提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台，包括：四轴，摆动的装设于所述四轴上的五轴悬臂，以及安装于所述五轴悬臂上的手机制件固定结构；

所述五轴悬臂包括壳体，所述壳体内设置有伺服电机和谐波减速机，所述伺服电机和所述谐波减速机传动连接，所述谐波减速机的输出轴与快速定位平台连接，所述快速定位平台包括抱闸组件和安装于所述抱闸组件远离所述谐波减速机一侧的快速定位组件，所述手机制件固定结构可拆卸安装于所述快速定位组件；

所述手机制件固定结构包括固定台，所述固定台上设置有真空吸口；

所述抱闸组件包括：抱闸套筒、抱闸环和油路系统，所述抱闸套筒套设于所述抱闸环外侧，所述抱闸套筒与所述油路系统连接，所述抱闸环包括弹性形变部，所述抱闸套筒与所述抱闸环的薄壁变形部之间形成闭合空间，所述闭合空间与所述油路系统连通，所述抱闸环套设于所述谐波减速机的输出轴上。

在上述技术方案中，进一步地，所述固定台的底部设置有向外延伸的延伸部，所述延伸部上滑动装配有夹板，所述夹板与所述固定台的侧面平行，所述夹板与所述固定台之间通过弹性件连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述夹板朝向所述固定台的一侧设置有缓冲垫。

在上述任一技术方案中，进一步地，还包括中空过线管，所述中空管线管穿设于所述谐波减速机和所述快速定位平台的中部区域，所述中空过线管内安装有气管，所述气管与所述真空吸口连通。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述固定台上设置有多个凹槽。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述快速定位组件包括定位盘、快速定位环和零点定位件，所述定位盘固定套设于所述谐波减速机的输出轴上，所述抱闸环套设于所述定位盘上，所述快速定位环安装于所述定位盘背离所述谐波减速机的一侧，所述零点定位件安装于所述快速定位环背离所述谐波减速机的一侧。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述固定台的底部设置有卡槽，所述固定台通过所述卡槽与所述零点定位件卡合连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述抱闸套筒上设置有用于套装所述抱闸环的安装孔，且所述抱闸套筒的外侧壁上设置有油路接口，所述油路系统与所述油路接口相连接。

在上述任一技术方案中，进一步地，所述抱闸环上设置有凸环和闸环，所述凸环位于所述抱闸环的一端部，所述抱闸环的另一端部位于所述安装孔内，所述凸环抵靠在所述安装孔的孔沿处；所述闸环设置在所述抱闸环的中部，并由所述抱闸环向内凹陷形成环形槽，所述环形槽的槽底为所述薄壁变形部，且所述环形槽与所述薄壁变形部形成所述闸环，所述环形槽与所述安装孔的孔壁形成所述闭合空间。

相对于现有技术，本发明所述的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台具有以下优势：

本发明所述的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台用于加工手机制件，手机制件固定于手机制件固定结构上，手机制件固定结构安装于快速定位组件上，伺服电机带动谐波减速机转动，谐波减速机带动快速定位组件转动，从而调整手机制件固定结构的角度，进而调整手机制件的位置。当角度调整完毕后，通过油路系统向抱闸套筒与抱闸环之间的闭合空间通入高压油，使得闭合空间内产生较大油压，油压使得薄壁变形部发生形变，以使得薄壁变形部向靠近谐波减速机的输出轴的方向发生形变，从而使得抱闸环抱紧谐波减速机的输出轴，阻止谐波减速机的输出轴旋转，从而达到快速定位的效果。

由于本发明提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台通过油压使得抱闸环抱紧谐波减速机的输出轴，从而避免安装于谐波减速机的输出轴上的快速定位组件的角度发生偏移，本方案动力传递结构紧凑，抱紧定位稳定，结构耐用性较强。

本发明的另一目的在于提出一种用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台的设计方法，以解决现有技术中存在定位不稳定的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台的设计方法，所述用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台包括抱闸环，所述抱闸环的设计方法包括：

步骤a，确定抱闸环所需要的最大扭矩；

t＝9550p/n，p＝f×v，v＝πr×n/30；

p是功率,单位是kw,n是转速,单位是转/分,r/min；扭矩单位为nm，转矩w，扭力f，作用半径r，f＝w/r，线速度v，单位是转/分,r/min；

步骤b，抱闸环的内径r1设计；

r1＝r+l,l＝0.005mm-0.01mm，r为抱闸环所抱死的定位盘的外径；

步骤c，抱闸环的闸环的薄壁变形部的厚度h设计；

h＝h/10，h是闸环的最大厚度；

步骤d，抱闸环的闸环的薄壁变形部的宽度为b设计；

b＝b/2；b为抱闸环的最大宽度；

步骤e，对抱闸环抱死状态最大扭矩检验。

所述用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台的设计方法设计制造出的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台与上述用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台中五轴悬臂的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台的零件爆炸图；

图4为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台的剖视图；

图5为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台中快速定位平台的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台中抱闸组件的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台中抱闸环的结构示意图一；

图8为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台中抱闸环的结构示意图二；

图9为本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台中抱闸套筒与油路系统的连接示意图。

图中：

1-四轴；

2-五轴悬臂；21-壳体；211-第一盖体；212-第二盖体；213-外壳本体；22-伺服电机；23-谐波减速机；24-中空过线管；

3-抱闸组件；31-抱闸套筒；311-油路接口；32-抱闸环；321-薄壁变形部；322-凸环；323-闸环；324-环形凹槽；325-密封圈；33-闭合空间；

4-手机制件固定结构；

5-快速定位组件；51-定位盘；52-快速定位环；53-零点定位件；

61-刹车油管；62-锁紧螺母；63-接头；64-压力调节器；

71-带轮；72-同步带。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-图9所示，本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台，包括：四轴1，摆动的装设于四轴1上的五轴悬臂2，以及安装于五轴悬臂2上的手机制件固定结构4；

五轴悬臂2包括壳体21，壳体21内设置有伺服电机22和谐波减速机23，伺服电机22和谐波减速机23传动连接，谐波减速机23的输出轴与快速定位平台连接，快速定位平台包括抱闸组件3和安装于抱闸组件3远离谐波减速机23一侧的快速定位组件5，手机制件固定结构4可拆卸安装于快速定位组件5；

手机制件固定结构4包括固定台，固定台上设置有真空吸口；

抱闸组件3包括：抱闸套筒31、抱闸环32和油路系统，抱闸套筒31套设于抱闸环32外侧，抱闸套筒31与油路系统连接，抱闸环32包括弹性形变部，抱闸套筒31与抱闸环32的薄壁变形部321之间形成闭合空间33，闭合空间33与油路系统连通，抱闸环32套设于谐波减速机23的输出轴上。

本发明实施例的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台用于加工手机制件，手机制件固定于手机制件固定结构4的固定台上，具体地，手机制件覆盖在真空吸口上，在抽真空后，固定台通过真空吸附手机制件，从而使得手机制件固定于固定台上。

手机制件固定结构4安装于快速定位组件5上，伺服电机22带动谐波减速机23转动，谐波减速机23带动快速定位组件5转动，从而调整手机制件固定结构4的角度，进而调整手机制件的位置。当角度调整完毕后，通过油路系统向抱闸套筒31与抱闸环32之间的闭合空间33通入高压油，使得闭合空间33内产生较大油压，油压使得薄壁变形部321发生形变，以使得薄壁变形部321向靠近谐波减速机23的输出轴的方向发生形变，从而使得抱闸环32抱紧谐波减速机23的输出轴，阻止谐波减速机23的输出轴旋转，从而达到快速定位的效果。

由于本发明实施例提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台通过油压使得抱闸环32抱紧谐波减速机23的输出轴，从而避免安装于谐波减速机23的输出轴上的快速定位组件5的角度发生偏移，本方案动力传递结构紧凑，抱紧定位稳定，结构耐用性较强。

为便于将手机制件固定到固定台上，一方面采用真空吸附的方式固定手机制件，另一方面，在本实施例的一种可选实施方式中，进一步地，在固定台上设置有多个限位槽，限位槽与手机制件上的凸起处相对应，当将手机制件放置到固定台上时，手机制件上的凸起处伸入限位槽，限位槽对于手机制件起到进一步的限位作用。

当手机制件为手机后盖时，固定台的外轮廓形状尺寸与手机后盖的外轮廓尺寸匹配，将手机后盖扣装到固定台上，使得手机后盖的内侧区域与固定台的外侧区域接触，手机后盖上的卡块与固定台上的限位槽卡合，从而提高手机后盖在固定台上的固定稳定性。

在固定台上设置有多个凹槽，凹槽的位置与手机后盖上待打孔区域对应，以为打孔工具预留操作空间。

为进一步提高手机制件在固定台上的固定效果，在一种可选实施方式中，固定台的底部设置有向外延伸的延伸部(图中未示出)，延伸部上滑动装配有夹板，夹板与固定台的侧面平行，夹板与固定台之间通过弹性件连接。如此设置，当将手机后盖扣装到固定台上后，手机后盖的边缘区域伸入到夹板与固定台之间的区域，由于夹板与固定台之间通过弹性件连接，因此当手机后盖伸入到夹板与固定台之间，使得夹板向远离固定台方向移动时，弹性件受力伸长，从而对于夹板施加一个拉力，使得夹板与固定台的侧面将手机后盖夹持住。

在延伸部上设置有滑轨，在夹板的底部设置有滑槽，夹板通过滑槽与滑轨连接，并可沿滑轨移动。弹性件可为弹簧、弹片、弹性绳等具有弹性的结构。

在上述技术方案中，进一步地，夹板朝向固定台的一侧设置有缓冲垫。缓冲垫可采用橡胶材质或者海绵材质制成，一方面，缓冲垫可以防止夹板划伤手机制件；另一方面，缓冲垫具有一定弹性，与手机制件之间贴合更为紧密，且摩擦力更大，从而可减轻手机制件相对固定台抖动，对于手机制件的固定效果更好。

在上述技术方案中，进一步地，油压悬臂五轴平台还包括中空过线管24，中空管线管穿设于谐波减速机23和快速定位平台的中部区域，中空过线管24内安装有气管，气管与真空吸口连通。

如图3和图4所示，伺服电机22与谐波减速机23的轴端平行，且伺服电机22与四轴1机构之间的最短距离小于谐波减速机23与四轴1机构之间的最短距离，伺服电机22的输出扭矩通过带轮71组件传递到谐波减速机23的输入轴。具体地，带轮71组件包括带轮71、同步带72和调节机构，伺服电机22的输出轴与一个带轮71相连，谐波减速机23的输入轴与另一个带轮71相连，两个带轮71之间通过同步带72传动连接，调节机构安装于同步带72上，用于调节同步带72的长度，以方便拆装带轮71组件。

伺服电机22通电后，扭矩通过带轮71组件传递到谐波减速机23的输入端的波发生器，波发生器的柔轮作出输出转动，经减速后扭矩传递到谐波减速机23的输出轴，并由谐波减速机23的输出轴传递到快速定位组件5，从而使得快速定位组件5带动手机制件转动到所需位置。

作为本发明一种优选的实施方式，快速定位组件5包括定位盘51、快速定位环52和零点定位件53，中空过线管24与定位盘51连接，定位盘51固定套设于谐波减速机23的输出轴上，抱闸环32套设于定位盘51上，也就是说，抱闸环32通过定位盘51套装于谐波减速机23上，抱闸环32抱紧定位盘51后，由于定位盘51与谐波减速机23的输出轴连接，因此可使得谐波减速机23的输出轴停止转动。快速定位环52安装于定位盘51背离谐波减速机23的一侧，零点定位件53安装于快速定位环52背离谐波减速机23的一侧。

在一种可选实施方式中，零点定位件53与快速定位环52能够滑动连接，具体地，零点定位件53与快速定位环52通过多个锁紧螺丝连接，以使零点定位件53能够在定位环内调整位移固定。通过锁紧螺丝的调整锁紧，实现零点定位件53的中心对位，以实现调整校对。零点定位件53顶部设置有凸出部，对应的，固定台的底部设置有卡槽，固定台通过卡槽与零点定位件53的凸出部卡合连接。

为便于将其他结构安装于壳体21内部，壳体21包括外壳本体213、第一盖体211和第二盖体212，第一盖体211和第二盖体212分别盖合于外壳本体213的相对的两侧，外壳本体213、第一盖体211和第二盖体212之间形成有容纳腔，伺服电机22、谐波减速机23和快速定位平台均安装于容纳腔内，快速定位平台的部分区域伸出第一盖体211。具体地，快速定位平台中的零点定位件53位于上盖上方。

在上述任一技术方案中，进一步地，抱闸套筒31上设置有用于套装抱闸环32的安装孔，且抱闸套筒31的外侧壁上设置有油路接口311，油路系统与油路接口311相连接。

抱闸环32上设置有凸环322和闸环323，凸环322位于抱闸环32的一端部，抱闸环32的另一端部位于安装孔内，凸环322抵靠在安装孔的孔沿处；闸环323设置在抱闸环32的中部，并由抱闸环32向内凹陷形成环形槽，环形槽的槽底为薄壁变形部321，且环形槽与薄壁变形部321形成闸环323，环形槽与安装孔的孔壁形成闭合空间33，闭合空间33与油路接口311连通。当油路系统向油路接口311内输送高压油时，高压油经过油路系统通入的闭合空间33里，闭合空间33内产生油压使所述薄壁变形部321向内发生形变，在高压的作用下使得抱闸环32向内收缩，以使所述抱闸环32抱紧所述定位盘51，进而快速定位。

在上述实施例的基础上，环形槽的两侧设置有环形凹槽324，环形凹槽324内设置有密封圈325。

可选地，安装孔的孔壁上设置有与密封圈325相对应的环形开槽。

在该实施方式中。通过环形凹槽324、密封圈325和环形开槽的设置，增加了闭合空间33两侧的密封性，另外，密封圈325可选择橡胶密封圈325。

在上述实施例的一个可选的实施方式中，油路系统包括刹车油管61、压力调节器64和接头63；刹车油管61通过接头63与油路接口311相连接，压力调节器64设置在刹车油管61上，用于对刹车油管61内的油压的调节。

可选地，接头63处连接有锁紧螺母62。

在该实施方式中，高压油经过刹车油管61进入至闭合空间33内，并能够通过压力调节对其内的油压进行监控调节。

在上述任一实施方式的基础上，根据不同的情况，薄壁变形部321的厚度为0.3mm-0.8mm，薄壁变形部321的宽度为5mm-15mm。

需要说明的是，抱闸环32由可变形金属材料一体成型制成。

在上述实施方式的基础上，凸环322与抱闸套筒31相螺接。

在该实施方式中，凸环322与抱闸套筒31再进行螺接，螺接操作方便简单，同时增加二者之间的连接强度。

实施例二

本发明的实施例二提供一种应用于实施例一提供的用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台的设计方案，具体地，在用于加工手机制件的油压悬臂五轴平台中，抱闸环32的设计方法包括:

步骤a，确定抱闸环32所需要的最大扭矩；

t＝9550p/n，p＝f×v，v＝πr×n/30；

p是功率,单位是kw,n是转速,单位是转/分,r/min；扭矩单位为nm，转矩w，扭力f，作用半径r，f＝w/r，线速度v，单位是转/分,r/min；

步骤b，抱闸环32的内径r1设计；

r1＝r+l,l＝0.005mm-0.01mm，r为抱闸环32所抱死的定位盘51的外径；

步骤c，抱闸环32的闸环323的薄壁变形部321的厚度h设计；

h＝h/10，h是闸环323的最大厚度；

步骤d，抱闸环32的闸环323的薄壁变形部321的宽度为b设计；

b＝b/2；b为抱闸环32的最大宽度；

步骤e，对抱闸环32抱死状态最大扭矩检验。

1.检查抱闸环32组件外观及结构，记录抱闸环32编号；

2.表面擦拭干净，装上2个o型圈，将2个螺丝锁进抱闸套筒31的2个油口，涂上润滑油并装上抱闸环32；螺丝打上密封胶，把套筒和抱闸环32锁上；

3.进行排空并做油压测试确保抱闸组件3不漏油；

4.将抱闸环32安装于定位盘51上；

5.将扭矩测试块锁在定位盘51上，把螺丝锁紧；

6.先空转几圈，测试未加载压力油时定位盘51转动所需的最大扭矩；

7.将油管的另一锁头锁在增压器接头63上，调整气压为0.4mpa，油压为4.5mpa；加载压力油测试正向转动定位盘51所需的最大扭矩；加载压力油测试反向转动定位盘51所需的最大扭矩；

8.更换抱闸环32，重复上述步骤1-7。

测试结果如下表所示：

计算得到抱闸环32所需要的最大扭矩为50nm，由上述的测试表格的结果表明加压之后无论是正转还是反转，抱闸环32提供的抱死扭矩都远远大于50nm。

设计确定闸环323的内径r1＝150mm+(0.005mm～0.01mm)，薄壁变形部32121的厚为0.3mm-0.8mm，薄壁变形部321的宽度为b为5mm-15mm。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。