一种用于制孔工具的自动化钻模夹具的制作方法

本发明涉及装配制孔加工技术领域，具体涉及一种用于制孔工具的自动化钻模夹具。

背景技术：

为满足高端交通装备高效、高精度制孔要求，并满足难加工材料钛合金、铝合金、碳纤维复合材料及其叠层材料的制孔需求，为解决大型制孔设备在某些方面使用不便、效率不高或者开敞不良装配空间区域制孔的问题，目前主要采用制孔工具进行孔的加工。当使用制孔工具进行孔加工时，需要配合一种方便、快捷的自动化钻模夹具，才可实现切削工具的灵活定位，同时实现工具相对于被加工件的多自由度安装使用。

美国专利《handtoolformakingholesine.g.fibre-reinforcedcomposites,bymeansofanorbitallymovingcutter》(申请号：pct/se94/00085)，公开了一种制孔的手动工具。该专利的不足之处是：该手动工具定位靠手动，严重影响孔的位置精度，加工过程中需手持，不能提供太大的刚度，影响孔的同轴度和表面质量。

中国专利《一种便携式螺旋铣孔装置及加工方法》(申请号：201310105521.9)，中国专利《便携式电动螺旋轨迹制孔装置》(申请号：201320822144.6)，分别公开了一种便携式螺旋铣孔装置及加工方法和一种便携式电动螺旋轨迹制孔装置；一种便携式螺旋铣孔装置通过固定套连接在钻模板上，进行制孔加工；一种便携式电动螺旋轨迹制孔装置在加工过程中也是通过钻模板和固定支架固定其与被加工件的位置关系。

但以上两个专利存在同样的问题，即对固定套或固定支架的具体实现形式、原理和连接方法未做具体的说明和描述，也未指出该固定套或固定支架和钻模板的连接方式。

技术实现要素：

为了能够有效解决现有制孔工具与被加工件不能快速定位的问题，本发明提供了一种用于制孔工具的自动化钻模夹具。

本发明的技术方案是：

一种用于制孔工具的自动化钻模夹具，包括上夹具体和下夹具体，所述上夹具体包括第一空心轴、第二空心轴、密封壳体、活塞和钢珠；所述下夹具体包括钻套、上模板和下模板。

所述第一空心轴外圆面固定连接密封壳体，所述密封壳体侧壁设置进气口和排气口。

所述第一空心轴轴向串接第二空心轴，所述第二空心轴侧壁沿周向均匀设置钢珠安装孔，所述钢珠镶嵌在钢珠安装孔内。所述第二空心轴和密封壳体之间设置活塞，所述活塞置于密封壳体内，所述活塞的活塞杆端部设有斜面。所述第二空心轴内部套设定位套，所述第二空心轴和所述定位套之间设置用于插入钻套的环腔。

所述钻套外圆设有与钢珠相适配的环形定位槽，所述钢珠能够压入所述环形定位槽内。

所述钻套固定连接上模板，所述上模板通过导向杆连接下模板，所述下模板中心设有通孔。所述钻套与下模板之间形成用于放置被加工件的空间。

进一步地，为了使废屑更易排除，防止废屑划伤被加工件，所述自动化钻模夹具还包括真空排屑管，所述真空排屑管入口与第一空心轴相连通，出口用于连接废屑收集系统。

进一步地，为了有效的防止钢珠向第二空心轴内部滑落，所述钢珠安装孔为孔口向外张开的锥孔。

进一步地，为了缓冲效果更好，所述第一空心轴的下端面设置第一限位垫，所述活塞的下端面设置第二限位垫。

进一步地，为了防止第二空心轴通过钢珠轴向定位后，围绕钻套转动，所述第二空心轴的下端面开设卡槽，所述上模板上端面设有与所述卡槽相适配的卡块。

进一步的，为了加工更方便，所述第一空心轴和密封壳体通过连接杆固定连接。

进一步地，为了导向更准确，所述上模板导向孔内设置导向套。

进一步的，为了结构更简单，加工更方便，所述第一空心轴和第二空心轴通过螺钉固定连接。

本发明相比现有技术的有益效果是：

1、本发明的自动化钻模夹具只需对通入压缩空气的进出口进行转换即可使活塞驱动钢珠进入或脱出环形定位槽，实现夹具方便、快捷地与被加工件钻模夹紧和松开的动作，从而使制孔工具与被加工件灵活定位，不受加工空间和加工区域的限制，极大扩展制孔工具在装配领域的使用。

2、本发明使制孔工具与被加工件刚性连接，防止操作人员手持制孔工具加工过程产生的误差，提高制孔工具的加工精度，同时减小操作人员的工作强度。

3、钢珠安装孔为孔口向外张开的锥孔，可以有效防止钢珠向第二空心轴内部滑落。

4、第一空心轴下端面及活塞下端面均设置限位垫，活塞缓冲效果更好。

5、上模板上端面的卡块可插入第二空心轴下端面的卡槽内，防止第二空心轴通过钢珠轴向定位后，围绕钻套环形定位槽转动。

6、第一空心轴和密封壳体通过连接杆固定连接，加工更方便。

7、上模板导向孔内设置导向套，导向更加准确。

附图说明

图1是本发明一个实施例上夹具体与下夹具体完全脱开后的结构示意图；

图2是该实施例上夹具体与下夹具体锁紧后的结构示意图；

图3是该实施例上夹具体与下夹具体松开后的结构示意图；

图4是该实施例中的钢珠安装示意图；

图5是该实施例中的卡块和卡槽连接示意图。

图中附图标记为：1-第一空心轴，2-第二空心轴，201-钢珠安装孔，202-卡槽，3-密封壳体，301-进气口，302-排气口，4-活塞，401-斜面，5-钢珠，6-钻套，601-环形定位槽，7-上模板，701-卡块，8-下模板，9-定位套，10-导向杆，11-真空排屑管，12-第一限位垫，13-第二限位垫，14-连接杆，15-导向套，16-真空管连接孔，17-锁紧腔，18-松开腔，19-被加工件。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。

参照图1、图2、图3和图4，该自动化钻模夹具包括上夹具体和下夹具体，上夹具体包括第一空心轴1、第二空心轴2、密封壳体3、活塞4、钢珠5；下夹具体包括钻套6、上模板7和下模板8。

第一空心轴1上端面设置螺纹孔，用于连接制孔工具。第一空心轴1侧壁开设真空管连接孔16，真空排屑管11入口插入真空管连接孔16内，出口用于连接废屑收集系统。第一空心轴1外圆套设密封壳体3，通过连接杆14固定连接，防止密封壳体3滑落，连接杆14两端分别焊接在第一空心轴1和密封壳体3的外圆上；第一空心轴1和密封壳体3还可以通过螺纹连接。第一空心轴1轴向固定连接第二空心轴2，第二空心轴2和密封壳体3之间套设活塞4。第一空心轴1、第二空心轴2和密封壳体3之间形成活塞腔，活塞4的活塞头将活塞腔分隔为锁紧腔17和松开腔18。密封壳体3侧壁设置进气口301和排气口302。进气口301连通锁紧腔17，排气口302连通松开腔18。锁紧腔17和松开腔18均通过“o”型圈密封。第一空心轴1的下端面或活塞4的上端面设置第一限位垫12，活塞4的下端面或密封壳体3上设置第二限位垫13，用于活塞4的限位和缓冲。

第二空心轴2侧壁沿周向均匀布置钢珠安装孔201。钢珠5镶嵌在钢珠安装孔201内，钢珠安装孔201为孔口向外张开的锥孔。锥孔小端小于钢珠5的直径，防止钢珠5向内滑落；钢珠安装孔201外部由斜面401定位，防止钢珠5向外掉落，钢珠可沿第二空心轴2的侧壁径向移动。

第二空心轴2内腔连接定位套9，第二空心轴2内部设置内连接盘，定位套9外部设置外连接盘，内连接盘和外连接盘通过螺栓紧固，使第二空心轴2和定位套9之间形成环腔，此环腔用于插入钻套6。

钻套6外形为上小下大的台阶轴，上模板7穿过钻套6小端外圆后坐在钻套6大端端面上，并与钻套6固定连接。上模板7的连接孔内设置导向套15，导向套15与上模板7过盈配合，保证导向套15不会滑落。导向杆10依次穿过上模板7和导向套15后连接下模板8，下模板8中心设有通孔。被加工件19压紧在钻套6与下模板8之间。钻套6上部外圆面设有与钢珠5相适配的环形定位槽601，钢珠5能够压入环形定位槽601内。

参照图5，第二空心轴2的下端面开设一个卡槽202，上模板7上端面设有卡块701，卡块701可插入卡槽202中，防止第二空心轴2绕钻套6转动。

参照图1、图2和图3，该自动化钻模夹具的工作过程如下：

1、将被加工件19置于钻套6与下模板8之间，并调整被加工件19至最佳位置。

2、将上夹具体安装在制孔工具上。

3、上夹具体随制孔工具向下移动，将第二空心轴2端部的卡槽202与上模板7上端面的卡块701对齐。

4、将钻套6插入第二空心轴2和定位套9的环腔内，进气口301通气，压缩空气通过进气口301进入锁紧腔17内，压缩空气驱动活塞4下行，当活塞4到达下极限位置时，设置在活塞4上的第二限位垫13与密封壳体3先接触，此时第二限位垫13对活塞4进行缓冲，防止活塞4与密封壳体3发生碰撞。活塞4下行压紧钢珠5，迫使钢珠5径向移动，进入钻套6的环形定位槽601内，同时第二空心轴2被活塞4压紧，钻套6与第二空心轴2之间处于轴向锁紧状态，此时被加工件19被压紧在钻套6与下模板8之间。

5、与此同时，第二空心轴2端部的卡槽(202)插入上模板7上端面的卡块701内，防止第二空心轴2转动。

6、制孔工具开始工作，钻头依次穿过第一空心轴1、第二空心轴2、导向套9和钻套6的内孔后，加工被压紧在钻套6与下模板8之间的被加工件19，产生的铁屑经过第一空心轴1侧壁上真空排屑管11进入废屑收集系统，防止废屑划伤被加工件19。

7、钻孔完成后，排气口302进气，压缩空气通过排气口302进入松开腔18内，压缩空气驱动活塞4上行，当活塞4到达上极限位置时，与第一限位垫12先接触，此时第一限位垫12对活塞4进行缓冲，防止活塞4与第一空心轴1发生碰撞。由于活塞4上行，活塞内表面不再压紧钢珠5，钢珠5只靠斜面401定位，钢珠5在无压力的情况下可在第二空心轴2侧壁内径向移动，从而退出钻套6的环形定位槽601，钢珠5和钻套6之间处于脱开状态。

8、将上夹具体向上提起，第二空心轴2快速从钻套6内完全脱出，上夹具体与下夹具体脱开。

9、卸下被加工件19。

10、将上夹具体从制孔工具上卸下。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围。