一种多角度螺栓球配合平面铣削夹具的制作方法

本发明涉及一种平面铣削夹具，具体是一种针对螺栓球工件进行铣面、钻孔等机械加工的多角度螺栓球配合平面铣削夹具，属于机械工艺装备技术领域。

背景技术：

螺栓球网架结构为现代工程领域应用极为广泛的轻型钢桁架结构，而螺栓球是这种结构中最为重要的节点构件，由于其需要与各个方向的杆件形成连接，因此需先在螺栓球的表面加工出多种不同角度的平面，用于与其它杆件形成配合，然后在平面中心加工螺纹孔，用于与杆件形成螺纹连接。对螺栓球工件进行机械加工时通常是将已加工过基准孔的工件通过固定安装在如卧式铣床或立式铣床工作台面上的分度头夹紧后进行不同分度角度的铣削定位平面的加工。由于实际设计结构的复杂性，如图4所示，多孔螺栓球工件上各铣削定位平面之间的空间角度往往变化较大、且铣削定位平面数量多，这就使螺栓球工件的加工定位工装非常复杂，而分度头只能在一个方向上进行旋转，因此无法实现多孔螺栓球工件在普通铣床上的一次装夹的定点加工，进而造成每次在普通铣床上装夹工件进行加工前均需进行找正，从而减低了加工效率、无法实现快速批量化生产；而且每次找正均存在人为的加工误差，人为因素对加工精度的影响较大；若采用加工中心等专用加工设备进行加工，虽然可以通过加工中心主轴的角度变化实现加工，但一方面仍需适当的夹具进行装夹、另一方面加工成本较高。

技术实现要素：

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种多角度螺栓球配合平面铣削夹具，可应用于普通立式铣床，结构简单、分度准确、易于操作，可大大降低多孔螺栓球工件各种角度平面铣削加工的分度和定位难度，提高在普通铣床上加工多孔螺栓球的效率。

本多角度螺栓球配合平面铣削夹具包括支撑底板、工件支撑立板和工件装夹装置；

所述的支撑底板是平板结构，所述的工件支撑立板是立板结构，支撑底板的一端与工件支撑立板的一端铰接安装连接、且铰接安装位置设有工件支撑立板角度控制机构和工件支撑立板角度定位锁紧机构；工件支撑立板角度控制机构设置在支撑底板与工件支撑立板之间；工件支撑立板角度定位锁紧机构配合设置在支撑底板和工件支撑立板上；

所述的工件装夹装置安装在工件支撑立板上，工件装夹装置包括装夹本体、工件锁紧机构、工件旋转角度控制机构和工件旋转角度定位机构；装夹本体垂直于工件支撑立板设置；工件锁紧机构同轴安装在装夹本体上；工件旋转角度控制机构设置在装夹本体与工件支撑立板之间；工件旋转角度定位机构配合设置在装夹本体和工件支撑立板上。

作为本发明工件旋转角度控制机构和工件旋转角度定位机构的一种实施方式，装夹本体是包括前大径段和后小径段的阶梯轴结构，工件旋转角度控制机构是设置在装夹本体的前大径段的外表面上的、沿其轴向方向设置的多个沿轴向均布设置的角度定位槽，装夹本体的后小径段的外表面上设有外螺纹结构；工件支撑立板上对应阶梯轴结构的装夹本体设有包括前大孔段和后小孔段的阶梯孔结构、且工件支撑立板的前大孔段和后小孔段的内径尺寸分别与装夹本体的前大径段和后小径段的外径尺寸配合，装夹本体的后小孔段穿过工件支撑立板的后小孔段后通过与后小孔段配合的锁紧螺母固定安装；工件支撑立板上对应前大孔段的位置设有沿前大孔段径向方向设置的螺纹通孔，工件旋转角度定位机构是设置在螺纹通孔内的角度定位螺钉。

作为本发明工件锁紧机构的一种实施方式，工件锁紧机构是贯穿装夹本体的、与螺栓球工件的基准螺纹孔配合的锁紧螺栓结构。

作为本发明的进一步改进方案，螺栓球工件基准螺纹孔后端的基准圆形平面上设有沿基准圆形平面直径方向对称设置的两个定位孔，装夹本体的前端面上对应两个定位孔的位置设有与定位孔尺寸配合的两个定位柱，螺栓球工件的基准圆形平面通过定位孔套接在装夹本体的定位柱上、并贴合连接在装夹本体的前端面上。

作为本发明工件支撑立板角度控制机构的一种实施方式，工件支撑立板角度控制机构是设置在支撑底板或工件支撑立板铰接位置上的指针和配合设置在工件支撑立板或支撑底板铰接位置上的刻度盘。

作为本发明工件支撑立板角度定位锁紧机构的一种实施方式，工件支撑立板角度定位锁紧机构是配合同轴设置在铰接轴上的锁紧螺栓和锁紧螺母结构。

与现有技术相比，本多角度螺栓球配合平面铣削夹具由于支撑底板的一端与工件支撑立板的一端铰接安装连接、且铰接安装位置设有工件支撑立板角度控制机构和工件支撑立板角度定位锁紧机构，因此通过操作工件支撑立板角度控制机构和工件支撑立板角度定位锁紧机构可以实现工件支撑立板沿其铰接轴旋转、并可在设定角度范围内进行角度定位，进而可以实现对在前后方向上的其他螺纹孔的加工；由于工件装夹装置包括工件旋转角度控制机构和工件旋转角度定位机构，因此可以通过工件旋转角度控制机构和工件旋转角度定位机构对装夹本体进行沿其轴心线旋转的角度定位控制、进而实现对沿基准螺纹孔为中心的周向方向的其他螺纹孔的加工；结构简单、分度准确、易于操作，可应用于普通立式铣床，可大大降低多孔螺栓球工件各种角度平面铣削加工的分度和定位难度，提高在普通机床上加工多孔螺栓球的效率。

附图说明

图1是本发明的三维结构示意图；

图2是本发明左后方向视角的爆炸视图；

图3是本发明左前方向视角的爆炸视图；

图4是已完成加工的螺栓球工件的三维结构示意图。

图中：1、支撑底板，2、工件支撑立板，21、工件支撑立板角度控制机构，22、工件支撑立板角度定位锁紧机构，3、工件装夹装置，31、装夹本体，32、工件锁紧机构，33、工件旋转角度控制机构，34、工件旋转角度定位机构，4、螺栓球工件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明(以下以螺栓球工件4安装在装夹本体31上的方向为前方进行描述)。

如图1至图3所示，本多角度螺栓球配合平面铣削夹具包括支撑底板1、工件支撑立板2和工件装夹装置3。

所述的支撑底板1是平板结构，所述的工件支撑立板2是立板结构，支撑底板1的一端与工件支撑立板2的一端铰接安装连接、且铰接安装位置设有工件支撑立板角度控制机构21和工件支撑立板角度定位锁紧机构22；工件支撑立板角度控制机构21设置在支撑底板1与工件支撑立板2之间，工件支撑立板角度控制机构21可以是设置在支撑底板1或工件支撑立板2铰接位置上的指针和配合设置在工件支撑立板2或支撑底板1铰接位置上的刻度盘、也可以是设置在支撑底板1或工件支撑立板2铰接位置上的定角度棘轮和配合设置在工件支撑立板2或支撑底板1铰接位置上的角度定位棘爪；工件支撑立板角度定位锁紧机构22配合设置在支撑底板1和工件支撑立板2上，工件支撑立板角度定位锁紧机构22可以是配合同轴设置在铰接轴上的锁紧螺栓和锁紧螺母结构、也可以是沿径向方向配合设置在铰接轴上的定位锁销和定位孔结构。通过操作工件支撑立板角度控制机构21和工件支撑立板角度定位锁紧机构22可以实现工件支撑立板2沿其铰接轴旋转、并可在设定角度范围内进行角度定位。

所述的工件装夹装置3安装在工件支撑立板2上，工件装夹装置3包括装夹本体31、工件锁紧机构32、工件旋转角度控制机构33和工件旋转角度定位机构34；装夹本体31垂直于工件支撑立板2设置；工件锁紧机构32同轴安装在装夹本体31上，工件锁紧机构32可以是与螺栓球工件4的基准螺栓孔连接的分度头结构、也可以是锁紧螺栓结构；工件旋转角度控制机构33设置在装夹本体31与工件支撑立板2之间，工件旋转角度控制机构33可以是设置在工件支撑立板2或装夹本体31上的指针和配合设置在装夹本体31或工件支撑立板2上的刻度盘、也可以是同轴设置在装夹本体31上的定角度棘轮和配合设置在工件支撑立板2上的角度定位棘爪；工件旋转角度定位机构34配合设置在装夹本体31和工件支撑立板2上，工件旋转角度定位机构34可以是配合同轴设置在装夹本体31上的锁紧螺栓和锁紧螺母结构、也可以是沿径向方向配合设置在装夹本体31上的定位锁销和定位槽结构。

本多角度螺栓球配合平面铣削夹具在使用时，先将支撑底板1通过压板固定安装在普通铣床工作台面上，然后将已加工过基准螺纹孔的螺栓球工件4通过基准螺纹孔和工件锁紧机构32固定安装在装夹本体31上，然后通过工件支撑立板角度控制机构21和工件支撑立板角度定位锁紧机构22将工件支撑立板2与支撑底板1之间的角度定位在为0°或90°、进行螺栓球工件4的球心找正，完成找正后即可根据图纸设计要求进行其他螺纹孔的铣面、钻孔等加工操作。加工过程中，根据各螺纹孔的中心角度设计要求可以通过工件旋转角度控制机构33和工件旋转角度定位机构34对装夹本体31进行沿其轴心线旋转的角度定位控制、进而实现对沿基准螺纹孔为中心的周向方向的其他螺纹孔的加工，可以通过工件支撑立板角度控制机构21和工件支撑立板角度定位锁紧机构22对工件支撑立板2进行沿其铰接轴心线旋转的角度定位控制、进而实现对在前后方向上的其他螺纹孔的加工。

作为本发明工件旋转角度控制机构33和工件旋转角度定位机构34的一种实施方式，装夹本体31是包括前大径段和后小径段的阶梯轴结构，工件旋转角度控制机构33是设置在装夹本体31的前大径段的外表面上的、沿其轴向方向设置的多个沿轴向均布设置的角度定位槽，装夹本体31的后小径段的外表面上设有外螺纹结构；工件支撑立板2上对应阶梯轴结构的装夹本体31设有包括前大孔段和后小孔段的阶梯孔结构、且工件支撑立板2的前大孔段和后小孔段的内径尺寸分别与装夹本体31的前大径段和后小径段的外径尺寸配合，装夹本体31的后小孔段穿过工件支撑立板2的后小孔段后通过与后小孔段配合的锁紧螺母固定安装；工件支撑立板2上对应前大孔段的位置设有沿前大孔段径向方向设置的螺纹通孔，工件旋转角度定位机构34是设置在螺纹通孔内的角度定位螺钉。通过松开锁紧螺母并旋转装夹本体31使角度定位螺钉卡入不同的装夹本体31的角度定位槽内，即可实现角度变换。

作为本发明工件锁紧机构32的一种实施方式，工件锁紧机构32是贯穿装夹本体31的、与螺栓球工件4的基准螺纹孔配合的锁紧螺栓结构。

螺栓球工件4的基准螺纹孔安装在锁紧螺栓结构的工件锁紧机构32上后，在加工过程中为了防止螺栓球工件4的松动旋转，作为本发明的进一步改进方案，如图2所示，螺栓球工件4基准螺纹孔后端的基准圆形平面上设有沿基准圆形平面直径方向对称设置的两个定位孔，如图3所示，装夹本体31的前端面上对应两个定位孔的位置设有与定位孔尺寸配合的两个定位柱，螺栓球工件4的基准圆形平面通过定位孔套接在装夹本体31的定位柱上、并贴合连接在装夹本体31的前端面上。