一种单推力两级定位夹爪胀紧伸缩机构的制作方法

本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种单推力两级定位夹爪胀紧伸缩机构。

背景技术：

在机械生产过程中，很多零件要求焊前加工同轴度要求高的内孔。现有为防止零件后序焊接过程中，已加工的内孔变形、损坏等而使得内孔的同轴度受影响，通过内孔定位机构或芯轴穿入零件已加工的内孔内，以保证焊接后内孔同轴度的精度不受影响，但是焊接完成后，零件受热造成内孔收缩，而使得内孔定位机构或芯轴从零件上拆卸困难，即脱模困难，如果强行脱模，易导致已加工内孔变形、损坏等而影响同轴度。

技术实现要素：

本发明的目的就在于克服现有技术的不足，提供了一种结构设计灵活，结构紧凑，脱模方便的单推力两级定位夹爪胀紧伸缩机构。

为了实现上述目的，本发明提供了一种单推力两级定位夹爪胀紧伸缩机构，包括驱动机构、导向套管、第一级伸缩轴、第二级伸缩轴、顶针、胀套、胀爪、弹簧和圆柱端紧定螺钉；所述导向套管、第一级伸缩轴和第二级伸缩轴由外向内依次套合；所述第一级伸缩轴的前端与所述胀套的后端相连接；所述第二级伸缩轴的前端与所述顶针的后端相连接；所述胀套内套所述顶针；所述第一级伸缩轴的后端伸出所述导向套管的后端；所述第一级伸缩轴后端设有第一定位轴肩，所述第一定位轴肩的外径大于所述导向套管内孔的内径；所述第二级伸缩轴的后端伸出所述第一级伸缩轴的后端；所述第二级伸缩轴的后端设有第二定位轴肩；所述第一级伸缩轴的后端设有阶梯止口；所述阶梯止口由大径止口和小径止口组成；所述第二定位轴肩位于所述大径止口内，所述弹簧位于小径止口内且外套第二级伸缩轴；所述弹簧的两端分别顶紧第一级伸缩轴小径止口的止口面和第二定位轴肩；

所述第二级伸缩轴的后端与所述驱动机构相连接；所述顶针的外表面上设有腰型凹槽；所述圆柱端紧定螺钉由螺纹端和圆柱端相连接组成，所述圆柱端紧定螺钉的螺纹端与所述胀套相连接；所述圆柱端紧定螺钉的圆柱端插入至所述腰型凹槽内；所述腰型凹槽的长度大于所述圆柱端紧定螺钉圆柱端的直径；

所述顶针的前端呈锥形结构；所述顶针前端与腰型凹槽之间设有弧形凹槽；多个弧形凹槽沿所述顶针的外表面圆周均布设置；所述胀套的前端设有与所述弧形凹槽位置相对且数量相同的开口，将所述胀套的前端分成多个圆弧块；所述圆弧块上设有三角型凹槽，所述三角型凹槽的两直角槽边均设有第一铰接孔；所述第一铰接孔与开口相连通；所述胀爪上设有第二铰接孔，所述胀爪安装于所述开口内，通过铰接组件穿过第一铰接孔和第二铰接孔，将胀爪与胀套弹性铰接。

进一步地，所述导向套管的后端设有法兰，所述法兰沿圆周均匀设有多个螺栓孔。

进一步地，所述胀套中间的外表面设有第三定位轴肩；所述第一级伸缩轴的前端设有第一内止口；所述第一级伸缩轴前端的外表面沿圆周均布设有多个第一螺纹通孔；对应所述胀套的后端设有与所述第一螺纹通孔位置相对且数量相同的锥形孔；所述胀套的后端插入至所述第一级伸缩轴的第一内止口内，且通过所述第三定位轴肩轴向定位；圆锥端紧定螺钉的螺纹端与所述第一级伸缩轴的第一螺纹通孔螺纹连接，圆锥端紧定螺钉的圆锥端插入至所述胀套的锥形孔内；所述第三定位轴肩上设有第二螺纹通孔；所述圆柱端紧定螺钉的螺纹端与所述第三定位轴肩的第二螺纹通孔相连接。

进一步地，所述第二级伸缩轴的前端由外向内依次设有第二内止口和内螺纹孔；所述顶针的后端设有与第二内止口和内螺纹孔分别相配合的外轴肩和外螺纹段。

进一步地，所述圆柱端紧定螺钉的螺纹端设有内六角凹槽；所述圆锥端紧定螺钉的螺纹端设有内六角凹槽。

进一步地，所述胀爪的后端靠近着顶针方向设有第一圆弧头；所述胀爪的前端在靠近着顶针方向和背离顶针方向均设有第二圆弧头；所述第一圆弧头与弧形凹槽相配合。

进一步地，所述驱动机构为气缸或油缸。

本发明还提供了一种所述单推力两级定位夹爪胀紧伸缩机构的工作方法，包括如下步骤：

伸出时，驱动机构推动第二级伸缩轴由其后端向前端移动，从而推动顶针由其后端向前端移动，使得顶针前端的锥形结构与胀爪相配合，但不穿出胀套，此时弹簧受压，驱动机构停止驱动；在弹簧弹力的作用下，第二级伸缩轴、顶针、第一级伸缩轴和胀套成一体式地相对于导向套管移动；当第一级伸缩轴被导向套管轴向限位时，第一级伸缩轴和胀套相对于导向套管不移动，驱动机构再次推动第二级伸缩轴由其后端向前端移动，从而推动顶针由其后端向前端移动，至顶针的锥形结构穿出胀套的前端，从而多个胀爪的前端被顶针胀开，后驱动机构停止推动；

回缩时，驱动机构驱动第二级伸缩轴由其前端向后端移动，从而顶针由其前端向后端移动，当顶针移动至钩住圆柱端紧定螺钉的圆柱端时，第一级伸缩轴、顶针、第二级伸缩轴和胀套成一体式地相对于导向套管移动。

本发明的有益效果：本发明在单个驱动力的作用下，不仅实现了内孔定位胀紧功能，还快速地实现了脱模功能，大大提高了工作效率，同时又保证了内孔同轴度的精度要求，且本发明能适用于驱动力要求少，定位要求较多的工况。同时本发明结构紧凑，占用空间小，从而本发明还适用于安装空间小的场合。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明顶针锥面结构与胀爪相配合时的立体图。

图2为图1的主视图。

图3为本发明胀爪胀开时的立体图。

图4为图3的a处放大图。

图5为图3的主视图。

图6为图5的b-b剖视图。

图7为图6的局部示意图。

具体实施方式

下面结合附图对发明进一步说明，但不用来限制本发明的范围。

如图1-7所示，本实施方式提供的一种单推力两级定位夹爪胀紧伸缩机构，包括驱动机构（图中未画出）、导向套管1、第一级伸缩轴2、第二级伸缩轴8、顶针4、胀套3、胀爪7、弹簧9和圆柱端紧定螺钉5；所述导向套管1、第一级伸缩轴2和第二级伸缩轴8由外向内依次套合；所述第一级伸缩轴2的前端与所述胀套3的后端相连接；所述第二级伸缩轴8的前端与所述顶针4的后端相连接；所述胀套3内套所述顶针4；所述第一级伸缩轴2的后端伸出所述导向套管1的后端；所述第一级伸缩轴2的后端设有第一定位轴肩20，所述第一定位轴肩20的外径大于所述导向套管1内孔的内径；所述第二级伸缩轴8的后端伸出所述第一级伸缩轴2的后端；所述第二级伸缩轴8的后端设有第二定位轴肩80，所述第一级伸缩轴2的后端设有阶梯止口；所述阶梯止口由大径止口和小径止口组成；所述第二定位轴肩80位于所述大径止口内，所述弹簧9位于小径止口内且外套第二级伸缩轴8；所述弹簧8的两端分别顶紧第一级伸缩轴2小径止口的止口面和第二定位轴肩80。

所述第二级伸缩轴8的后端与所述驱动机构相连接；所述顶针4的外表面上设有腰型凹槽401；所述圆柱端紧定螺钉5由螺纹端和圆柱端相连接组成，所述圆柱端紧定螺钉5的螺纹端与所述胀套3相连接；所述圆柱端紧定螺钉5的圆柱端插入至所述腰型凹槽401内；所述腰型凹槽401的长度大于所述圆柱端紧定螺钉5圆柱端的直径。本实施方式中，顶针4的外表面对称设有两腰型凹槽401。

所述顶针4的前端呈锥形结构；所述顶针4前端与腰型凹槽401之间设有弧形凹槽402；多个弧形凹槽402沿所述顶针4的外表面圆周均布设置；所述胀套3的前端设有与所述弧形凹槽402位置相对且数量相同的开口301，将所述胀套3的前端分成多个圆弧块；所述圆弧块上设有三角型凹槽302，所述三角型凹槽302的两直角槽边均设有第一铰接孔303；所述第一铰接孔303与开口301相连通；所述胀爪7上设有第二铰接孔701，所述胀爪7安装于所述开口301内，通过铰接组件（图中未画出）穿过第一铰接孔303和第二铰接孔701，将胀爪7与胀套3弹性铰接。

本实施方式中，所述胀套3中间的外表面设有第三定位轴肩30；所述第一级伸缩轴2的前端设有第一内止口；所述第一级伸缩轴2前端的外表面沿圆周均布设有多个第一螺纹通孔；对应所述胀套3的后端设有与所述第一螺纹通孔位置相对且数量相同的锥形孔；所述胀套3的后端插入至所述第一级伸缩轴2的第一内止口内，且通过所述第三定位轴肩30轴向定位；圆锥端紧定螺钉6的螺纹端与所述第一级伸缩轴2的第一螺纹通孔螺纹连接，圆锥端紧定螺钉6的圆锥端插入至所述胀套3的锥形孔内；所述第三定位轴肩30上设有第二螺纹通孔；所述圆柱端紧定螺钉5的螺纹端与所述第三定位轴肩30的第二螺纹通孔相连接。本实施方式中第三定位轴肩30的外径小于所述第一级伸缩轴2的外径，在第一级伸缩轴2第一内止口和第三定位轴肩30的作用下，实现了胀套3和第一级伸缩轴2的圆周定位和轴向限位，同时在圆锥端紧定螺钉6的作用下，限制了胀套3相对于第一级伸缩轴2的轴向移动和圆周旋转，实现了胀套3与第一级伸缩轴2的一体化连接。

本实施方式中，所述第二级伸缩轴2的前端由外向内依次设有第二内止口和内螺纹孔；所述顶针4的后端设有与第二内止口和内螺纹孔分别相配合的外轴肩和外螺纹段，如此实现了第二级伸缩轴2与顶针4的刚性连接，同时方便装拆。

本实施方式中，所述圆柱端紧定螺钉5的螺纹端设有内六角凹槽；所述圆锥端紧定螺钉6的螺纹端设有内六角凹槽，如此以方便通过内六角扳手实现圆柱端紧定螺钉5和圆锥端紧定螺钉6的装拆，装拆相当方便。

本实施方式中，所述胀爪7的后端靠近着顶针4方向设有第一圆弧头；所述胀爪7的前端在靠近着顶针4方向和背离顶针4方向均设有第二圆弧头；所述第一圆弧头与弧形凹槽402相配合。

本实施方式中胀套3与胀爪7通过铰接组件弹性铰接，此铰接组件包括铰接轴、用于锁紧铰接轴的螺母和套在铰接轴上的复位弹簧。

本实施方式中，所述驱动机构为气缸或油缸，还可以是其他直线驱动机构，具体此不做限定，且此并非本实施方式的重点所在，故不做过多赘述。第二级伸缩轴8另一端设有内盲孔，用于与驱动机构相安装。

本实施方式的伸缩机构使用时，通过导向套管1安装在相应设备上，保证导向套管1固定不动，且弹性套管3对准零件已加工的内孔。具体地，本实施方式中，所述导向套管1的后端设有法兰10，所述法兰10沿圆周均匀设有多个螺栓孔101，即通过法兰10与相应设备锁紧拆卸安装。

本发明还提供了一种所述单推力两级定位夹爪胀紧伸缩机构的工作方法，包括如下步骤：

本实施方式的伸缩机构伸出时，驱动机构推动第二级伸缩轴8由其后端向前端移动，从而推动顶针4由其后端向前端移动，使得顶针4前端的锥形结构与胀爪7相配合，且顶针4不穿出胀套3，弹簧9受压，驱动机构停止驱动（如图1和2所示）；由于第一级伸缩轴2与导向套管1之间的滑动摩擦力远小于弹簧9的弹力，因此第二级伸缩轴8、顶针4、第一级伸缩轴2和胀套3成为一个刚性体，在弹簧9的弹力作用下，第二级伸缩轴8、顶针4、第一级伸缩轴2和胀套3成一体式地相对于导向套管1移动，至第一级伸缩轴2被导向套管1轴向限位，即第一级伸缩轴2的第一定位轴肩20被导向套管1的后端挡住，此时胀套3的前端穿入至零件已加工的内孔中，如此实现了本实施方式伸缩机构与零件内孔的定位；当第一级伸缩轴2被导向套管1轴向限位时，驱动机构再次推动第二级伸缩轴8由其后端向前端移动，第一级伸缩轴2和胀套3相对于导向套管1不移动，第二级伸缩轴8和顶针2相对于导向套管1继续移动，至顶针4的锥形结构穿出胀套3的前端，从而多个胀爪3的前端被顶针4胀开（如图3-7所示），如此多个胀爪7胀紧零件已加工的内孔，实现本实施方式的伸缩机构与零件内孔的可靠安装。在本实施方式的伸缩机构伸出过程中，圆柱端紧定螺钉5的圆柱端在顶针4的腰型凹槽401内移动，不干涉顶针4、胀套3、第一级伸缩轴2和第二级伸缩轴8的移动。当第一级伸缩轴2被导向套管1轴向限位时，第一级伸缩轴2和胀套3相对于导向套管1不移动，而第二级伸缩轴8相对于第一级伸缩轴2还有向前移动的距离，即第二级伸缩轴8的第二定位轴肩80相对于第一级伸缩轴2的大径止口的止口面之间有间距。当顶针4前端的锥形结构与胀爪7相配合，且顶针4不穿出胀套3时，胀爪7前端远离顶针方向的第二圆弧头沉在胀套3的开口301内；当多个胀爪7的前端被顶针4胀开时，胀爪7相对于胀套3绕铰接组件旋转，使得胀爪7前端远离顶针方向的第二圆弧头的部分旋出胀套3，从而胀爪7胀紧零件已加工的内孔，其中胀爪7后端的第一圆弧头在弧形凹槽402内运动。弧形凹槽402的设计，以防止胀爪7相对于胀套3旋转时，顶针4干涉旋转。当顶针4穿出胀套3的过程中，胀爪7前端靠近顶针4方向的第二圆弧头沿着顶针4的锥形结构移动。

本实施方式的伸缩机构回缩时，驱动机构驱动第二级伸缩轴8由其前端向后端移动，从而顶针4由其前端向后端移动，使得顶针4回缩至胀套3内，此时胀爪7相对于胀套3绕铰接组件回旋，至胀爪7前端远离顶针方向的第二圆弧头沉入胀套3内，胀套3不再胀紧零件已加工的内孔；驱动机构继续驱动第二级伸缩轴8由其前端向后端移动，当顶针4移动至钩住圆柱端紧定螺钉5的圆柱端时，第一级伸缩轴2、顶针4、第二级伸缩轴8和胀套3成一体式地相对于导向套管1移动，从而胀套3从零件已加工的内孔中脱出，如此实现了本实施方式伸缩机构的快速脱模。当顶针4回缩至胀套3内时，在铰接组件的复位弹簧作用下，胀爪7自动相对于胀套3绕铰接组件回旋。

本实施方式中在导向套管1的作用下，实现了本实施方式伸缩机构的导向功能，大大提高了运动精度。在驱动机构的单个驱动力作用下，不仅实现了内孔定位胀紧功能，还快速地实现了脱模功能，大大提高了工作效率，同时又保证了内孔同轴度的精度要求，且本实施方式能适用于驱动力要求少，定位要求较多的工况。同时本实施方式结构紧凑，占用空间小，从而还适用于安装空间小的场合。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。