一种上模具加工专用夹具和加工方法与流程

本发明属于模具钢加工设备领域，更具体地说，涉及一种上模具加工专用夹具和加工方法。

背景技术：

磨铣作业是钢材的常用加工工艺，主要用于对钢材表面的磨平、抛光和沟槽作业。通常来讲，对工件的磨铣作业是直接在铣床的铣台上加工的，但是对于一些形状不规则或者体积较大的工件，就不便于直接在铣床上加工。尤其是折弯机上用的上模具，应对不同产品的折弯需求，上模具的折弯程度也随着变化，而且对上模具的折弯精度要求非常高，导致上模具的加工难度大，加工的折弯角度多样。

对于加工折弯程度、大小不一的上模具，传统的方法是通过改造铣床使之主动适应，或者在铣床之外的位置通过人工或者夹持工具对上模具进行固定，在这两种方式中，第一种对于铣床进行改造的方式，改造成本较大，而且改造后的铣床往往只能适应特定形状的上模具，适应性不强，改造性价比不高；对于第二种方式，通过人工夹持固定上模具的方法显然难度较大，人工工作强度大，磨铣加工误差大，此外，通过夹持工具对上模具进行固定，在这种方式中根据不同的上模具类型，所制作的夹持工具往往只能适应某种特定形状大小的上模具，适用性不好，特别是上模具加工结束后，所制作的夹持工具就会闲置，造成浪费。

例如，中国专利申请号为201721122791.0，申请公开日为2018年4月10日的专利申请文件公开了一种模具钢专用磨铣夹具。该专利的夹具具有用于放置模具钢的台座，在台座的座面上安装有可调节磨铣角度的磨铣夹具，所述磨铣夹具具有用于夹持模具钢的磁性夹具本体，所述磁性夹具本体的正面正对铣床，磁性夹具本体的背面安装有电磁铁，磁性夹具本体底部的一端活动铰接在台座上，底部的另一端连接有用于调节磁性夹具本体倾斜角度的举升气缸；该专利适用性较好，能够较好的适应体积或长度较大以及表面不规则的模具钢，大大降低了人工成本和设备成本，具有良好的应用前景。但是该专利使用电磁铁吸附的方式将模具钢固定在磁性夹具本体上，仅可以加进同样具有磁性的钢材，而对于一些不能被磁性吸附的金属材料，比如说铝材，不能使用该磁性夹具进行夹紧加工，加工的材料具有局限性，并且使用电磁性成本高，通电也会存在安全隐患，容易使加工的工人受伤。

再如，中国专利申请号为201711077719.5，申请公开日为2018年3月23日的专利申请文件公开了一种便于夹紧且可改变打磨角度的钢结构用打磨装置。该专利公开了一种便于夹紧且可改变打磨角度的钢结构用打磨装置，包括承重底座，所述承重底座的底部两侧均固定安装有承重支脚，承重支脚相对的一侧固定安装有位于承重底座底部的加固板，所述承重底座的顶部两侧均固定安装有立柱，立柱的顶部固定安装防尘顶板，所述承重底座的顶部开设有横向滑槽，所述立柱相对的一侧固定安装有位于承重底座上方的第一电动推杆。该便于夹紧且可改变打磨角度的钢结构用打磨装置，通过设置第一驱动电机，第一驱动电机启动通过转轴带动打磨座在立板的前表面转动，从而调节打磨盘的角度，适用于不同工件的加工要求。但是，一般上模具的尺寸过大且形状多样，且对加工完成的上模具精度要求非常高，该装置对不同直径的工件进行加工，不能适用对不同角度加工面进行旋转，故不能满足加工不同折弯角度的上模具，并且该装置使用电器元件，结构复杂且成本高。

因此，对于加工不同折弯角度的折弯机用上模具，为了节约成本及劳动力，开发一种结构简单的、且适用于现有铣床的上模具加工专用夹具，来使各种形状大小不一的上模具的待加工刃口面处于水平加工位置，方便铣床对待加工的上模具刃口面进行加工铣削，就成为亟待解决的问题。

技术实现要素：

1.要解决的问题

针对现有折弯机用上模具具有不同折弯角度，采用普通铣床难以适应不同上模具刃口面角度加工的问题，本发明提供一种上模具加工专用夹具，能够调节上模具所需铣削加工的刃口面角度，从而使得上模具待加工刃口面处于相对水平状态，在不改变铣床结构的前提下进行高效铣削刃口面。

本发明还提供了一种上模具的加工方法，采用上述的上模具加工专用夹具对上模具的刃口面进行铣削加工，可灵活调节所需加工刃口面的铣削角度，从而满足多种上模具不同刃口角的铣削加工要求，操作简单，铣削效率高。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种上模具加工专用夹具，包括模座、下支撑件、上调节件和角度调节机构；所述模座具有安装上模具的夹装位；所述下支撑件和上调节件分别活动连接于模座的两端；所述角度调节机构连接上调节件，通过上调节件可驱动模座以下支撑件为支撑点转动，从而调节夹装位上所安装上模具的刃口面角度。

进一步地，所述下支撑件和上调节件均为圆柱形；所述模座上设有与下支撑件相配合的下限位槽，以及设有与上调节件相配合的上限位槽；所述下限位槽为直角槽，其两槽面与下支撑件表面接触配合；所述上限位槽为弧形槽，上调节件的表面与弧形槽面支撑配合，且上调节件通过螺栓与模座连接。

进一步地，还包括底座；所述底座上设有v型槽，下支撑件支撑设置在v型槽中；所述下支撑件的两端通过压盖可拆卸压紧。

进一步地，与底座底面平齐的水平面为基准支撑面。

进一步地，所述的压盖两端通过螺栓固定在底座上，压盖为拱形结构，即中间位置有配合下支撑件的弧形槽，压盖通过其上的弧形槽来压紧下支撑件，其中，压盖上位于弧形槽两端点处各有一个小平台，用于配合压到底座上的v型槽两端，防止下支撑件调节完成后再次转动。

进一步地，所述角度调节机构包括高度可调的支撑柱；所述上调节件支撑设置于支撑柱的上端面上，支撑柱下方可固定一个支撑台，支撑台的支撑面大于支撑柱的底面，保证支撑柱可以稳固放置。

进一步地，所述角度调节机构包括一对斜面配合的楔块、调节螺栓和导向限位件；所述的一对楔块中上楔块支撑上调节件，导向限位件用于限制上楔块水平移动；所述调节螺栓可转动安装在导向限位件上，并可通过螺母锁紧，其端部与一对楔块中下楔块转动连接；上楔块的截面长度大于下楔块的截面长度，上楔块和导向限位件形成的空间为下楔块的滑动空间，上楔块沿其竖直方向滑动。其中，导向限位件固定于基准支撑面上，与底座形成上、下楔块的滑动槽，即当调节螺栓带动下楔块向左运动时，上楔块随之向下滑动，以调低上调节件，使模座逆时针转动；反之，当调节螺栓带动下楔块向右运动时，上楔块随之向上滑动，以调高上调节件，使模座顺时针转动。

进一步地，还包括压板；所述模座上的夹装位包括支撑面和定位面；模座上开设t型槽，压板的后端通过装入t型槽的t型螺栓与螺母配合安装在模座上，压板的前端设有与上模具的安装槽相匹配的凸台，在铣床铣削刃口面的过程中，不仅可以防止上模具脱离夹装位，还可以限制上模具在夹装位上的上下移动，可将上模具压紧于支撑面上。

进一步地，所述的支撑面与定位面之间的夹角为30°～150°。

进一步地，所述压板的底面与支撑面之间平行。

进一步地，所述的上调节件底面到基准支撑面的垂直距离为h＝lsin(θ-α)+h-r，其中：

l——下支撑件和上调节件之间的轴心距；

θ——上模具的刃口面与支撑面之间的夹角；

α——下支撑件和上调节件之间的轴心距连线与支撑面之间的夹角；

h——下支撑件轴心到基准支撑面的垂直距离；

r——上调节件的底面半径。

一种上模具的加工方法，其步骤为：

(a)组装好加工夹具；

(b)将上模具置于模座的夹装位上，使待加工刃口面朝上，此时，上模具的待加工刃口面与夹装位的支撑面之间的夹角为θ；

(c)分别测量：下支撑件和上调节件之间的轴心距l；下支撑件和上调节件轴心距连线与支撑面之间的夹角α；下支撑件轴心到基准支撑面的垂直距离h；上调节件的半径r；

(d)根据公式h＝l×sin(θ-α)+h-r，算出上调节件底部支撑点到基准支撑面的垂直距离h，并通过角度调节机构驱动模座转动，使得上调节件达到所需高度h；

(e)采用铣床铣削加工上模具的刃口面。

进一步地，所述的角度调节机构为支撑柱；所述的步骤(d)中，通过在上调节件下方支撑固定长度为h的支撑柱，将上调节件调整至所需高度h。

进一步地，所述的角度调节机构包括一对斜面配合的楔块、调节螺栓和导向限位件，所述的一对楔块中上楔块支撑上调节件，导向限位件用于限制上楔块水平移动；所述调节螺栓可转动安装在导向限位件上，并可通过螺母锁紧，其端部与一对楔块中下楔块转动连接；

所述步骤(d)中角度调节机构对上调节件的调节过程为：首先，松开调节螺栓上的螺母；然后，转动调节螺栓驱动下楔块水平移动，带动上楔块沿竖直方向移动；当上调节件达到所需高度h时，调节螺栓停止转动；最后，锁紧调节螺栓上的螺母。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明夹具通过角度调节机构调整上调节件的高度，使模座旋转，直到夹装位内上模具待加工的刃口面处于相对水平的加工位置，以及通过下支撑件固定支撑模座，得到的上模具加工专用夹具，可以保证不用更换铣床结构，以适应铣削角度多样的折弯机用上模具；而且由于需加工的上模具的刃口角度变化一般不是很大，当需要微调模座的旋转角度时，使用其他例如气缸之类的自动升降方式，会使支撑柱的调节幅度过大而不能满足上模具的刃口面达到加工位置的要求，本发明使用一对斜面配合的楔块作为的角度调节机构，可以实现对支撑柱的连续调节，并对其微小的高度变化达到精细调节的程度，即对模座的定位精度高，以便于可适应角度多样性的上模具刃口面处于相对水平的加工位置；

(2)本发明夹具的上调节件为圆柱形，上限位槽为与上调节件相配合的弧形槽，可增大上调节件与上限位槽之间接触支撑的面积，且上调节件与模座之间通过螺栓连接，方便拆卸的同时，亦可保证下调节件处于固定状态时，不产生转动，影响上模具刃口面的铣削角度，加强对上模具的支撑稳定性，若上调节件与模座之间或模座与支撑柱之间采取例如铰接的连接方式，可以限制住上调节件的移动，却不能限制上调节件的转动，会影响上模具刃口面的铣削角度；

(3)本发明夹具的下支撑件为圆柱形，放在底座的v型槽中，且与模座上的直角下限位槽接触，多接触点的设置，可分散铣削刃口面时产生的压力，防止下支撑件的圆柱形侧面打滑而使上模具上的刃口面的加工角度偏离加工位置；当模座绕下支撑件转动时，由于下支撑件与模座之间、下支撑件与底座之间的接触面小，且下支撑件的滚动摩擦力小，可以减少夹具的摩擦损失，提高夹具的使用寿命；将模座及下支撑件固定在底座上的拱形压盖，其中间设有与下支撑件配合的弧形槽，以及弧形槽两边与底座的v型槽两边配合接触的底面，有利于压盖把铣削刃口面时产生的向下压力，向下和向外传递给相邻的部分，由于用螺栓固定住压盖，能抵住拱形压盖各部分受到压力产生的外推力，故拱形压盖能承受巨大的压力，有利于本发明夹具的支撑稳定性；

(4)本发明夹具的模座上设有夹板，夹板上的凸台配合插入上模具侧面的安装槽中，可以进一步将上模具夹紧在夹装位上，不仅防止上模脱离夹装位，还可以限制上模具在夹装位上的上下移动，保证上模具刃口面的铣削角度处于相对水平加工位置；

(5)本发明通过测量上调节件和下支撑件的轴心距，上模具的刃口面与支撑面之间的夹角，下支撑件和上调节件之间的轴心距连线与支撑面之间的夹角，下支撑件轴心到基准支撑面的垂直距离，上调节件的底面半径这些固定参数，建立数学模型，可以精准算出上调节件底面到基准支撑面的垂直距离，以便于挑选合适长度的支撑柱或将支撑柱微调到所需高度，使上模具刃口面的铣削角度处于相对水平加工位置，保证其定位精度高；

(6)本发明模具加工用夹具，其结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1为本发明实施例2中的上模具加工专用夹具的结构示意图；

图2为本发明实施例3中的上模具加工专用夹具的结构示意图；

图3为本发明上模具加工专用夹具中模座的结构示意图；

图4为本发明上模具加工专用夹具中压盖的结构示意图；

图5为本发明上模具加工专用夹具的加工状态示意图；

图中：

1、模座；101、支撑面；102、定位面；103、下限位槽；104、上限位槽；2、夹装位；3、上模具；301、刃口面；4、下支撑件；5、上调节件；6、压板；601、凸台；7、t型螺栓；8、上楔块；9、下楔块；10、导向限位件；11、调节螺栓；12、支撑柱；13、支撑台；14、压盖；15、底座；16、基准支撑面。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例的一种上模具加工专用夹具，包括模座1、下支撑件4、上调节件5和角度调节机构。

结合图3和图5所示，模座1包括支撑面101、定位面102、下限位槽103和上限位槽104；支撑面101和定位面102相互垂直，且位于模座1的上部，支撑面101和定位面102形成的空间作为夹装上模具3的夹装位2；下限位槽103为直角槽，设于模座1底面的下端部，下限位槽103内配合放置圆柱形的下支撑件4；上限位槽104为弧形槽，设于靠近模座1底面的上端部位置，上限位槽104内放置圆柱形的上调节件5；模座1固定放置在底座15上。

下支撑件4的上部接触模座1的下限位槽103的两个直角面，下支撑件4的下部接触放置在位于底座15中央的v型槽中，模座1可绕下支撑件4转动，需固定模座1的角度时，在底座15上用螺栓固定一个压盖14，压盖14配合底座15使用；

上调节件5的上部接触模座1上的上限位槽104的弧形槽，通过螺栓连接上调节件5和模座1，且上调节件5的底部放在角度调节机构上，上调节件5可驱动模座1以下支撑件4为支撑点转动，从而调节夹装位2上所安装上模具3的加工面角度。

角度调节机构包括支撑柱12，支撑柱12的上部支撑住上调节件5，支撑柱12的下部放置在基准支撑面16上，基准支撑面16与底座15的底面处于同一个面上。

将上模具3放置于夹装位2内，且上模具3的一个面接触放置在支撑面101上，上模具3上另一个垂直的面接触定位面102，使上模具3上的刃口面301朝上。

如图5所示，分别测量：下支撑件4和上调节件5之间的轴心距l＝173cm，上模具3的刃口面301与支撑面101之间的夹角θ＝45°，下支撑件4和上调节件5之间的轴心距连线与支撑面101之间的夹角α＝8°，下支撑件4轴心到基准支撑面16的垂直距离h＝103cm，上调节件5的底面半径r＝22cm。

根据公式h＝lsin(θ-α)+h-r，计算得到上调节件5底面到基准支撑面16的垂直距离h为185.114cm，即角度调节机构可包括一个长度为185.114cm的支撑柱12，上调节件5的底部放置在支撑柱12的顶面上，支撑柱12用于支撑和固定上调节件5的位置，此时，模座1的角度固定，上模具3朝上的刃口面301处于水平加工位置。

确定好模座1的角度，再将压盖14固定在底座15上，即压盖14两端通过螺栓固定在底座15上，压盖14中间位置有配合下支撑件4的弧形槽，压盖14通过其上的弧形槽来压紧下支撑件4，其中，压盖14上位于弧形槽两端点处各有一个小平台，小平台的两端与底座15上的v型槽两端接触，下支撑件4的两端通过压盖14可拆卸压紧下支撑件4，防止下支撑件4转动。压盖14的结构如图5所示。

根据加工的需要，也可以在本实施例的模座1上开设t型槽，添加一个压板6，压板6的后端通过装入t型槽的t型螺栓7与螺母配合安装在模座1上，压板6前端的凸台601配合插入上模具3的安装槽中，安装槽是此上模具3固定在折弯机工作台的一个现有凹陷结构，压板6可将上模具3压紧于支撑面101上，其中，压板6的底面接触上模具3的一个面且与支撑面101平行，压板6可进一步压紧处在夹装位2内的上模具3，防止上模具3在夹装位2内移动而影响上模具3的加工角度。

现有刃口面301与支撑面101呈45°夹角的上模具3，使用本实施例一种上模具加工专用夹具对其进行加工，具体使用方法的步骤为：

(a)将下支撑件4平躺放置在底座15的v型槽中，然后将模座1下端的下限位槽103放置在下支撑件4上；

(b)将上模具3置于夹装位2上，使刃口面301朝上，此时，上模具3待加工的刃口面301与支撑面101之间的夹角为45°，再用压板6的前端压住上模具3的侧面的安装槽中，压板6的后端通过t型螺栓7固定在模座1上；

(c)分别测量：下支撑件4和上调节件5之间的轴心距l为173cm；下支撑件4和上调节件5轴心距连线与支撑面101之间的夹角α为8°；下支撑件4轴心到基准支撑面16的垂直距离h为103cm；上调节件5的底面半径r为22cm；

(d)根据公式h＝lsin(θ-α)+h-r，算出上调节件5底部支撑点到基准支撑面16的垂直距离h为185.114cm，然后选择长度为185.114cm的支撑柱12，置于上调节件5下方用于支撑固定上调节件5，带动模座1绕下支撑件4旋转，最终上模具3的刃口面301处于加工位置状态。

对比例1

本对比例与实施例1基本相同，其不同之处在于：上调节件5与下支撑件4换成铰接件，即模座1上部与支撑柱12之间通过铰接件固定，模座1下部通过铰接件固定在底座15上。固然铰接件可以控制模座的移动，但是在铣刀铣削上模具3刃口面301时会产生较大的压力，铰接件易发生转动，从而使刃口面301偏离加工位置。

实施例2

为了解决实施例1中加工过程中的加工力过大，支撑柱12固定不稳的情况，本实施例的一种上模具加工专用夹具，其结构基本同实施例1，其不同之处在于：如图1所示，本实施例的角度调节机构包括支撑柱12和支撑台13，支撑柱12的底部焊接固定一个支撑台13，即上调节件5支撑设置于支撑柱12的上端面上，支撑柱12下方焊接一个支撑台13，支撑台13的支撑面大于支撑柱12的底面，保证支撑柱12可以稳固放置。

现有刃口面301与支撑面101呈45°夹角的上模具3，使用本实施例一种上模具加工专用夹具的使用方法为：步骤为：

(a)将下支撑件4平躺放置在底座15的v型槽中，然后将模座1下端的下限位槽103放置在下支撑件4上；

(b)将上模具3置于夹装位2上，使刃口面301朝上，此时，上模具3的刃口面301与支撑面101之间的夹角为45°，再用压板6的前端压住上模具3的侧面，压板6的后端通过t型螺栓7固定在模座1上；

(c)分别测量：下支撑件4和上调节件5之间的轴心距l为173cm；下支撑件4和上调节件5轴心距连线与支撑面101之间的夹角α为8°；下支撑件4轴心到基准支撑面16的垂直距离h为103cm；上调节件5的底面半径r为22cm；

(d)根据公式h＝lsin(θ-α)+h-r，算出上调节件5底部到基准支撑面16的垂直距离h为185.114cm，然后选择长度为155.114cm的支撑柱12焊接固定于高度为30cm的支撑台13上，使上调节件5固定在支撑柱12的上表面，上调节件5带动模座1绕下支撑件4旋转，最终上模具3的刃口面301处于加工位置状态。

实施例3

为了解决实施例1中需更换支撑柱12的长度来支撑固定上调节件5而导致生产加工过程中过于费事费力情况，且实现对支撑柱12的高度进行微调的精度，本实施例的一种上模具加工专用夹具，其结构基本同实施例1，其不同之处在于：如图2所示，本实施例的角度调节机构包括一对斜面配合的楔块、调节螺栓11和导向限位件10。

一对楔块中上楔块8支撑住上调节件5，导向限位件10用于限制上楔块8的水平移动；调节螺栓11可转动安装在导向限位件10上，其端部与一对楔块中下楔块9转动连接，上楔块8的截面长度大于下楔块9的截面长度，上楔块8和导向限位件10形成的空间为下楔块9的滑动空间，上楔块8沿其竖直方向滑动。其中，导向限位件10固定于基准支撑面16上，与底座15形成上、下楔块的滑动槽，即当调节螺栓11带动下楔块9向左运动时，上楔块8随之向下滑动，以调低上调节件5，使模座1逆时针转动；反之，当调节螺栓11带动下楔块9向右运动时，上楔块8随之向上滑动，以调高上调节件5，使模座1顺时针转动。

现有刃口面301与支撑面101呈42°夹角的上模具3，使用本实施例的一种上模具加工专用夹具的使用方法：其步骤为：

(a)将下支撑件4平躺放置在底座15的v型槽中，然后将模座1下端的下限位槽103放置在下支撑件4上；

(b)将上模具3置于夹装位2上，使刃口面301朝上，此时，上模具3的刃口面301与支撑面101之间的夹角为42°，再用压板6的前端压住上模具3的侧面，压板6的后端通过t型螺栓7固定在模座1上；

(c)分别测量：下支撑件4和上调节件5之间的轴心距l为173cm；下支撑件4和上调节件5轴心距连线与支撑面101之间的夹角α为8°；下支撑件4轴心到基准支撑面16的垂直距离h为103cm；上调节件5的底面半径r为22cm；

(d)根据公式h＝lsin(θ-α)+h-r，算出上调节件5底部到基准支撑面16的垂直距离h为177.74cm；松开调节螺栓11上的螺母，然后，转动调节螺栓11驱动下楔块9水平移动，带动上楔块8沿竖直方向移动，即

当下楔块9向左滑动时，上楔块8向下滑动，支撑柱12降低；

当下楔块9向右滑动时，上楔块8向上滑动，支撑柱12升高；

使上调节件5底面到基准支撑面16的垂直距离为177.74cm，最终上模具3的刃口面301处于加工位置状态，调节螺栓11停止转动，最后，锁紧调节螺栓11上的螺母，采用铣刀对上模具3的刃口面301进行铣削。

实施例4

本实施例与实施例3基本相同，其不同之处在于：支撑面101与定位面102之间形成的夹角为30°，用于固定含有30°角的上模具3，使上模具3的刃口面301位于水平加工位。

本实施例的一种上模具加工专用夹具的使用方法与实施例3基本相同。

实施例5

本实施例与实施例3基本相同，其不同之处在于：支撑面101与定位面102之间形成的夹角为150°，用于固定含有150°角的上模具3，使上模具3的刃口面301位于水平加工位。

本实施例的一种上模具加工专用夹具的使用方法与实施例3基本相同。