一种多工位夹具的制作方法

本发明涉及夹具技术领域，尤其涉及一种多工位夹具。

背景技术：

在机加工生产中，需要采用夹具对工件进行装夹定位，使得工件在受到切削力时始终能够保持固定，从而与刀具产生有效地相对运动，保证刀具对工件形成有效的加工。

现有技术中的多品种、小批量产品在机加工时，通常采用一出一模式加工，该加工模式存在如下缺点：

1.夹具与机床不匹配，浪费资源；

2.程序无法联刀处理，需要重新定位、调机，甚至更换刀具，浪费加工时间；

3.机内装夹工件，操作不便，加长待机时间；

4.换线换夹慢，加长待机时间。

技术实现要素：

针对现有技术中的不足，本发明提供一种多工位夹具，以解决现有技术中存在的夹具资源浪费大、加工过程中定位/换刀次数多、装夹/换夹耗时长中的至少一个问题。

为此，本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种多工位夹具，包括底板和工件夹持机构；

所述底板具有多个定位部，所述底板能够通过不同的定位部定位在机床的不同位置上；

所述底板上能够安装多个所述工件夹持机构，所述工件夹持机构包括互换板和设于所述互换板上的至少一个工件夹持组件，所述互换板能够通过不同的所述定位部定位在所述底板不同的位置上，所述互换板相对所述底板可拆卸，所述工件夹持组件用于将工件夹持在所述互换板上。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述多工位夹具还包括装夹组件，所述装夹组件包括多个所述装夹件，所述装夹组件与所述工件夹持机构一一对应，所述装夹件具有将所述互换板装夹在底板上的夹紧行程以及将所述互换板松开的释放行程。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述多工位夹具还包括托板，所述装夹组件通过所述托板可拆卸地连接在所述底板上，且所述托板通过不同的所述定位部定位在所述底板不同的位置上，所述互换板定位在所述托板上；

所述托板上能够安装至少一组所述装夹组件。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述装夹组件还包括支撑件，所述支撑件连接在所述托板上且用于支撑所述互换板，所述支撑件与所述互换板之间形成有定位结构。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述装夹件包括夹紧气缸。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述定位部为定位孔；

所述底板上还设有多个安装孔，所述安装孔在所述底板上间隔均匀分布，所述定位孔在所述定位板间隔均匀分布，且所述定位孔与所述安装孔之间间隔分布；

所述定位孔的精度高于所述安装孔的精度。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述互换板上设有定位件和定位凸台，所述定位件用于定位工件的一个边，所述定位凸台用于定位该边的一个临边；

所述定位件与所述工件夹持组件相对设置，所述工件夹持组件具有朝向所述定位件移动的夹紧行程以及向远离所述定位件移动的释放行程。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述互换板上还设有垫块，所述垫块垫设于所述互换板与所述工件之间，所述定位凸台设于所述垫块上。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述工件夹持组件包括活动夹持块和螺栓，所述螺栓包括相互连接的螺杆与栓头，所述螺杆穿过所述活动夹持块连接在所述互换板上，所述栓头与所述活动夹持块之间形成斜面配合，该斜面自靠近工件的一侧至远离工件的一侧下倾或上扬。

作为所述的多工位夹具的进一步可选的方案，所述互换板上设有把手。

本发明的多工位夹具至少具有如下有益效果：

通过工件夹持机构对工件进行装夹，并将工件夹持机构连同工件作为一个整体一同定位在底板上，通过底板定位互换板即相当于对工件形成了定位。底板上具有多个定位部，通过至少一个定位部定位在机床上，同时多个定位部能够为工件夹持机构，即互换板提供不同的定位安装位置，使得工件相对机床具有更好的定位效果，且由于互换板在底板上的位置可调节、底板在机床上的位置可调节，从而使得工件在机床上的位置可调整。底板与互换板之间的可拆卸使得工件夹持机构能够连同工件相对底板进行拆装，能够实现机外装夹，降低装夹难度，同时能够对不同产品所对应地工件夹持机构进行更换，换线定位免校正，提高了生产效率。底板上能够安装多个工件夹持机构，能够使得机床在加工时具有多个加工工位，由一出一个产品变为多出多个产品，减少加工中装夹产品的次数，程序联刀，批量化处理，减少了单件产品的程序加工时间。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例提供的多工位夹具的俯视结构示意图；

图2示出了本发明实施例提供的多工位夹具的轴测结构示意图；

图3示出了本发明实施例提供的多工位夹具的局部结构的俯视结构示意图；

图4示出了本发明实施例提供的多工位夹具的局部轴测结构示意图；

图5示出了本发明实施例提供的多工位夹具的底板的结构示意图；

图6示出了拆卸了工件的图4的结构示意图；

图7示出了拆卸了工件夹持机构的图6的结构示意图；

图8示出了图4中的a处的剖面结构示意图。

主要元件符号说明：

1000-多工位夹具；1100-底板；1110-定位部；1120-安装孔；1130-底板定位销；1140-底板螺栓；1200-工件夹持机构；1210-互换板；1211-定位件；1212-定位凸台；1213-垫块；1214-把手；1220-工件夹持组件；1221-活动夹持块；1222-螺栓；1223-垫圈；1300-装夹组件；1310-装夹件；1320-支撑件；1400-托板。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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同或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

请一并参阅图1和图2，本实施例提供一种多工位夹具1000，应用于机加工中，如数控机床上，用于对工件进行装夹定位。多工位夹具1000包括底板1100和工件夹持机构1200。底板1100用于安装固定在机床上，工件夹持机构1200用于装夹工件，工件夹持机构1200通过安装在底板1100上使得工件定位在机床上。

请一并参阅图3和图4，底板1100具有多个定位部1110，底板1100通过至少一个定位部1110定位在机床上，底板1100能够通过不同的定位部1110定位在机床的不同位置上，从而使得底板1100在机床上的定位位置可调整。底板1100再通过定位部1110对工件夹持机构1200形成定位，从而使得工件夹持机构1200在机床上具有更为精准的定位。底板1100上能够安装多个工件夹持机构1200，以使得机床上能够具有多个加工工位。工件夹持机构1200包括互换板1210和设于互换板1210上的至少一个工件夹持组件1220，互换板1210能够通过不同的定位部1110定位在底板1100不同的位置上，从而使得工件在机床上的定位更加灵活，同时由于底板1100上的多个定位部1110还能够使得底板1100能够适配多种尺寸规格的互换板1210，具有较好的适配性。

互换板1210相对底板1100可拆卸。由此一方面能够对工件夹持机构1200的类型进行更换以适应不同尺寸、规格、结构的工件的装夹；另一方面能够实现工件夹持组件1220连同工件一同相对底板1100拆装，能够实现工件的机外装夹，便于操作，缩短因装夹工件而造成的停机时间。

进一步地，可以配置多套工件夹持机构1200。当在加工时，在机外将工件夹持在另一套工件夹持机构1200上，当机内的工件加工完毕后，将另一套工件夹持机构1200连同工件安装在底板1100上，如此能够进一步地缩短机床因装夹工件而产生的停机时间。降低装夹难度，同时能够对不同产品所对应地工件夹持机构进行更换，换线定位免校正，提高了生产效率。机床在加工时具有多个加工工位，由一出一个产品变为多出多个产品，减少加工中装夹产品的次数，程序联刀，批量化处理，减少了单件产品的程序加工时间。

本实施例中，多工位夹具1000还包括装夹组件1300，装夹组件1300包括多个装夹件1310，装夹组件1300与工件夹持机构1200一一对应，装夹件1310具有将互换板1210装夹在底板1100上的夹紧行程以及将互换板1210松开的释放行程。工件夹持机构1200通过互换板1210连接在底板1100上，通过装拆互换板1210即能够实现工件夹持机构1200的装拆。通过设置装夹组件1300对互换板1210形成装夹固定或松开释放，能够进一步简化互换板1210在底板1100上的装拆，提升互换板1210在底板1100上的装拆性。

装夹件1310可以为夹紧气缸，夹紧气缸的活塞杆上连接有夹块，夹块用于对互换板1210形成夹持。通过活塞杆的伸缩从而使得夹块移动，活塞杆缩入时带动夹块使得夹块抵接在互换板1210上将互换板1210夹持，即活塞杆的缩入行程为夹紧行程，活塞杆伸出时带动夹块使得夹块与互换板1210分离将互换板1210松开，即活塞杆的伸出形成为释放行程。

进一步地，装夹件1310为回转夹紧气缸，其在具有伸缩的行程的同时，还具有转动行程。如此，回转夹紧气缸的夹块在与互换板1210分离的位置上时，夹块与互换板1210之间不存在重叠的位置，能够有效地避免夹块对于互换板1210的装拆行程干涉。

进一步地，同一组的装夹组件1300的装夹件1310可以共用一个气源，由此同组的装夹件1310的动作具有较好的同步性，能够实现对互换板1210的稳定装夹，尤其在对互换板1210进行夹紧时，装夹件1310的同步性能够保证互换板1210的受力均匀，保证互换板1210的定位精准性。

在其他的实施例中，装夹件1310还可以选用夹紧油缸，夹紧油缸能够在较小的体积下为互换板1210提供强劲的夹紧力，且具有较小的工作声噪。

本实施例中，互换板1210呈矩形板状，一组装夹组件1300包括四个装夹件1310，分别设置在互换板1210的四个边角处，如分别设于互换板1210的一组对边的两端。当然，互换板1210也可以为其他的形状，装夹组件1300的装夹件1310根据互换板1210的形状采用相应的分布，原则为尽可能为互换板1210提供稳定均匀的夹紧力。

由于互换板1210在底板1100上的位置可调节，互换板1210的尺寸规格在底板1100上可更换，因此，装夹组件1300的装夹件1310在底板1100上的位置也应该具有可调节性和可更换性，装夹件1310可以通过底板1100上的定位部1110进行定位。

本实施例中，多工位夹具1000还包括托板1400，装夹组件1300通过托板1400可拆卸地连接在底板1100上，且托板1400通过不同的定位部1110定位在底板1100不同的位置上；托板1400上能够安装至少一组装夹组件1300，互换板1210定位在托板1400上。通过底板1100对托板1400进行定位，托板1400对互换板1210进行定位，实现互换板1210在底板1100上的定位。装夹组件1300安装的托板1400上，通过托板1400相对底板1100的定位从而使得装夹组件1300在底板1100上定位，装夹组件1300在托板1400上的安装位置与互换板1210在托板1400上的位置相对应。由此，在加工同一产品时，只需通过装夹件1310夹持和松开互换板1210进行互换板1210的装拆；在加工不同产品时，通过装拆托板1400，将工件夹持机构1200和装夹组件1300一同进行更换，提升换线效率。

托板1400上可以安装一组或多组装夹组件1300，由于装夹组件1300与工件夹持机构1200一一对应，因此一块托板1400上的工件夹持机构1200的数量也为至少一个。同时，底板1100上能够安装多个托板1400，从而使得该多工位夹具1000成为一种多工位夹具。本实施例中，一块托板1400上安装有两组装夹组件1300和两个工件夹持机构1200，底板1100上设有两块托板1400，多工位夹具1000具有四个工位。

如图5所示，底板1100上的定位部1110为定位孔，底板1100上还设有多个安装孔1120，安装孔1120在底板1100上间隔均匀分布，定位部1110在定位板间隔均匀分布，且定位部1110与安装孔1120之间间隔分布。底板1100对安装于其上的部件，本实施例为托板1400，通过定位孔定位，通过安装孔1120实现连接。同时，底板1100与机床之间通过定位孔定位，通过安装孔1120实现连接。定位孔的精度要求高于安装孔1120的精度要求，由此使得底板1100通过定位孔插入定位销能够实现对安装于其上的部件的精准定位。定位孔与安装孔1120的间隔分布避免了定位和连接产生干涉。

进一步地，底板1100上呈网格状均布有多个安装孔1120，定位孔也呈网格状均匀分布，但定位孔的网格密度小于安装孔1120的密度，且每一定位孔的轴线落于安装孔1120的最小网格单元的中心点上。

本实施例中，定位孔为光孔，精度为h7，通过插入底板定位销1130实现对其他部件的销定位，安装孔1120为螺纹孔，其精度可以不做要求，通过拧入底板螺栓1140实现对其他的部件的连接固定。

托板1400通过多个安装孔1120安装在底板1100上，底板1100通过安装孔1120安装在机床上，托板1400通过定位孔定位在底板1100上，底板1100通过定位孔定位在机床上。通过保证底板1100上的定位孔之间的位置精度，已经定位孔自身的精度，即能够保证底板1100定位在机床上、托板1400定位在底板1100上时，托板1400相对于机床具有较高的定位安装精度。

底板1100在机床上的良好定位，能够保证其上在安装不同的托板1400时，底板1100始终能够为托板1400提供较好的定位基准，在更换托板1400后，不需要进行定位精度的校正。

上述，底板1100上的定位部1110除了可以是定位孔之外，还可以为定位凸台。

请一并参阅图6和图7，装夹组件1300还包括支撑件1320，支撑件1320连接在托板1400上且用于支撑互换板1210，支撑件1320与互换板1210之间形成有定位结构。由此，互换板1210通过与支撑件1320之间的定位实现在托板1400上的定位。支撑件1320连接在托板1400上，对互换板1210形成支撑的作用。由于装夹件1310具有一定的高度，若互换板1210直接放置在托板1400上会使得互换板1210的厚度加大，不便于拆装搬运。因此设置支撑件1320用以补偿装夹件1310的高度，使得互换板1210更加轻薄化。支撑件1320可以为连接在托板1400上的分体式构件，也可以为形成在托板1400上的一体式凸台，支撑件1320与互换板1210之间具有定位结构，但不连接，通过装夹件1310的夹持将互换板1210夹紧在支撑件1320上。

本实施例中，一块互换板1210下设有两个支撑件1320，其呈块状，底面中部挖槽形成镂空，以减少支撑件1320与托板1400的平面度对于二者连接稳定性的影响。两个支撑件1320设于互换板1210的一组对边上，支撑件1320的边角落在互换板1210的边角上，互换板1210在放置在支撑件1320上时通过与支撑件1320的四角对齐实现定位。因此互换板1210与支撑件1320之间的定位结构为边角对齐定位。当然，在其他的实施例中，互换板1210与支撑件1320之间也可以为凸台与凹槽配合式定位，或定位销定位。

通过保证支撑件1320在托板1400上的位置精度，由此能够保证互换板1210相对托板1400的定位精度、互换板1210相对底板1100的定位精度以及互换板1210相对机床的定位精度。再通过保证互换板1210上的工件夹持组件1220对工件的夹持定位的定位精度，从而使得工件依次通过工件夹持组件1220、支撑件1320、托板1400和底板1100的逐级定位，保证工件在机床上的定位精度。

本实施例中，互换板1210上设有定位件1211和定位凸台1212，定位件1211用于定位工件的一个边，定位凸台1212用于定位该边的一个临边，由此为工件进行定位，将工件在共角的两边上的移动限定。如工件呈矩形，定位件1211与工件夹持组件1220设于工件的一组对边上，定位凸台1212设于该组对边所夹的一个临边上。放置在互换板1210上的工件通过定位件1211和定位凸台1212的限位形成预定位，工件夹持组件1220与定位相对设置，工件夹持组件1220具有朝向定位件1211移动的夹紧行程以及向远离定位件1211移动的释放行程。

定位件1211和定位凸台1212相当于固定夹持结构，工件夹持组件1220相当于活动夹持结构，将工件放置在互换板1210上时，通过定位件1211和定位凸台1212对工件进行定位，而后通过工件夹持组件1220将其夹紧或松开释放。

定位件1211和定位凸台1212可以为与互换板1210一体，直接为互换板1210板体上的形成的凸起结构。本实施例中，定位件1211、定位凸台1212与互换板1210为分体式装配结构。定位件1211呈条形块状，采用与托板1400在底板1100上的连接方式相同的连接方式，即同时定位件1211采用了定位精孔(插入定位销)和连接孔(拧入螺栓)安装在互换板1210上，以保证其在互换板1210上的定位精度。定位凸台1212为连接在互换板1210上的凸起部件。

进一步地，互换板1210上还设有垫块1213，垫块1213垫设于互换板1210与工件之间，定位凸台1212设置在垫块1213上。垫块1213可以通过螺栓连接在互换板1210上，定位凸台1212为插设在垫块1213上的定位销。需要说明的是，垫块1213对于工件夹紧组件将工件的夹紧不形成干涉。

通过设置垫块1213能够将工件的厚度与定位件1211、工件夹紧组件的高度形成补偿，将工件托起，避免在加工时，定位件1211、定位凸台1212、工件夹持组件1220对工件形成干涉。

由于互换板1210与支撑件1320之间靠边角定位，垫块1213与互换板1210之间直接采用螺栓连接，采用这两种定位方式二不设置定位销的好处是：减少本多工位夹具1000的制造工序，简化结构，降低制造成本；增强本多工位夹具1000的互换性、适配性。但采用这两种定位方式会造成一定的定位累积误差，可以在工件上预留相应的余量，只要加工程序和刀具没问题，那么工件的形状尺寸就不会受到影响。

可以理解的是，对于高加工精度要求的工件的多工位夹具1000，可以在互换板1210与支撑件1320之间设置定位销进行定位、在互换板1210与垫块1213之间设置定位销进行定位。

如图8所示，工件夹持组件1220包括活动夹持块1221和螺栓1222，螺栓1222包括相互连接的螺杆与栓头，螺杆穿过活动夹持块1221连接在互换板1210上，栓头与活动夹持块1221之间形成斜面配合，该斜面自靠近工件的一侧至远离工件的一侧下倾或上扬。

栓头与活动夹持块1221之间形成了楔形配合，斜面自靠近工件的一侧至远离工件的一侧下倾时，由此当螺栓1222相对互换板1210拧紧时，活动夹紧块向靠近工件的方向移动以将工件夹紧，当螺栓1222相对互换板1210拧松时，活动夹紧块向远离工件的方向移动以将工件释放。

可以理解的是，若螺杆的长度足够长/螺杆在互换板1210上的螺接长度足够长，即当螺栓1222在活动夹紧块夹紧工件和释放工件是均能够提供稳定的连接力时，还可以将夹持块上的斜面设置为自靠近工件的一侧至远离工件的一侧上扬，从而使得当螺栓1222相对互换板1210拧松时，活动夹紧块向靠近工件的方向移动以将工件夹紧，当螺栓1222相对互换板1210拧紧时，活动夹紧块向远离工件的方向移动以将工件释放。

可以理解的是，螺杆与工件之间的距离不变，而活动夹持块1221与工件之间的距离可变，因此，螺杆与活动夹持块1221之间同时存在沿互换板1210和垂直于互换板1210的双向运动，活动夹持块1221上设有与活动夹持块1221移动方向相同的条形通槽。

螺杆的轴线可以相对互换板1210垂直设置，则栓头与活动夹持块1221之间可以夹设有与活动夹持块1221的斜面相配合的楔形块/梯形块，从而能够将栓头在垂直于互换板1210方向上的往复直线运动为活动夹持块1221在平行于互换板1210的方向上的往复直线运动。

本实施例中，活动夹持块1221的斜面自靠近工件的一侧至远离工件的一侧下倾。活动夹持块1221呈梯形体状，其底面可滑动地设于互换板1210上，其斜面上设有贯通至地面的条形通槽，且该条形通槽与斜面垂直设置。螺栓1222的螺杆垂直于斜面穿过该条形通槽后倾斜地连接在互换板1210上，即为螺杆的倾斜角度与活动夹持块1221的斜面倾角相同。如此，能够使得栓头的底面与活动夹持块1221的斜面之间直接形成斜面配合，能够通过旋拧螺栓1222实现对活动夹持块1221在互换板1210的移动位置的调节。可以在栓头与活动夹持块1221之间设置垫圈1223，以均衡栓头与活动夹持块1221之间的受力，将栓头的力均衡地传递到活动夹持块1221上，驱动活动夹持块1221在互换板1210上滑动。垫圈1223可以选用尼龙垫圈，其具有较好的耐磨性和润滑性。

本实施例中，定位件1211呈条形块状，其两侧均设有工件夹持组件1220和定位凸台1212，由此使得一个工件夹持机构1200能够实现对两个工件的装夹，进一步增多多工位夹具1000的工位。定位件1211的每一侧设置至少一组工件夹持组件1220，本实施例为3个。

互换板1210上设有把手1214，便于施力，以方便对互换板1210，即工件夹持机构1200的搬运。本实施例中，互换板1210的一组对边上各设有一个把手1214。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。