一种夹具的制作方法

所属技术领域

本发明属于夹具技术领域，尤其涉及一种夹具。

背景技术：

夹具是指在机械加工中用来加工工件的夹具。

对于加工圆筒状结构的工件来说，在机械加工中，一般采用传统的三角卡盘通过对工件的内圆或者外圆进行夹紧；但是对于厚度较薄的工件来说，无论是通过外圆夹紧还是内圆夹紧，在夹紧力控制不当的情况下，都有可能夹伤工件；影响美观和后期的工作，但是为了防止夹伤工件，降低夹紧力的话，在工件高速运动的过程中就会出现脱落的现象，误伤机械或者工作人员。

现有的技术会采用在工件内圆或者外圆上垫上一层厚度相等的垫片，但是这样因摩擦一方面容易造成工件滑脱现象，另一方面如果垫片出现磨损会造成工件的轴心与夹具的轴心错位，影响加工精度。

本发明设计一种夹具解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种夹具，它是采用以下技术方案来实现的。

一种夹具，其特征在于：它包括中间夹具、执行夹具，其中执行夹具通过中间夹具与机床上的固有夹具连接。

上述执行夹具包括执行夹具壳体、爪机构，其中三个周向均匀分布的爪机构滑动安装在执行夹具壳的前端；三个第一齿条分别固定安装在三个爪机构上，三个第一齿条分别与执行夹具壳体内的第四齿轮啮合；执行夹具壳体还安装有对第四齿轮进行锁死的紧固机构。

上述爪机构包括第一齿轮、第二齿轮、伸缩驱动轴、第一支撑、第三齿轮、内夹板、外夹板、第二齿条、第三齿条、固定轴、第二支撑、安装壳、导向板，其中安装壳的一端开有两个方形口，安装壳的另一端开有轴孔，安装壳开有轴孔一端的内端面上固定安装有两个导向板；安装壳开有轴孔的一端滑动安装在执行夹具壳体的前端；第二齿条和第三齿条通过安装壳上所开的两个方形口滑动安装在安装壳上，且第二齿条和第三齿条被两个导向板与安装壳的两内侧面组成的滑动腔体导向；外夹板的一端固定安装在第二齿条位于安装壳外侧的一端，内夹板的一端固定安装在第三齿条位于安装壳外侧的一端，内夹板和外夹板之间具有滑动空间；第一齿轮通过固定轴旋转安装在安装壳内，且第一齿轮分别与第二齿条和第三齿条啮合，第一齿轮位于第三齿条和第二齿条之间；伸缩驱动轴有伸缩内杆和伸缩外套组成，伸缩内杆的一端通过第二支撑旋转安装在安装壳内，伸缩内杆的另一端嵌套安装在伸缩外套一端的内侧，伸缩外套的另一端穿过安装壳上所开的轴孔通过第一支撑旋转安装在执行夹具壳体内，第二齿轮固定安装在伸缩内杆上，第二齿轮与第一齿轮啮合；第三齿轮固定安装在伸缩外杆上。

安装转轴旋转安装在上述执行夹具壳体内，齿盘固定安装在安装转轴的一端，齿盘与三个爪机构中的三个第三齿轮分别啮合；蜗轮安装在安装转轴的另一端，两个蜗杆对称的安装在执行夹具壳体内，且分别与蜗轮啮合、两个蜗杆之间通过同步机构同步连接。

作为本技术的进一步改进，上述中间夹具的一端具有六角嵌套柱，执行夹具壳体的一端具有六角嵌套槽，六角嵌套槽的内壁面上周向均匀的开有三个紧固螺纹孔，中间夹具通过六角嵌套柱与六角嵌套槽的嵌套配合与执行夹具壳体连接，且通过三个紧固螺钉与三个紧固螺纹孔的配合将两者固定。

作为本技术的进一步改进，上述执行夹具内开有第一安装槽，第一安装槽的内壁面上开有两组安装圆孔，且两组安装圆孔中一端均穿出执行夹具壳体外侧；第一安装槽开有安装圆孔的两侧均开有一个第四安装槽。

两个蜗杆的一端分别旋转安装在两组安装圆孔中未穿出执行夹具壳体外侧的安装圆孔内，两个蜗杆的另一端穿出贯通执行就安居壳体内外的安装圆孔，且该端的端面上具有六角槽。

上述同步机构包括第一同步齿轮、第二同步齿轮、第三同步齿轮，其中两个第一同步轮分别安装在两个蜗杆中其中一个蜗杆的两端，两个第三同步轮分别安装在两个蜗杆中另一个蜗杆的两端，两个第一同步轮和两个第三同步轮之间分别通过三个第二同步轮相互啮合传动连接；所述第一同步轮、第二同步轮和第三同步轮分别位于执行夹具上所开的两个第四安装槽内。

作为本技术的进一步改进，上述执行夹具内开有第三安装槽，第三安装槽的内圆面上周向均匀的开有三个安装滑槽，每个安装滑槽的两侧面上均开有一个导向槽；三个安装壳开有轴孔一端的两侧分别安装有一个导向块，三个安装壳分别通过其上的两个导向块与导向槽的配合安装在执行夹具壳体上。

作为本技术的进一步改进，上述执行夹具壳体内开有第二安装槽，第二安装槽与第一安装槽和第三安装槽相通；第二安装槽的内圆面上周向均匀的开有三个圆形孔，三个圆形孔的一端开有三个穿出执行夹具壳体的安装圆槽；第四齿轮旋转安装在安装转轴上，三个第一齿条分别通过一个连接板固定安装在三个安装壳上，三个第一齿条分别与第四齿轮啮合；紧固套旋转安装在安装转轴上，紧固套与第四齿轮端面固定；三个紧固机构周向均匀的安装在执行夹具上。

上述紧固机构包括上紧杆、滑动螺纹套、支撑环，其中支撑环的内圆面上具有内螺纹，支撑环固定安装在执行夹具壳体内，滑动螺纹套的外圆面上具有外螺纹，滑动螺纹套通过螺纹配合安装在支撑环上，滑动螺纹套的一端与紧固套外圆面配合；上紧杆的一端具有方便驱动的六角槽，上紧杆的另一端通过导块与导槽的配合滑动安装在滑动螺纹套内；且上紧杆具有六角槽的一端穿过对应的圆形孔和安装圆槽。

上述第二安装槽的端面上开有环状的t形导槽，齿圈的一端安装有t形导块，齿圈通过t形导块与t形导槽的旋转配合安装在执行夹具壳体内，三个第五齿轮分别安装在三个紧固机构中的上紧杆上，且三个第五齿轮分别与齿圈啮合。

相对于传统的夹具技术，本发明设计的有益效果如下：

1、本发明设计的夹具，可以适用于厚度较薄的圆筒状工件，在使用过程中通过三个内夹板和外夹板将工件的内壁和外壁同时固定，这样可以提高紧固效果，在同等紧固效果的情乱下，该夹具对工件的夹紧力可以相对减小，一定程度上防止了夹伤工件的情况发生。

2、本发明设计两个蜗杆，保证夹具的重心始终位于中间轴线上，在使用过程中不会出现偏心运动，且在夹紧过程中驱动两个蜗杆中任意一个蜗杆均可以；而且本发明中还设计同步机构，同步机构保证两个蜗杆中其中一个旋转时，另一个也会同时旋转，不会因蜗轮蜗杆自锁功能影响蜗轮的正常转动。

3、本发明中设计了三个紧固机构，在三个安装壳相对执行夹具壳体的位置固定后，通过三个紧固机构三个安装壳起到固定限制作用，保证了夹具对工件夹紧的稳定性。

4、本发明在对筒状结构进行装夹，通过调节爪机构本身完成对工件的夹紧，夹紧过程中通过爪机构的自由同步滑动自动适应工件的大小，当完成对工件的夹紧后，将爪机构的同步滑动锁死，最终完成夹紧状态。由上可知本发明具有操作简单的效果。

附图说明

图1是整体部件外观示意图。

图2是整体部件分布示意图。

图3是中间夹具和执行夹具安装示意图。

图4是执行夹具壳体外观示意图。

图5是执行夹具壳体结构示意图。

图6是中间夹具和执行夹具配合示意图。

图7是蜗杆安装示意图。

图8是紧固机构安装示意图。

图9是爪机构安装示意图。

图10是执行夹具内部结构示意图。

图11是紧固机构同步示意图。

图12是齿圈结构示意图。

图13是紧固机构结构示意图。

图14是爪机构同步示意图。

图15是爪机构调节示意图。

图16是蜗杆同步示意图。

图17是爪机构外观示意图。

图18是安装壳结构示意图。

图19是爪机构结构示意图。

图20是第二齿条、第三齿条和第一齿轮配合示意图。

图21是伸缩驱动轴结构示意图。

图中标号名称：1、中间夹具；2、执行夹具；3、紧固螺钉；4、执行夹具壳体；5、六角嵌套槽；6、第一安装槽；7、第二安装槽；8、第三安装槽；9、紧固螺纹孔；10、第四安装槽；11、导向板；12、安装圆孔；13、圆形孔；14、安装圆槽；15、安装滑槽；16、导向槽；17、六角嵌套柱；18、蜗杆；19、蜗轮；20、同步机构；22、紧固机构；23、紧固套；24、t形滑槽；25、第一齿轮；26、第二齿轮；27、爪机构；28、伸缩驱动轴；29、第一支撑；30、第三齿轮；31、齿盘；32、第四齿轮；33、齿圈；34、上紧杆；35、第五齿轮；36、滑动螺纹套；37、t形滑块；38、支撑环；39、安装壳；40、连接板；41、第一齿条；42、第一同步齿轮；43、第二同步齿轮；44、第三同步齿轮；45、内夹板；46、外夹板；47、导向块；48、方形口；49、轴孔；50、安装转轴；51、第二支撑；52、第二齿条；53、第三齿条；54、固定轴；55、伸缩内杆；56、伸缩外套。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例或者附图用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1所示，它包括中间夹具1、执行夹具2，其中执行夹具2通过中间夹具1与机床上的固有夹具连接。

如图1、2、3所示，上述执行夹具2包括执行夹具壳体4、爪机构27，其中如图10所示，三个周向均匀分布的爪机构27滑动安装在执行夹具2壳的前端；三个第一齿条41分别固定安装在三个爪机构27上，三个第一齿条41分别与执行夹具壳体4内的第四齿轮32啮合；执行夹具壳体4还安装有对第四齿轮32进行锁死的紧固机构22。

如图17、19所示，上述爪机构27包括第一齿轮25、第二齿轮26、伸缩驱动轴28、第一支撑29、第三齿轮30、内夹板45、外夹板46、第二齿条52、第三齿条53、固定轴54、第二支撑51、安装壳39、导向板11，其中如图18所示，安装壳39的一端开有两个方形口48，安装壳39的另一端开有轴孔49，如图19所示，安装壳39开有轴孔49一端的内端面上固定安装有两个导向板11；安装壳39开有轴孔49的一端滑动安装在执行夹具壳体4的前端；第二齿条52和第三齿条53通过安装壳39上所开的两个方形口48滑动安装在安装壳39上，且第二齿条52和第三齿条53被两个导向板11与安装壳39的两内侧面组成的滑动腔体导向；如图20所示，外夹板46的一端固定安装在第二齿条52位于安装壳39外侧的一端，内夹板45的一端固定安装在第三齿条53位于安装壳39外侧的一端，内夹板45和外夹板46之间具有滑动空间；第一齿轮25通过固定轴54旋转安装在安装壳39内，且第一齿轮25分别与第二齿条52和第三齿条53啮合；第一齿轮25位于第三齿条53和第二齿条52之间；如图21所示，伸缩驱动轴28有伸缩内杆55和伸缩外套56组成，伸缩内杆55的一端通过第二支撑51旋转安装在安装壳39内，伸缩内杆55的另一端嵌套安装在伸缩外套56一端的内侧，伸缩外套56的另一端穿过安装壳39上所开的轴孔49通过第一支撑29旋转安装在执行夹具壳体4内，第二齿轮26固定安装在伸缩内杆55上，如图19所示，第二齿轮26与第一齿轮25啮合；第三齿轮30固定安装在伸缩外杆上。

如图3所示，安装转轴50旋转安装在上述执行夹具壳体4内，如图15所示，齿盘31固定安装在安装转轴50的一端，齿盘31与三个爪机构27中的三个第三齿轮30分别啮合；蜗轮19安装在安装转轴50的另一端，如图7所示，两个蜗杆18对称的安装在执行夹具壳体4内，且分别与蜗轮19啮合、；两个蜗杆18之间通过同步机构20同步连接。

本发明设计两个蜗杆18的作用是保证夹具的重心始终位于中间轴线上，在使用过程中不会出现偏心运动。在夹紧过程中驱动两个蜗杆18中任意一个蜗杆18均可以。

本发明中设计同步机构20的作用是保证两个蜗杆18中其中一个旋转时，另一个也会同时旋转，不会因蜗轮19蜗杆18自锁功能影响蜗轮19的正常转动。

如图6所示，上述中间夹具1的一端具有六角嵌套柱17，如图4、5所示，执行夹具壳体4的一端具有六角嵌套槽5，六角嵌套槽5的内壁面上周向均匀的开有三个紧固螺纹孔9，如图3所示，中间夹具1通过六角嵌套柱17与六角嵌套槽5的嵌套配合与执行夹具壳体4连接，且通过三个紧固螺钉3与三个紧固螺纹孔9的配合将两者固定。

机床上的固有夹具在工作过程中会带动中间夹具1旋转，中间夹具1旋转通过六角嵌套柱17和六角嵌套槽5的配合带动执行夹具2旋转。

如图5所示，上述执行夹具2内开有第一安装槽6，第一安装槽6的内壁面上开有两组安装圆孔12，且两组安装圆孔12中一端均穿出执行夹具壳体4外侧；第一安装槽6开有安装圆孔12的两侧均开有一个第四安装槽10。

如图7所示，两个蜗杆18的一端分别旋转安装在两组安装圆孔12中未穿出执行夹具壳体4外侧的安装圆孔12内，两个蜗杆18的另一端穿出贯通执行就安居壳体内外的安装圆孔12，且该端的端面上具有六角槽；六角槽的作用是方便人们通过六角扳手驱动蜗杆18旋转。

如图16所示，上述同步机构20包括第一同步齿轮42、第二同步齿轮43、第三同步齿轮44，其中两个第一同步轮分别安装在两个蜗杆18中其中一个蜗杆18的两端，两个第三同步轮分别安装在两个蜗杆18中另一个蜗杆18的两端，两个第一同步轮和两个第三同步轮之间分别通过三个第二同步轮相互啮合传动连接；所述第一同步轮、第二同步轮和第三同步轮分别位于执行夹具2上所开的两个第四安装槽10内。

本发明中两个蜗杆18中无论哪个螺杆旋转通过第一同步齿轮42、第二同步轮和第三同步轮带动另一个蜗杆18旋转。本发明中第一同步轮和第三同步轮之间通过三个第二同步轮传动连接，因传动方向的变化，本发明设计的两个蜗杆18的斜齿方向相反。

如图5所示，上述执行夹具2内开有第三安装槽8，第三安装槽8的内圆面上周向均匀的开有三个安装滑槽15，每个安装滑槽15的两侧面上均开有一个导向槽16；如图18所示，三个安装壳39开有轴孔49一端的两侧分别安装有一个导向块47，如图9所示，三个安装壳39分别通过其上的两个导向块47与导向槽16的配合安装在执行夹具壳体4上。

如图5所示，上述执行夹具壳体4内开有第二安装槽7，第二安装槽7与第一安装槽6和第三安装槽8相通；第二安装槽7的内圆面上周向均匀的开有三个圆形孔13，三个圆形孔13的一端开有三个穿出执行夹具壳体4的安装圆槽14；如图8、14所示，第四齿轮32旋转安装在安装转轴50上，如图14所示，三个第一齿条41分别通过一个连接板40固定安装在三个安装壳39上，三个第一齿条41分别与第四齿轮32啮合；如图8所示，紧固套23旋转安装在安装转轴50上，紧固套23与第四齿轮32端面固定；三个紧固机构22周向均匀的安装在执行夹具2上。

本发明中本发明中因安装壳39在调节过程中会相对执行夹具壳体4滑动，所以本发明设计的伸缩驱动轴28具有伸缩功能，在安装壳39滑动的时候，安装壳39会带动对应的伸缩内杆55相对对应的伸缩外套56滑动；不影响安装壳39的正常滑动，同时伸缩内杆55和伸缩外套56通过导块与导槽滑动配合，可以正常传递扭矩。

如图13所示，上述紧固机构22包括上紧杆34、滑动螺纹套36、支撑环38，其中支撑环38的内圆面上具有内螺纹，支撑环38固定安装在执行夹具壳体4内，滑动螺纹套36的外圆面上具有外螺纹，滑动螺纹套36通过螺纹配合安装在支撑环38上，滑动螺纹套36的一端与紧固套23外圆面配合；上紧杆34的一端具有方便驱动的六角槽，上紧杆34的另一端通过导块与导槽的配合滑动安装在滑动螺纹套36内；且上紧杆34具有六角槽的一端穿过对应的圆形孔13和安装圆槽14。六角槽的作用是方便人们通过六角扳手驱动上紧杆34旋转。

如图8所示，上述第二安装槽7的端面上开有环状的t形导槽，如图12所示，齿圈33的一端安装有t形导块，如图8所示，齿圈33通过t形导块与t形导槽的旋转配合安装在执行夹具壳体4内，如图11所示，三个第五齿轮35分别安装在三个紧固机构22中的上紧杆34上，且三个第五齿轮35分别与齿圈33啮合。

通过齿圈33和三个第五齿轮35的配合保证了三个紧固机构22的同步性，在上紧或者松开紧固套23的时候，只需要旋转调节其中一个上紧杆34即可，操作起来比较方便。

本发明设计的夹具可以根据工具的实际尺寸选择不同大小的夹具。

具体工作流程：当使用本发明设计的夹具时，首先将中间夹具1安装在机床上的固有夹具上，然后将执行夹具2通过六角嵌套柱17和六角嵌套槽5的配合安装在中间夹具1上，且通过上紧螺钉固定。

然后开始安装工件，在安装工件的时候，为了适应工件的内外径，需要手动调节三个爪机构27中的安装壳39，使得工件嵌套于三个爪机构27上的内夹板45和外夹板46之间；在调节过程中，当其中一个安装壳39沿着执行夹具壳体4径向方向滑动时，该安装壳39会通过对应的连接板40带动安装在其上的第一齿条41滑动，该第一齿条41滑动会带动第四齿轮32旋转，第四齿轮32旋转带动其它两个第一齿条41滑动，进而带动其它两个安装壳39滑动，即三个爪机构27在调节过程中保持同步滑动，保证了夹具对工件对中夹紧，提高了加工过程中的稳定性；之后，驱动蜗杆18旋转时，蜗轮19会带动蜗杆18旋转，蜗杆18带动齿盘31旋转；当齿盘31被驱动旋转时，齿盘31会带动三个第三齿轮30旋转，三个第三齿轮30旋转带动三个伸缩驱动轴28旋转，三个伸缩驱动轴28旋转带动三个第二齿轮26旋转，三个第二齿轮26旋转带动三个第一齿轮25旋转，三个第一齿轮25旋转带动三个第二齿条52和三个第三齿条53移动，且同一个爪机构27中的第二齿条52和第三齿条53滑动方向相反，第二齿条52和第三齿条53滑动带动外夹板46和内夹板45相对滑动；进而对工件夹紧；在调节内夹板45和外夹板46夹紧工件的时候，三个安装壳39为了适应工件会继续滑动；当工件被三个内夹板45和外夹板46固定后，三个安装壳39在执行夹具壳体4上的位置也相对固定。

在三个安装壳39相对执行夹具壳体4的位置固定后，旋转任意一个上紧杆34，上紧杆34通过导块与导槽会带动滑动螺纹套36旋转，因滑动螺纹套36与支撑环38螺纹配合，所以滑动螺纹套36在旋转过程中会相对支撑环38移动，对紧固套23上紧，使其处于静止状态，即第四齿轮32静止，三个安装壳39静止，保证了夹具对工件夹紧的稳定性。

在拆卸工件的时候，反向调节蜗杆18，使得三个内夹板45和外夹板46打开，即可将工件取下。在下次使用时，反向旋转上紧杆34，使得三个紧固机构22解除对紧固套23的限制，三个爪机构27可以自由沿着执行夹具壳体4径向方向滑动调节。