环形复合组件加工用车床夹具及使用其的定位方法与流程

1.本发明涉及车床加工技术领域，特别涉及一种环形复合组件加工用车床夹具及使用其的定位方法。


背景技术：

2.车床是用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。而，车床夹具是指在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具。
3.对于体积较大的环形零件，通常可采用立式车床进行车加工。但体积较大的环形零件在定位时，难度较大，经常会出现定位中心不准、零件变形、夹持不稳定等问题。特别是，对于环形的非规则形状的复合组件，若车床夹具设计不好，会极大地降低加工质量。
4.图1所示的环形复合组件100，包括环形件101和弹性圈102，环形件101由铝材料制成，弹性圈102由弹性材料制成，环形件101包括环形圈103和设置于环形圈103的一端面的外翻边104，弹性圈102套在环形圈103内，弹性圈102的外周面与环形圈103的内周面相贴合。当需要使用车床加工图1所示的环形复合组件100时，由于环形件101由铝材料制成，在使用夹具夹持时，容易出现变形的问题；再加上环形件101还设有外翻边104，如何固定外翻边104也是一个问题；而弹性圈102由于是弹性材料制成，又有定位后容易移位的问题。
5.因此，如何准确定位环形的非规则形状的复合组件，提高车床加工质量，是本领域技术人员难以解决的难题。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中环形的非规则形状的复合组件在使用车床加工时定位难度较大、加工质量差的缺陷，提供一种环形复合组件加工用车床夹具及使用其的定位方法。
7.本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：本发明提供一种环形复合组件加工用车床夹具，该环形复合组件包括环形件和弹性圈，所述环形件包括环形圈和设置于所述环形圈的一端面的外翻边，所述弹性圈套在所述环形圈内，所述弹性圈的外周面与所述环形圈的内周面相贴合；所述车床夹具包括：底座，所述底座水平放置，所述底座用于与车床主体相固定；中心定位组件，所述中心定位组件包括中心调节杆和多个压紧块，所述中心调节杆竖向设置于所述底座的中心，多个压紧块环绕所述中心调节杆设置，所述压紧块设有能与所述弹性圈的内周面相贴合的压紧面，所述中心调节杆能控制所述压紧块沿所述中心调节杆的径向往复移动；至少一个压边组件，所述压边组件包括压头和第一拉杆，所述压头安装在所述底座的上方，所述第一拉杆安装在所述底座内，所述压头向下弯曲形成容纳所述外翻边的空间，所述第一拉杆能带动所述压头沿竖向移动；至少一个径向定位组件，所述径向定位组件包括滑动座和定位块，所述滑动座安
装在所述底座上，所述定位块设置于所述滑动座上并能沿所述中心调节杆的径向移动，所述定位块设有与所述外翻边的外周面相配合的定位面；控制系统，所述控制系统与所述中心定位组件、压边组件和径向定位组件相连接，所述控制系统能通过所述中心调节杆控制所述压紧块沿所述中心调节杆的径向往复移动，所述控制系统能通过所述第一拉杆带动所述压头沿竖向移动，所述控制系统能控制所述定位块沿所述中心调节杆的径向移动。
8.较佳地，所述压边组件还包括放置块，所述放置块固定于所述底座上，所述放置块位于所述压头的下方，所述放置块的上表面形成用于放置所述外翻边的放置面。
9.较佳地，所述压边组件还包括调节垫板，所述调节垫板夹在所述底座与所述放置块之间，所述放置块、调节垫板与所述底座可拆卸连接。
10.较佳地，所述压头内设有负压泵，所述压头面向所述外翻边的表面形成若干抽气口，所述抽气口与所述负压泵相连通，所述负压泵能令所述抽气口形成负压。
11.较佳地，所述中心调节杆的上端面的边缘形成第一导向斜面，所述压紧块设有与所述第一导向斜面相配合的第二导向斜面；所述压紧块的外侧表面形成第三导向斜面，所述第三导向斜面沿从下至上的方向向远离所述中心调节杆的方向延伸；所述底座形成安装所述中心定位组件的中心安装孔，所述中心安装孔的内周面设有与所述第三导向斜面相配合的第四导向斜面。
12.较佳地，所述径向定位组件还包括高度调节部，所述高度调节部与所述滑动座相固定，所述高度调节部用于调节所述滑动座的高度。
13.较佳地，所述高度调节部包括：第二拉杆，所述第二拉杆竖向设置，所述第二拉杆伸出至所述底座的下方，所述第二拉杆能在所述控制系统的控制下竖向移动；连接杆，所述连接杆与所述滑动座的底部相固定，所述连接杆与所述第二拉杆相互平行；连接盘，所述连接盘与所述第二拉杆、连接杆相固定，所述第二拉杆能通过所述连接盘、连接杆带动所述滑动座上下移动。
14.较佳地，所述径向定位组件包括径向调节部，所述径向调节部与所述滑动座相连接，所述径向调节部用于调节所述滑动座沿所述中心调节杆的径向的位移。
15.较佳地，所述径向调节部包括：竖向伸缩杆，所述竖向伸缩杆竖向安装在所述底座上并伸出至所述底座的外部，所述竖向伸缩杆能在所述控制系统的控制下竖向移动；横向移动板，所述底座的上表面设有沿所述中心调节杆的径向延伸的径向滑槽，所述横向移动板安装在所述径向滑槽内，所述横向移动板的一端与所述滑动座固定，所述横向移动板的另一端形成第一横导向面，所述第一横导向面从下至上向远离所述竖向伸缩杆的方向延伸，所述竖向伸缩杆具有与所述第一横导向面相配合的第二横导向面；复位机构，所述复位机构安装在所述底座内，所述复位机构与所述横向移动板相抵接，所述复位机构始终向所述横向移动板施加向所述竖向伸缩杆的方向的力。
16.本发明还提供一种环形复合组件车床加工定位方法，所述定位方法使用上述技术方案所述的环形复合组件加工用车床夹具，所述定位方法包括以下步骤：
将所述环形复合组件放置于所述底座上，令所述环形复合组件的外翻边放置于所述径向定位组件的滑动座上且位于所述压边组件的压头的下方，所述环形复合组件的弹性圈将所述中心定位组件的压紧块包裹在内；所述控制系统控制所述中心定位组件的中心调节杆移动，使所述压紧块向外延伸，所述压紧块的压紧面压紧所述弹性圈的内周面；所述控制系统控制所述压头向下移动，使所述压头压紧所述外翻边；所述控制系统控制所述定位块沿径向移动，使所述定位块的定位面与所述外翻边的外周面相抵接。
17.在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
18.本发明的积极进步效果在于：上述环形复合组件加工用车床夹具及使用其的定位方法，使用上述车床夹具进行固定的环形复合组件，由于压紧块会沿径向移动压紧弹性圈，使弹性圈的形变空间被挤压，在实际车加工中该环形复合组件由于弹性圈的形变的发生的位移就可以大幅减少；另外，通过压头、定位块分别从环形复合组件的上方和侧边进行定位，可以进一步提高该环形复合组件的定位精度，保证了在实际车加工过程中，该环形复合组件的定位效果，车加工精度可以有显著的提高。
附图说明
19.图1为本发明的车床夹具所适用的环形复合组件的结构示意图。
20.图2为本发明环形复合组件加工用车床夹具的实施例一的结构示意图。
21.图3为图2所示的环形复合组件加工用车床夹具的压头的内部结构示意图。
22.图4为本发明环形复合组件加工用车床夹具的实施例二的径向定位组件的结构示意图。
23.附图标记说明环形复合组件100环形件101弹性圈102环形圈103外翻边104底座1中心安装孔11第四导向斜面12限位支撑13中心定位组件2中心调节杆21压紧块22压紧面23第一导向斜面24
第二导向斜面25第三导向斜面26第二压力传感器27限位凸缘28压边组件3压头31第一拉杆32第一压力传感器33负压泵34抽气口35放置块36放置面37调节垫板38第二高度测量仪39径向定位组件4滑动座41定位块42定位面43高度调节部44第一高度测量仪45第二拉杆46连接杆47连接盘48径向调节部49竖向伸缩杆410横向移动板411复位机构412第一横导向面413第二横导向面414拉伸弹簧415横向移动部416横向连接部417收渣池5吸渣口51排渣通道52。
具体实施方式
24.下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
25.实施例一如图2所示，为本发明环形复合组件加工用车床夹具的一实施例。该车床夹具包括底座1、中心定位组件2、多个压边组件3、多个径向定位组件4和控制系统，底座1水平放置，底座1用于与车床主体相固定；中心定位组件2包括中心调节杆21和多个压紧块22，中心调节杆21竖向设置于底座1的中心，多个压紧块22环绕中心调节杆21设置，压紧块22设有能与弹性圈102的内周面相贴合的压紧面23，中心调节杆21能控制压紧块22沿中心调节杆21的径向往复移动；压边组件3包括压头31和第一拉杆32，压头31安装在底座1的上方，第一拉杆32安装在底座1内，压头31向下弯曲形成容纳外翻边104的空间，第一拉杆32能带动压头31沿竖向移动；径向定位组件4包括滑动座41和定位块42，滑动座41安装在底座1上，定位块42设置于滑动座41上并能沿中心调节杆21的径向移动，定位块42设有与外翻边104的外周面相配合的定位面43；控制系统与中心定位组件2、压边组件3和径向定位组件4相连接，控制系统能通过中心调节杆21控制压紧块22沿中心调节杆21的径向往复移动，控制系统能通过第一拉杆32带动压头31沿竖向移动，控制系统能控制定位块42沿中心调节杆21的径向移动。
26.当使用上述车床夹具对图1所示的环形复合组件100进行定位时，包括以下步骤：第一，粗定位：先将环形复合组件100放置于底座1上，令环形复合组件100的外翻边104放置于径向定位组件4的滑动座41上且位于压边组件3的压头31的下方，环形复合组件100的弹性圈102将中心定位组件2的压紧块22包裹在内；第二，中心定位：控制系统控制中心定位组件2的中心调节杆21移动，使压紧块22向外延伸，压紧块22的压紧面23压紧弹性圈102的内周面，从而使环形复合组件100的轴线与中心调节杆21的轴线相重合；第三，控制系统控制压头31向下移动，使压头31压紧外翻边104，从而使环形复合组件100沿竖直方向被固定，且外翻边104也被固定；第四，控制系统控制定位块42沿径向移动，使定位块42的定位面43与外翻边104的外周面相抵接，从而使环形复合组件100从外部被再次固定。
27.使用上述车床夹具进行固定的环形复合组件100，由于压紧块22会沿径向移动压紧弹性圈102，使弹性圈102的形变空间被挤压，在实际车加工中该环形复合组件100由于弹性圈102的形变的发生的位移就可以大幅减少；另外，通过压头31、定位块42分别从环形复合组件100的上方和侧边进行定位，可以进一步提高该环形复合组件100的定位精度，保证了在实际车加工过程中，该环形复合组件100的定位效果，车加工精度可以有显著的提高。
28.其中，压边组件3、径向定位组件4最好设置为多个，环绕中心定位组件2的周向均匀设置，且压边组件3、径向定位组件4相互间隔排列。这样，可以使环形复合组件100沿周向受力均匀，达到最佳的定位效果。当然，在其他的实施例中，压边组件3、径向定位组件4也可以采用其他布置形式，也能达到本实施例最基础的定位效果。压边组件3、径向定位组件4的数量和布置形式，可以根据环形复合组件100的受力点的需要灵活设置。
29.压边组件3的第一拉杆32可以与由控制系统控制的气缸相连接，从而实现压头31的竖向运动。压头31面向外翻边104的表面设有第一压力传感器33，第一压力传感器33用于测量压头31压住外翻边104的压力值，当该压力值超过警戒值时，将该压力值反馈给控制系统，控制系统控制第一拉杆32停止下移。
30.压头31的内表面最好设计为与外翻边104的表面相一致，这样使压头31压住外翻边104时，压头31的内表面与外翻边104的表面相贴合。如图3所示，压头31内设有负压泵34，压头31面向外翻边104的表面形成若干抽气口35，抽气口35与负压泵34相连通，负压泵34能令抽气口35形成负压。当开始正式加工时，控制系统控制负压泵34工作，使抽气口35形成负压，将外翻边104牢固地吸附在压头31上，从而避免了在车加工中环形复合组件100出现位移。
31.如图2所示，压边组件3还包括放置块36，放置块36固定于底座1上，放置块36位于压头31的下方，放置块36的上表面形成用于放置外翻边104的放置面37。进一步地，压边组件3还包括调节垫板38，调节垫板38夹在底座1与放置块36之间，放置块36、调节垫板38与底座1可拆卸连接。通过设置放置块36，可以调整环形复合组件100放置在底座1上的高度，使该车床夹具可以适应不同规格的环形复合组件100。调节垫板38可以设计为不同的厚度或者不同的角度，用于与放置块36组合使用，以调节放置块36的放置面37的高度或角度，以便适应不同规格的环形复合组件100。
32.中心定位组件2的一种具体结构如图2所示。中心调节杆21的上端面的边缘形成第一导向斜面24，压紧块22设有与第一导向斜面24相配合的第二导向斜面25；压紧块22的外侧表面形成第三导向斜面26，第三导向斜面26沿从下至上的方向向远离中心调节杆21的方向延伸；底座1形成安装中心定位组件2的中心安装孔11，中心安装孔11的内周面设有与第三导向斜面26相配合的第四导向斜面12。
33.由于中心调节杆21与压紧块22之间通过第一导向斜面24、第二导向斜面25相配合，压紧块22与中心安装孔11之间通过第三导向斜面26、第四导向斜面12相配合，当需要固定环形复合组件100时，中心调节杆21向上移动时，压紧块22会向外移动，从而使压紧块22的压紧面23压紧弹性圈102的内周面；当需要取下环形复合组件100时，中心调节杆21下移，压紧块22由于重力作用会内缩，从而使环形复合组件100可以取下。
34.中心定位组件2的中心调节杆21，可以与由控制系统控制的气缸相连接，从而实现压紧块22的径向运动。压紧块22的压紧面23，设有第二压力传感器27。第二压力传感器27用于测量压紧块22对弹性圈102的压力值，当该压力值超过警戒值时，将该压力值反馈给控制系统，控制系统控制中心调节杆21停止上移。
35.中心调节杆21沿周向设置有限位凸缘28，底座1设有位于限位凸缘28下方的限位支撑13。限位凸缘28用于限制中心调节杆21向下移动的极限位置，当中心调节杆21向下移动至极限位置时，限位凸缘28被卡在限位支撑13的上方。
36.径向定位组件4的一种具体结构如图2所示。径向定位组件4还包括高度调节部44，高度调节部44与滑动座41相固定，高度调节部44用于调节滑动座41的高度。通过设置高度调节部44，调节滑动座41的高度，可以调整环形复合组件100放置在滑动座41上的高度，使该车床夹具可以适应不同规格的环形复合组件100。
37.为了保持环形复合组件100放置于一水平面上，滑动座41的上表面设有第一高度测量仪45，放置块36的放置面37设有第二高度测量仪39，第一高度测量仪45、第二高度测量仪39与控制系统相连接。当第一高度测量仪45、第二高度测量仪39输送给控制系统的高度值相同时，滑动座41、放置块36处于同一水平面，可保证环形复合组件100放置于一水平面上。
38.具体而言，高度调节部44包括第二拉杆46、连接杆47和连接盘48，第二拉杆46竖向设置，第二拉杆46伸出至底座1的下方，第二拉杆46能在控制系统的控制下竖向移动；连接杆47与滑动座41的底部相固定，连接杆47与第二拉杆46相互平行；连接盘48与第二拉杆46、连接杆47相固定，第二拉杆46能通过连接盘48、连接杆47带动滑动座41上下移动。
39.第二拉杆46可以与由控制系统控制的气缸相连接。在控制系统的控制下，第二拉杆46能沿竖向移动，第二拉杆46再通过连接盘48、连接杆47带动滑动座41上下移动，从而实现滑动座41的高度调整。
40.该车床夹具还包括收渣池5，收渣池5安装在底座1的上表面，收渣池5的底部形成若干吸渣口51，吸渣口51与排渣通道52相连通。在进行车加工时，排渣通道52形成负压，通过吸渣口51将产生的废屑排出。
41.实施例二本实施例的大部分结构，与实施例一相同。不同之处在于径向定位组件4的结构。
42.在本实施例中，径向定位组件4不包括高度调节部44，而是包括径向调节部49。径向调节部49与滑动座41相连接，径向调节部49用于调节滑动座41沿中心调节杆21的径向的位移。通过径向调节部49调节滑动座41的径向位置，从而适应不同形状的环形复合组件100的要求。
43.如图4所示，该径向调节部49包括竖向伸缩杆410、横向移动板411和复位机构412，竖向伸缩杆410竖向安装在底座1上并伸出至底座1的外部，竖向伸缩杆410能在控制系统的控制下竖向移动；底座1的上表面设有沿中心调节杆21的径向延伸的径向滑槽（图中未示出），横向移动板411安装在径向滑槽内，横向移动板411的一端与滑动座41固定，横向移动板411的另一端形成第一横导向面413，第一横导向面413从下至上向远离竖向伸缩杆410的方向延伸，竖向伸缩杆410具有与第一横导向面413相配合的第二横导向面414；复位机构412安装在底座1内，复位机构412与横向移动板411相抵接，复位机构412始终向横向移动板411施加向竖向伸缩杆410的方向的力。
44.由于竖向伸缩杆410、横向移动板411之间通过第一横导向面413、第二横导向面414相配合，当竖向伸缩杆410下移时，会带动横向移动板411向外移动，从而使滑动座41沿径向外移；而当竖向伸缩杆410上移时，复位机构412将横向移动板411向内推，从而使滑动座41沿径向内移。
45.竖向伸缩杆410内设有拉伸弹簧415，拉伸弹簧415的一端与底座1固定，拉伸弹簧415的另一端与竖向伸缩杆410固定。竖向伸缩杆410下拉时，拉伸弹簧415被拉伸；竖向伸缩杆410上移时，拉伸弹簧415对竖向伸缩杆410作用一向上的力，使竖向伸缩杆410复位。
46.横向移动板411包括横向移动部416和横向连接部417，第一横导向面413位于横向移动部416上，横向连接部417将横向移动部416、滑动座41相连接。当需要调整滑动座41的高度或角度时，可以通过更换不同形状的横向连接部417来实现。
47.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。