上定位高度可调夹紧装置及硬度在线检测系统的制作方法

1.本实用新型涉及硬度计技术领域，具体是涉及一种上定位高度可调夹紧装置及硬度在线检测系统。


背景技术：

2.零件测试硬度时，常规的做法是：为了测试出零件的真实硬度值，需要去除测试面的氧化皮等，使被测试面的表面质量满足硬度测试的要求。对于布氏硬度试验，要求测试面为平面，这个工作通常在硬度试验前，在其他机械加工设备上完成后，再放到硬度计做硬度测试试验。而硬度试验要求试验力垂直于测试平面，二次装夹不容易达到，极易带来误差。对于要求做大规模的硬度试验，零件测试硬度的常规做法就显得效率低下，并且测试结果也不精确。
3.为了提高效率，提高试验精度，满足产品质量需要，在线/现场硬度测试成为解决这类问题的关键。这就需要针对不同测试零件设计硬度计，一次装夹完成测试零件的铣削或磨削、试验力施加、硬度值测量等。
4.目前硬度检测夹紧结构主要采用的是设置一个能满足被测零件大小范围的工作台，在工作台的下方设置两个初始高度相同、行程相同的油缸，在工作台的上方设置多个相同高度的支撑件，当零件到达打硬度的水平位置时，两个油缸同时上升，将被测零件夹紧在硬度计的主横梁上，或两个油缸同时上升/下降走完油缸的全部行程，由硬度计的主横梁下移完成夹紧，从而完成被测零件的夹持，实现一次装夹完成测试零件的铣削或磨削、试验力施加、硬度值测量等。
5.这种结构的主要缺点：一是两个同时上升或下降油缸，运动过程中需要精确的电控技术，极易造成不同步，尤其是在生产现场使用时，极易受到现场的电磁干扰，造成同步失败。二是最终夹紧是在硬度计主横梁与设置在工作台上的多个支撑件之间，由于主横梁内设置了铣削或磨削机构、试验力施加机构、硬度值测量机构等，因此一般主横梁宽度较大，这就限制了较小零件的测量，尤其不能在零件的端部进行硬度测试；同时由于这些机构在横梁内部，也造成了设备维修困难。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够克服上述不足的上定位高度可调夹紧装置及硬度在线检测系统，其通过一次装夹能够完成测试零件端部、中部、尾部的硬度试验，采用上定位夹紧测试零件，使铣刀、硬度头、压痕测量装置相对测试零件成为一个固定位置，降低了设备的复杂程度，使硬度试验稳定可靠、精准，操作简单，成本降低，效率提高。
7.为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
8.上定位高度可调夹紧装置，其包括上定位机构、升降夹紧机构、高度调整机构；
9.所述上定位机构为设置在主横梁一侧底座上的门式框架结构，夹紧横梁设置在上
述门式框架结构的顶部，并横跨设置于工作台及支撑件的上方；夹紧横梁依据被测零件的需要可以是一个或者二个及二个以上，多个夹紧横梁之间为平行设置；在每个夹紧横梁上设置有高度调整机构；
10.所述升降夹紧机构中的升降夹紧油缸偏置于工作台中心的正下方，并通过活塞杆与工作台紧固连接；导向弯板与工作台、支撑件连接在一起并成为一个刚性支撑，整个刚性支撑由连接设置于导向弯板与油缸底座之间的精密导向机构进行升降导向。
11.所述高度调整机构中的夹紧横梁通过一对锁紧螺钉下端的一对t形螺母与移动楔块上的t形槽配合而吊装配合有移动楔块；移动楔块顶部斜面与夹紧横梁底部中间的斜面相配合，在移动楔块的底部设置有定位基准面；移动楔块上水平螺纹配合有精密丝杠，精密丝杠的调整端穿过设置在丝杠安装座上的∩形槽，丝杠安装座固定在夹紧横梁底部。
12.所述门式框架结构是由底座、刚性立柱、立柱横梁组成的一个侧向门式框架；两个侧向门式框架分别位于工作台的两侧，并与刚性连接轴、夹紧横梁组成一个正向门式框架；正向门式框架位于侧向门式框架的上面；多个夹紧横梁通过相应数量的刚性连接轴连接设置于立柱横梁的长度方向上。
13.所述夹紧横梁与工作台的长度方向交叉垂直。
14.所述工作台上沿长度方向平行设置有多个高度相同的支撑件。
15.所述支撑件上部设置有用于放置测试零件的平底v形槽。
16.所述升降夹紧油缸安装在油缸底座的中间位置，油缸底座固定在底座上面，油缸底座的上部设置有平底v形敞口。
17.所述工作台底部与对称设置于油缸底座两侧的一对导向弯板固定连接。
18.所述精密导向机构为多对直线导轨副，多对直线导轨副对称设置于油缸底座的左右两侧。
19.硬度在线检测系统，其包括任一项所述的上定位高度可调夹紧装置，还包括设置在底座上面并位于上定位高度可调夹紧装置一侧的一对主横梁安装座、连接固定于一对主横梁安装座上的主横梁、通过水平直线导轨副与主横梁连接的滑板以及安装在滑板上的铣削头或磨削头、硬度头和压痕测量机构，滑板通过滚珠丝杠与电机连接。
20.本实用新型与已有技术相比，具有以下优点和积极效果：
21.1、本装置可以完成测试零件任何位置例如端部、中部、尾部的硬度试验。
22.2、由于采用测试件上定位夹紧，使铣刀、硬度头、压痕测量装置相对测试零件成为一个固定位置，降低了设备的复杂程度，使硬度试验稳定可靠、精准。
23.3、工作台设置了精密导向机构，一个升降夹紧油缸就可以将测试零件平稳托起，克服被测零件偏置时，测试件重心不在油缸活塞杆中心造成的翻转力矩。以往两个油缸需同步升降完成的工作，现在一个油缸就可以完成，使设备机械结构更加简单，同时降低了电控控制的难度。
24.4、采用高度调整机构，保证铣刀在固定位置，也能实现了铣削深度可调。
25.5、铣削头、硬度头和压痕测量装置均安装在主横梁外侧的滑板上，便于设备维修保养，有利于磨削或铣削头、硬度头和压痕测量装置移动调整工作位置。
附图说明
26.图1为上定位高度可调夹紧装置的示意图；
27.图2为图1中高度调整机构的剖视图；
28.图3为上定位高度可调夹紧装置用于硬度在线检测系统上的示意图。
29.图1-图3中部件说明：
30.1、底座；2、油缸底座；3、直线导轨副；4、导向弯板；5、工作台；6、支撑件；7、升降夹紧油缸；8、活塞杆；9、夹紧横梁；10、高度调整机构；11、刚性连接轴；12、测试零件；13、立柱横梁；14、刚性立柱；15、移动楔块；16、锁紧螺钉；17、t形螺母；18、精密丝杠；19、丝杠安装座；20、定位基准面；21、主横梁安装座；22、上定位高度可调夹紧装置；23、水平直线导轨副；24、铣削头；25、硬度头；26、滑板；27、压痕测量机构；28、主横梁。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明：
32.由图1-图3可知，本实用新型上定位高度可调夹紧装置包括上定位机构、高度调整机构、升降夹紧机构；其中：
33.如图1所示，本实用新型设置有一个能满足被测零件大小范围的工作台5，在工作台上沿长度方向平行设置有多个高度相同的支撑件6，满足升降和夹紧的需要。在支撑件6上部设置有用于放置测试零件12的平底v形槽。
34.升降夹紧机构是一个升降夹紧油缸7偏置于工作台5中心的正下方，活塞杆8与工作台5的底部垂直连接。升降夹紧油缸7安装在油缸底座2的中间位置，油缸底座2的上部设置有平底v形敞口，油缸底座固定在底座1。一对导向弯板4对称设置于油缸底座2的两侧，并与工作台5的底部紧固连接。
35.导向弯板4、工作台5和多个支撑件6通过螺钉连接在一起并成为一个刚性支撑，整个刚性支撑由精密导向机构升降导向，精密导向机构为多对直线导轨副3，通过多对直线导轨副3连接设置于油缸底座与多对导向弯板之间，确保油缸活塞杆运动具有足够的刚性，克服被测零件偏置时被测零件重心不在油缸活塞杆中心造成的翻转力矩。
36.如图1所示，上定位机构为设置在主横梁28一侧底座1上的门式框架结构，门式框架结构是由底座1、刚性立柱14、立柱横梁13组成的一个侧向门式框架；两个侧向门式框架分别位于工作台5的两侧，并与刚性连接轴11、夹紧横梁9组成一个正向门式框架；正向门式框架位于侧向门式框架的上面。夹紧横梁位于正向门式框架的顶部，并设置于工作台、支撑件6和测试零件12的上方。夹紧横梁与工作台及放置于支撑件上的测试零件的长度方向交叉垂直，夹紧横梁与支撑件用于夹紧测试零件。
37.夹紧横梁9可依据被测零件的需要，灵活选择安装数量；可沿立柱横梁13的长度方向通过相应数量的刚性连接轴11连接设置有一个、两个或者两个以上的夹紧横梁9，多个夹紧横梁之间为平行设置。本实施例中是采用了两个平行设置的夹紧横梁。夹紧横梁可以实现上夹紧、定高度、可更换位置和个数，从而实现被测零件的夹紧。
38.如图1至图2可知，在每个夹紧横梁9上设置有高度调整机构10，所述高度调整机构包括夹紧横梁9、移动楔块15、定位基准面20、丝杠安装座19、精密丝杠18、一对t形螺母17、锁紧螺钉16，其中：
39.夹紧横梁9通过一对锁紧螺钉16下端的一对t形螺母与移动楔块15上的t形槽配合而吊装配合有移动楔块15。夹紧横梁9的底部中间斜面与移动楔块15的顶部斜面相配合，在移动楔块15的底部设置有用于定位夹紧测试零件12的定位基准面20。
40.在移动楔块15上水平螺纹配合有精密丝杠18。丝杠安装座19呈γ形，其水平端固定在夹紧横梁9上，其垂直端的∩形槽中穿过设置有精密丝杠的调整端。精密丝杠18相对于丝杠安装座19来说，只能转动但不能轴向移动。
41.调整时，松开锁紧螺钉16，t形螺母17上端面与t形槽接触面产生间隙，旋转精密丝杠18可推动移动楔块15沿夹紧横梁底部中间斜面前后移动，通过改变定位基准面20与底座1的距离来改变铣削深度；完成铣削深度调整后，锁紧螺钉16紧固，将移动楔块15与夹紧横梁9紧固在一起。
42.本实用新型通过上定位机构、升降夹紧机构和高度调整机构的设置，可使被测零件夹紧在定位基准面与支撑件之间，从而使硬度测试面相对铣刀、硬度计压头和硬度值测量装置的距离成为固定距离，完成被测零件的定深度铣削或磨削、试验力施加和硬度值测量。
43.使用一个夹紧横梁9时，可以满足较小零件的硬度测试，也可以满足在零件端部进行硬度测试。
44.使用二个及二个以上的夹紧横梁9时，可以满足较大零件的硬度测试，也可以满足在零件端部进行硬度测试。
45.如图3所示，上定位高度可调夹紧装置可配套应用于硬度在线检测系统。硬度在线检测系统包括设置在上定位高度可调夹紧装置22一侧底座1上的一对主横梁安装座21、连接固定于一对主横梁安装座上的主横梁28、通过水平直线导轨副23与主横梁28相连接的滑板26以及安装在滑板26上的铣削头或磨削头24、硬度头25和压痕测量机构27。滑板26由滚珠丝杠和电机驱动移动，并通过滑板带着铣削头或磨削头、硬度头和压痕测量机构沿水平直线导轨副23横向移动，实现工作位置互换调整。
46.本实用新型的工作原理是：参照图1至图3。
47.先根据测试件工艺要求，通过高度调整机构10来调整铣削深度。调整时，松开锁紧螺钉16，t形螺母17上端面与t形槽接触面产生间隙，旋转精密丝杠18推动移动楔块15沿夹紧横梁9的底部斜面前后移动，从而改变定位基准面20与底座1的距离，完成铣削深度的调整。然后锁紧螺钉16紧固，将移动楔块15与夹紧横梁9牢牢的连接在一起。
48.根据试验力的大小，调整液压站溢流阀，使油缸输出压力大于试验力。
49.液压站用于给升降夹紧油缸7供油，活塞杆8伸出，活塞杆推动工作台5向上移动，通过支撑件6将测试零件12压紧在夹紧横梁9上的高度调整机构中的定位基准面20上，完成上定位夹紧。