專利名稱：高剛性柔性定位夾具及其定位方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及精密機(jī)械制造中機(jī)床與工件間的定位夾持的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高剛性柔性定位夾具。
背景技術(shù)：
定位夾持夾具最常用于夾緊帶有一個(gè)或多個(gè)工件，工件位于機(jī)床加工區(qū)的精確位置，帶有工件的部件為工件的載體或托板，固定到機(jī)床加工區(qū)的部件為卡盤。從而可以實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)的生產(chǎn)過程。中國專利CN1443620A公開了一種連接裝置。該裝置包括卡盤和連接在卡盤上的可拆卸的工件架夾具。將具有夾緊銷的工件架固定在卡盤的夾具中，卡盤設(shè)有中心孔和夾緊機(jī)構(gòu)，前者用于容納夾緊銷，后者將夾緊銷牢固地保持在中心孔中。中心孔具有錐形插入部分，夾緊銷具有與所述的錐形插入部分貼合的對準(zhǔn)表面，用于對工件架的X或Y向定位。 卡盤頂面上設(shè)有Z向止動(dòng)面，用于對工件架的Z向定位。該連接裝置存在的問題在于，只能對X或Y向中的一個(gè)向進(jìn)行定位，如需Χ、γ向同時(shí)定位，就必需組合兩個(gè)或兩個(gè)以上的連接裝置一起使用，且組合裝置的安裝要求高。且只適用于精度較低的中大型零件其次由于上述的定位是剛性定位，夾緊銷與中心孔磨損大，沒有自適應(yīng)功能，故定位精度不高，使該裝置不適合用作精密機(jī)械加工。中國專利CN20041009540.X公開了一種連接裝置。該裝置包括卡盤和工作托板， 卡盤上設(shè)有至少三個(gè)中心銷，工作托板上設(shè)有與中心銷結(jié)合的槽。工作托板已可脫卸的方式與卡盤連接，定位機(jī)構(gòu)和夾緊機(jī)構(gòu)均為剛性的，可承受一定的負(fù)荷。當(dāng)工作托板與卡盤連接時(shí)，兩者可互相配合從而確定前者相對后者的Z向位置?？ūP的中心銷的寬度小于工作托板的槽寬。因此當(dāng)工作托板與卡盤連接，進(jìn)行定位時(shí)，卡盤上的中心銷僅與對應(yīng)槽的單個(gè)側(cè)面接觸，中心銷與另一側(cè)面有間隙，因此四個(gè)槽的八個(gè)側(cè)面中只有四個(gè)貼合，這種定位屬于剛性定位，將導(dǎo)致定位的不確定。此外，中心銷與其貼合的槽側(cè)面之間的摩擦力極大，在使用過程中將導(dǎo)致中心銷與槽側(cè)面的不均勻磨損，最終影響定位的精度，使該裝置在不同加工領(lǐng)域中，尤其是在需要切削剛性的加工領(lǐng)域中較難運(yùn)用，并且在自動(dòng)化柔性生產(chǎn)過程中不易推廣。綜上，已有的夾具的缺點(diǎn)是，其剛性定位是在卡盤和工作托板之一的柔性擠壓變形上實(shí)現(xiàn)的。在重切削力的作用下，柔性擠壓變形會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)顫抖，使工作托板上的被加工物的加工精度失控。從而使這種精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種重復(fù)定位精度高的高剛性柔性定位夾具，用于高精密柔性自動(dòng)化生產(chǎn)過程中。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高剛性柔性定位夾具，包括卡盤基體和工作托板，卡盤基體和工作托板之間通過連接裝置連接，其特征在于工件托板整體一次性加工成型，工作托板下端設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)端面設(shè)Z軸定位面，凸臺(tái)內(nèi)設(shè)有多個(gè)定位槽，卡盤基體上端設(shè)有多個(gè)與所述定位槽相配合的定位齒，卡盤基體上端設(shè)與Z軸定位面相配合的Z軸基準(zhǔn)面，每個(gè)定位槽的兩邊均設(shè)有避讓孔，定位齒側(cè)面設(shè)有斜面，其斜度為 8(Γ89度，定位槽的側(cè)面設(shè)有斜面，其斜度為8廣90度，定位槽的側(cè)面斜面斜度比定位齒側(cè)面斜面斜度大廣3度，定位槽的底部寬度比定位齒的根部寬度小0. Oflmm。避讓孔下端與凸臺(tái)端面之間的距離為0. 2 2mm。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，定位槽上方設(shè)有一根連接兩邊避讓孔的剛性定位槽，該剛性定位槽的寬度為0. 05、. 5mm。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，所述定位槽和定位齒的數(shù)量分別為2、個(gè)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種高剛性柔性定位夾具的定位方法，用于高精密柔性自動(dòng)化生產(chǎn)過程中。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種高剛性柔性定位夾具的定位方法，其特征在于當(dāng)卡盤基體和工作托板之間的連接裝置打開時(shí)，工件托板凸臺(tái)Z軸定位面與卡盤基體上的Z軸基準(zhǔn)面貼合之間留有0.廣2mm的間隙，定位槽側(cè)面與定位齒側(cè)面成線接觸；當(dāng)卡盤基體和工作托板之間的連接裝置鎖緊時(shí)，工件托板的Z軸定位面和卡盤基體的Z軸基準(zhǔn)面貼合，定位槽左右兩側(cè)的避讓孔發(fā)生形變，定位槽第二斜面的斜面角度發(fā)生變化后與定位齒第一斜面的斜面角度相同，定位槽側(cè)面第二斜面與定位齒第一斜面形成面接觸。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于工作托板采用整體一次性加工成型，提高了其剛性并且通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使夾具產(chǎn)生高精度的重復(fù)定位，同時(shí)還具有很強(qiáng)的夾持剛性。這樣不但可以對應(yīng)較為精密的精加工，連切削量較大的粗加工也可以采用這種工作托板進(jìn)一步提升效率，而且由于夾具的剛性提升，所以切削環(huán)境的整體剛性也會(huì)提升，所以加工出的工件的表面光潔度，形位公差，都將得到非常大的提升。尤其的是采用簡單的結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成本和客戶使用的成本，更適合在不同的領(lǐng)域里大規(guī)模的使用以提高生產(chǎn)的精度和效率，并且可以實(shí)現(xiàn)柔性自動(dòng)化生產(chǎn)過程。


圖1為本發(fā)明的工作托板的側(cè)視圖。圖2為圖1的仰視圖。圖3為本發(fā)明的卡盤基體的側(cè)視圖。圖4為圖3的俯視圖。圖5為未鎖緊時(shí)工作托板和卡盤基體的連接示意圖。圖6為鎖緊時(shí)工作托板和卡盤基體的連接示意圖。圖7為本發(fā)明另一實(shí)施例的卡盤基體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為圖7的結(jié)構(gòu)鎖緊時(shí)的剛性定位槽的變形示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步的描述。一種高剛性柔性定位夾具，包括工作托板1和卡盤基體2，工作托板1和卡盤基體 2之間通過連接裝置連接，其特征在于工作托板1下端設(shè)有凸臺(tái)3，凸臺(tái)3端面設(shè)Z軸定位面4，凸臺(tái)3設(shè)有多個(gè)定位槽5，卡盤基體2上端設(shè)有多個(gè)與所述定位槽5相配合的定位齒6，卡盤基體2上端還設(shè)與Z軸定位面4相配合的Z軸基準(zhǔn)面7，每個(gè)定位槽5的兩邊均設(shè)有避讓孔8，定位齒6根部側(cè)面為第一斜面15，其斜度為8(Γ89度，該斜面的高度至少為廣10mm，定位槽5的底部開口處側(cè)面為第二斜面16，其斜度為8廣90度，該斜面的高度至少為廣10mm， 且定位槽的斜面高度一定大于等于定位齒的斜面高度，定位槽5的斜度比定位齒6側(cè)面斜度大廣3度，定位槽5的底部開口寬度比定位齒6的根部寬度小0. Oflmm。避讓孔8下端與凸臺(tái)2端面之間的距離為0. 2 2mm，避讓孔側(cè)壁到定位槽斜面的距離為0. 5 5mm。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，定位槽5上方設(shè)有一根連接兩邊避讓孔的剛性定位槽9，該剛性定位槽 9的寬度為0.05、. 5mm。定位槽5和剛性定位槽9之間的間距為廣2mm。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，定位槽和定位齒的數(shù)量分別為2、個(gè)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，定位槽上方設(shè)有一根剛性定位槽19，剛性定位槽位于避讓孔的上方0. 2^2mm,不與避讓孔連接，從而在兩個(gè)避讓孔上方也形成一條剛性支撐細(xì)經(jīng)，從而增加剛性。圖1和圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中工作托板1的結(jié)構(gòu)示意圖。工作托板1的端面為圓形，該工作托板1的下端中心設(shè)有連接裝置11或被連接裝置，可以與卡盤基體2中心的被連接裝置12或連接裝置相互鎖緊，使得工作托板1和卡盤基體2之間相互連接。工作托板1的下端外圈設(shè)有圓環(huán)形凸臺(tái)3，該圓環(huán)形凸臺(tái)端面沿徑向設(shè)置有4個(gè)定位槽5，該4個(gè)定位槽5的中心線均指向工作托板1的中心，將該圓環(huán)形凸臺(tái)3端面分割成四個(gè)面，分別為四個(gè)Z軸定位面4。Z軸定位面4位于工作托板1的最底部，與Z軸基準(zhǔn)面7相配合，用于工作托板1和卡盤基體2連接時(shí)的ζ軸定位。在工作托板1上均布有多個(gè)通孔和螺紋孔。 工件托板選用防銹鋼材，為整體一次性加工成型，如整體切削加工，澆注，并且如果需要可以進(jìn)行熱處理工藝。圖3和圖4為卡盤基體2的結(jié)構(gòu)示意圖。該卡盤基體2的端面也為圓形，該卡盤基體的上端中心設(shè)有連接裝置或被連接裝置12?？ūP基體2的上端設(shè)有與上述4個(gè)定位槽 5相配合的定位齒6，所述兩個(gè)相鄰定位齒6之間設(shè)有一凸起平面，該凸起平面為與Z軸定位面4相配合的Z軸基準(zhǔn)面7。Z軸基準(zhǔn)面7與相鄰兩個(gè)定位齒的距離相等。Z軸基準(zhǔn)面7 是一凸起的平面，位于卡盤基體2的最上端，與Z軸定位面4相配合，用于工作托板1和卡盤基體2連接時(shí)的ζ軸定位。當(dāng)工作托板1和卡盤基體2連接，連接裝置11未將工作托板1和卡盤基體2鎖緊時(shí)，Z軸定位面4和Z軸基準(zhǔn)面7之間存在一定的間隙，該間隙的尺寸在0. Oflmm之間。所述4個(gè)定位槽5下端槽口寬度大于上端根部寬度，其兩側(cè)側(cè)面均為斜面，斜度為8(Γ89度。 所述4個(gè)定位齒6的下端齒根寬度大于上端齒頂寬度，其兩側(cè)面也為斜面，斜度為8廣90 度，定位槽5的斜度比定位齒6側(cè)面斜度大廣3度，定位槽5的底部寬度比定位齒6的根部寬度小0. 0Γ0. 5mm。定位槽左側(cè)的斜面與定位齒左側(cè)的斜面為線接觸，定位槽右側(cè)的斜面與定位齒右側(cè)的斜面也為線接觸。這樣的定位精度不高，為了提高定位精度，定位槽5的兩邊均設(shè)有避讓孔8，以供鎖緊時(shí)定位槽發(fā)生變形，使得定位槽和定位齒的側(cè)面完全貼合，為了取得更好的定位效果，在定位槽5上方還設(shè)有一根連接兩邊避讓孔的剛性定位槽9，該剛性定位槽9的寬度為0. 05、. 5mm。當(dāng)連接裝置11將工作托板1和卡盤基體2鎖緊時(shí)，Z軸定位面4和Z軸基準(zhǔn)面7 之間不存在間隙，兩工作面緊貼，間隙為0，而避讓孔8下方內(nèi)側(cè)位置的第一變形區(qū)域13發(fā)生形變，向上彎曲，定位槽5與剛性定位槽9之間的第二變形區(qū)域14發(fā)生形變，中間向上拱起，致使剛性定位槽的下邊和上邊貼合，使槽中間的寬度為0，同時(shí)定位槽兩側(cè)的斜面的斜度發(fā)生變化，等于定位齒兩側(cè)斜面的斜度。定位槽兩側(cè)的斜面與定位齒兩側(cè)的斜面完全貼合，形成面接觸。 連接裝置11和被連接裝置12均為現(xiàn)有技術(shù)，其目的在于將工作托板1和卡盤基體2兩者之間鎖緊，使得工作托板1的Z軸定位面4和卡盤基體2的Z軸基準(zhǔn)面7之間不存在間隙。
權(quán)利要求
1.一種高剛性柔性定位夾具，包括卡盤基體和工作托板，卡盤基體和工作托板之間通過連接裝置連接，其特征在于工件托板整體一次性加工成型，工作托板下端為凸臺(tái)，凸臺(tái)端面設(shè)Z軸定位面，凸臺(tái)內(nèi)設(shè)有多個(gè)定位槽，卡盤基體上端設(shè)有多個(gè)與所述定位槽相配合的定位齒，卡盤基體上端設(shè)與Z軸定位面相配合的Z軸基準(zhǔn)面，每個(gè)定位槽的兩邊均設(shè)有避讓孔，定位齒側(cè)面設(shè)有第一斜面，其斜度為8(Γ89度，定位槽的側(cè)面設(shè)有第二斜面，其斜度為 8Γ90度，定位槽的側(cè)面第二斜面斜度比定位齒側(cè)面第一斜面斜度大廣3度，定位槽的底部寬度比定位齒的根部寬度小0. Oflmm。
2.如權(quán)利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特征在于避讓孔下端與凸臺(tái)端面之間的距離為0. 2 2mm，避讓孔側(cè)壁到定位槽斜面的距離為0. 5 5mm。
3.如權(quán)利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特征在于定位槽上方設(shè)有一根連接兩邊避讓孔的剛性定位槽，該剛性定位槽的高度為0. 05、. 5mm。
4.如權(quán)利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特征在于定位槽上方設(shè)有一根剛性定位槽，剛性定位槽位于避讓孔的上方0. 2 2mm，在兩個(gè)避讓孔上方形成一條剛性支撐細(xì)經(jīng)。
5.如權(quán)利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特征在于定位齒側(cè)面第一斜面設(shè)在根部，該斜面的高度為廣10mm，定位槽側(cè)面第二斜面設(shè)在底部開口處，該斜面的高度為廣10mm，且定位槽的斜面高度一定大于等于定位齒的斜面高度。
6.如權(quán)利要求1所述的高剛性柔性定位夾具，其特征在于Z軸基準(zhǔn)面是一凸起的平面。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的高剛性柔性定位夾具，其特征在于定位槽和定位齒的數(shù)量分別為2、個(gè)。
8.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的高剛性柔性定位夾具，其特征在于當(dāng)卡盤基體和工作托板之間的連接裝置打開時(shí)，工件托板凸臺(tái)Z軸定位面與卡盤基體上的Z軸基準(zhǔn)面之間留有0.廣2mm的間隙，定位槽側(cè)面與定位齒側(cè)面成線接觸；當(dāng)卡盤基體和工作托板之間的連接裝置鎖緊時(shí)，工件托板的Z軸定位面和卡盤基體的Z軸基準(zhǔn)面貼合，定位槽左右兩側(cè)的避讓孔發(fā)生形變，定位槽第二斜面的斜面角度發(fā)生變化后與定位齒第一斜面的斜面角度相同，定位槽側(cè)面第二斜面與定位齒斜側(cè)面第一斜面形成面接觸。
9.一種高剛性柔性定位夾具的定位方法，其特征在于當(dāng)卡盤基體和工作托板之間的連接裝置打開時(shí)，工件托板凸臺(tái)ζ軸定位面與卡盤基體上的Z軸基準(zhǔn)面之間留有0.廣2mm的間隙，定位槽側(cè)面與定位齒側(cè)面成線接觸；當(dāng)卡盤基體和工作托板之間的連接裝置鎖緊時(shí)， 工件托板的Z軸定位面和卡盤基體的Z軸基準(zhǔn)面貼合，定位槽左右兩側(cè)的避讓孔發(fā)生形變， 定位槽第二斜面的斜面角度發(fā)生變化后與定位齒第一斜面的斜面角度相同，定位槽側(cè)面第二斜面與定位齒第一斜面形成面接觸。
10.如權(quán)利要求9所述的高剛性柔性定位夾具的定位方法，其特征在于定位槽上方開有剛性定位槽，剛性定位槽的高度為0. 05、. 5mm，在工件托板和卡盤基體鎖緊時(shí)，剛性定位槽的下沿與上沿貼合，形成剛性支撐。
全文摘要
本發(fā)明公開了高剛性柔性定位夾具，包括卡盤基體和工作托板，卡盤基體和工作托板之間通過連接裝置連接，其特征在于工作托板下端設(shè)有凸臺(tái)，凸臺(tái)端面設(shè)Z軸定位面，凸臺(tái)內(nèi)設(shè)有多個(gè)定位槽，卡盤基體上端設(shè)有多個(gè)與所述定位槽相配合的定位齒，卡盤基體上端設(shè)與Z軸定位面相配合的Z軸基準(zhǔn)面，定位齒側(cè)面斜度為80~89度，定位槽的側(cè)面斜度為81~90度，定位槽的側(cè)面斜度比定位齒側(cè)面斜度大1~3度，定位槽的底部寬度比定位齒的根部寬度小0.01~0.5mm，每個(gè)定位槽的兩邊均設(shè)有避讓孔。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于重復(fù)定位精度高，且結(jié)構(gòu)簡單，加工成本低。
文檔編號(hào)B23Q3/12GK102152149SQ20111012239
公開日2011年8月17日 申請日期2011年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月12日
發(fā)明者薛俊倫 申請人:上海麥迅機(jī)床工具技術(shù)有限公司