本發(fā)明涉及各類產(chǎn)品中的殼體類零、組件的加工，具體地涉及一種氣壓式快換夾具。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)夾具及加工工藝重視單機精度，忽視傳遞精度；設(shè)計、工藝、加工、檢驗基準(zhǔn)不統(tǒng)一；工序轉(zhuǎn)換靠夾具定位，轉(zhuǎn)換中工件離開夾具，一個零件的一道工序配置一套夾具；無柔性，不可“中斷加工”。以殼體零件為例。

傳統(tǒng)夾具結(jié)構(gòu)及找正方法（見圖1）：1A、底板，2A、壓板1，3A、壓板2，4A、平板，5A、螺釘，6A、螺母1，7A、彈簧1，8A、支承1，9A、墊圈，10A、螺母2，11A、螺栓1，12A、圓柱銷，13A、菱形銷，14A、螺栓2，15A、彈簧2，16A、支承2，17A、被加工零件；它在機床工作臺上的位置可任意，加工零件前必須先將表裝到機床的主軸上，移動主軸找正底板1A上的基準(zhǔn)“J”面，之后用螺釘通過14mm的2槽將其固定在機床工作臺上，再移動主軸找正夾具主定位圓柱銷2A，通過表上的讀數(shù)得到圓柱銷2A相對于機床原點“X Y”方向的坐標(biāo)值，記錄下來，并更改零件加工程序中“G54”命令，將其設(shè)定為加工“0”點。此過程實測時間為65分鐘。而且更換或拆卸一次夾具就必須重復(fù)一次上面的工作。

傳統(tǒng)夾具對零件的裝卸（見圖1）：將被加工零件放到夾具上——推動壓板1（2A）和壓板2（3A）至壓緊位置——旋轉(zhuǎn)螺母2(10A )和螺母1(6A)直至壓板1(2A)和壓板2(3A)將零件夾緊。拆卸被加工零件的過程：旋轉(zhuǎn)螺母2(10A)和螺母1(6A)直至壓板1(2A)和壓板2(3A)離開被加工零件——拉開壓板1(2A)和壓板2(3A)——從夾具上取下被加工零件。此過程實測停機時間為2分鐘。加工過程中若需將零件送計量室檢測，必須將零件從夾具上拆卸下來，零件在檢測的時間內(nèi)，設(shè)備只能閑置。零件的同一部位不能在不同的設(shè)備間相互轉(zhuǎn)換加工，不同的零件或同一零件的不同部位不能在同一臺設(shè)備上穿插加工。

快速安裝技術(shù)就是通過在每臺設(shè)備上投入部分機床附件（零點定位裝置），來提高更換夾具的效率和更換零件的精度，減少輔助時間，最大程度發(fā)揮每臺設(shè)備的潛力，在減少機床投資的情況下取得較好的效果。

快換夾具分為液壓式和氣壓式兩種：液壓式快換夾具安裝成本高，必須靠穩(wěn)壓器穩(wěn)定液壓壓力來保證夾具處于被夾緊狀態(tài)，可靠性不高，一般不選用；氣壓式快換夾具干燥、易操作，利用機床上吹零件用的氣壓源加裝一個增壓泵將氣壓的壓力增至7bar以上即可實現(xiàn)。氣壓式快換夾具閉氣時是夾緊狀態(tài)，安全、可靠，夾緊力可達(dá)48000N左右。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠快速定位、快速安裝的氣壓式快換夾具，利用該夾具加工零件時無需找正，可實現(xiàn)一次裝夾進(jìn)行五面加工；可在一臺機床上加工同一零件的不同工序或不同的零件；可一次裝夾在不同的設(shè)備上進(jìn)行加工；還可實現(xiàn)在加工的過程中不拆卸零件，將帶夾具的零件移到檢驗設(shè)備上進(jìn)行零件的檢測之后又直接回到加工設(shè)備上繼續(xù)加工。當(dāng)機床在進(jìn)行生產(chǎn)操作時，新工件可準(zhǔn)備就位，只需幾十秒鐘時間，就可在機床上定位急件，然后，先前中斷的生產(chǎn)過程仍可繼續(xù)，因此，大大縮減了機床停機時間。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種氣壓式快換夾具，其特征在于：由裝夾零件的專用夾具、托板、拉釘、基礎(chǔ)板組成，托板和專用夾具設(shè)計為一體，專用夾具包括傳統(tǒng)夾具的底板、壓板；拉釘分為定位拉釘、補償拉釘、純粹拉釘，底板下至少有一個定位拉釘和一個補償拉釘；基礎(chǔ)板由和拉釘對應(yīng)個數(shù)的MTS卡盤集成在一塊定制的底板上而形成，基礎(chǔ)板有中心孔，單個MTS卡盤上采用無間隙的棱柱定位，有內(nèi)圈定位面和外圈定位面，MTS卡盤有拉釘孔，基礎(chǔ)板設(shè)有氣壓裝置的氣道、托架、彈簧、鋼珠。

多個MTS卡盤任意組合安裝間距標(biāo)準(zhǔn)化，公差為0.01mm，重復(fù)定位精度為0.005mm。

專用夾具設(shè)有工藝孔或工藝凸臺，保證能實現(xiàn)一次裝夾多面加工。

基礎(chǔ)板通過增加加高板加高，所有墊高后的基礎(chǔ)板高度一致，在避開基礎(chǔ)板氣路孔的位置加裝一個防錯銷，用于臥式加工中心的機床。

不加高的基礎(chǔ)板，在避開基礎(chǔ)板氣路孔的位置加裝一個防錯銷和補加工四個螺釘過孔，用于立式加工中心上的機床。

夾具基體部分采用鋁板。

定位部分加裝鋼件定位環(huán)來保證夾具的耐磨性，定位環(huán)的外徑等于基礎(chǔ)板上MTS卡盤的外徑，定位環(huán)高出夾具底部大平面1mm。

拉釘通過螺套安裝在底板上，螺套和底板是過盈螺紋連接；拉釘?shù)南嗷ノ恢霉顬椤?.01mm。

在夾具底板上與基礎(chǔ)板中心一致的中心位置給出φ10的工藝孔，此孔在夾具加工完時用堵頭堵住。

夾具底板長和寬的大小不小于基礎(chǔ)板的長和寬，但壓緊機構(gòu)盡量不要懸出去太多。

使用時，給基礎(chǔ)板通氣，壓縮空氣由氣道進(jìn)入MTS卡盤并使托架下移壓縮彈簧，鋼珠縮回，MTS卡盤打開，將裝好拉釘和工件的專用夾具上的拉釘裝入MTS卡盤；給基礎(chǔ)板放氣，彈簧回彈使托架上移，鋼珠凸出卡住拉釘，使帶工件的專用夾具固定在基礎(chǔ)板上。

本發(fā)明的有益效果：利用氣壓式快換夾具加工零件時無需找正，可實現(xiàn)一次裝夾進(jìn)行五面加工；可在一臺機床上加工同一零件的不同工序或不同的零件；可一次裝夾在不同的設(shè)備上進(jìn)行加工；還可實現(xiàn)在加工的過程中不拆卸零件，將帶夾具的零件移到檢驗設(shè)備上進(jìn)行零件的檢測之后又直接回到加工設(shè)備上繼續(xù)加工。當(dāng)機床在進(jìn)行生產(chǎn)操作時，新工件可準(zhǔn)備就位，只需幾十秒鐘時間，就可在機床上定位急件，然后，先前中斷的生產(chǎn)過程仍可繼續(xù)，因此，該專利大大縮減了機床停機時間,提高了設(shè)備使用效率，從而提高了生產(chǎn)效率，較好地保證了生產(chǎn)節(jié)點，也減少了機床的投入成本。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)夾具結(jié)構(gòu)示意圖，

圖2 是氣壓式快換夾具組成示意圖，

圖3-1 是氣壓式快換夾具拉釘壓入前示意圖，

圖3-2是氣壓式快換夾具拉釘壓入后示意圖，

圖4 是兩個拉釘位置示意圖，

圖5 是四個拉釘位置示意圖，

圖6 是六個拉釘位置示意圖，

圖7 是加高后的基礎(chǔ)板示意圖，

圖8 是不加高的基礎(chǔ)板示意圖，

圖9-1 是立式和臥式加工中心用氣壓式快換夾具示意圖，

圖9-2是圖9-1的俯視圖。

圖10是圖9-2的A－A視圖。

圖11－1是立式加工中心用氣壓式快換夾具示意圖，

圖11－2是圖11－1的俯視圖，

圖11－3是圖11－2的A－A視圖，

圖12－1 是通用基礎(chǔ)板14D6321/1092示意圖，

圖12-2是圖12-1的俯視圖，

圖13-1 是氣壓式快換夾具14D6321/1091示意圖，

圖13-2是圖13-1 的俯視圖，

圖13-3 是圖13-2 的A-A視圖。

圖中標(biāo)記：

1A、底板，2A、壓板1，3A、壓板2，4A、平板，5A、螺釘，6A、螺母1，7A、彈簧1，8A、支承1，9A、墊圈，10A、螺母2，11A、螺栓1，12A、圓柱銷，13A、菱形銷，14A、螺栓2，15A、彈簧2，16A、支承2，17A、被加工零件。

1、專用夾具，2、托板，3、拉釘，4、基礎(chǔ)板，5、定位拉釘，6、補償拉釘，7、純粹拉釘，8、MTS卡盤，9、氣道，10、托架，10，11、鋼珠，12、加高板，13、螺釘過孔，14、彈簧，15、防錯銷。

1B、底板，2B、定位環(huán)，3B、螺釘，4B、拉釘，5B、螺套，6B、圓柱銷。

1C、底板，2C、定位環(huán)，3C、螺釘，4C、拉釘，5C、螺套，6C、圓柱銷，7C、堵頭。

1D、底板，2D、防錯銷。

1E、底板，2E、壓板1，3E、壓板2，4E、平板，5E、螺套，6E、環(huán)，7E、夾緊拉釘，8E 、螺母1，9E 、支承1，10E、彈簧1，11E、墊片，12E、螺栓1，13E、螺母2，14E、圓柱銷，15E、菱形銷，16 E、螺栓2，17E、彈簧2，18E、支承2，19E 、螺釘1，20E、螺釘2，21E、補償拉釘，22E、定位拉釘，23E、銷子。

具體實施方式

參見圖1-13，一種氣壓式快換夾具，其特征在于：由裝夾零件的專用夾具1、托板2、拉釘3、基礎(chǔ)板4組成，托板2和專用夾具1設(shè)計為一體，專用夾具1包括傳統(tǒng)夾具的底板、壓板；拉釘3分為定位拉釘5、補償拉釘6、純粹拉釘7，底板下至少有一個定位拉釘5和一個補償拉釘6；基礎(chǔ)板4由和拉釘3對應(yīng)個數(shù)的MTS卡盤8集成在一塊定制的底板上而形成，基礎(chǔ)板4有中心孔，單個MTS卡盤8上采用無間隙的棱柱定位，有內(nèi)圈定位面和外圈定位面，MTS卡盤8有拉釘孔，基礎(chǔ)板4設(shè)有氣壓裝置的氣道9、托架10、彈簧14、鋼珠11。

使用時，給基礎(chǔ)板4通氣，壓縮空氣由氣道9進(jìn)入MTS卡盤8并使托架10下移壓縮彈簧14，鋼珠11縮回，MTS卡盤8打開，將裝好拉釘3和工件的專用夾具1上的拉釘3裝入MTS卡盤8。給基礎(chǔ)板4放氣，彈簧14回彈使托架10上移，鋼珠11凸出卡住拉釘3，使帶工件的專用夾具1固定在基礎(chǔ)板4上。

多個MTS卡盤8任意組合安裝間距標(biāo)準(zhǔn)化，公差為0.01mm，重復(fù)定位精度為0.005mm。

夾具設(shè)計選定適合待加工零件的基礎(chǔ)板和拉釘?shù)男吞?。不同型號基礎(chǔ)板的夾緊力大小不一樣，與之相配的拉釘型號也不同。

夾具設(shè)計應(yīng)和待加工零件工藝一起給定合理的工藝孔或工藝凸臺，保證能實現(xiàn)一次裝夾多面加工。

夾具設(shè)計時應(yīng)按工藝規(guī)程要求的設(shè)備轉(zhuǎn)速和切削深度計算切削力，選定拉釘個數(shù)及零件的壓緊力，保證加工的安全性。設(shè)計時注意定位拉釘和補償拉釘?shù)奈恢?，如圖4-6。

如圖7所示，用于臥式加工中心的基礎(chǔ)板需要根據(jù)機床的行程加高，增加加高板12?？紤]基礎(chǔ)板的通用性、互換性，所有墊高后的基礎(chǔ)板4高度一致，基礎(chǔ)板高度差不大于0.01mm，定位面與底面的平行度公差為0.005mm。在避開基礎(chǔ)板氣路孔的合適位置加裝一個防錯銷15，保證夾具安裝方向一致。

如圖8所示，用于立式加工中心上的基礎(chǔ)板可不加高，只需在避開基礎(chǔ)板氣路孔的合適位置加裝一個防錯銷15和補加工四個螺釘過孔13。

為了減輕夾具重量，裝有拉釘3的托板2和專用夾具1設(shè)計為一體，夾具基體部分采用鋁板。如圖9-10所示，立式和臥式加工中心用夾具底板1B 采用鋁板，為防止底板變形，鋁板厚度尺寸“H”應(yīng)根據(jù)底板大小來取，至少在25mm以上。定位部分加裝鋼件定位環(huán)2B來保證夾具的耐磨性。定位環(huán)2B的外徑等于基礎(chǔ)板上MTS卡盤的外徑（MTS卡盤外徑有φ81和φ130兩種），安裝定位環(huán)2B的螺釘3B避開MTS卡盤上的內(nèi)外兩圈定位面。為提高夾具工藝性，定位環(huán)2B高出夾具底部大平面1mm。2個、4個或6個定位環(huán)面為一平面（基準(zhǔn)A面），且平面度公差要求為0.01mm,零件定位的面對其平行度或垂直度公差要求為0.01mm（如圖11所示）。拉釘4B通過螺套5B安裝在底板1B上，螺套5B和底板1B是過盈螺紋連接，以保證夾具的穩(wěn)定性。

為保證夾具的互換性和零件的加工精度，拉釘?shù)南嗷ノ恢霉顬椤?.01mm。加工零件同一部位的幾套夾具高度尺寸應(yīng)一致，圖9-10所示夾具可一次加工三個面的所有孔，其高度尺寸公差直接影響到零件孔中心距尺寸，公差應(yīng)為±0.005mm。圖11所示夾具一次只能加工一個面上的孔，其高度尺寸公差影響的是零件孔的深度尺寸，考慮夾具的經(jīng)濟(jì)性，公差應(yīng)為±0.01mm。

如圖9-11所示，夾具設(shè)計時應(yīng)將主定位即圓柱銷6B或圓柱銷6C的位置與基礎(chǔ)板中心的位置關(guān)聯(lián)起來，并將關(guān)聯(lián)尺寸標(biāo)刻在夾具底板中心位置。在夾具底板1B或底板1C上對應(yīng)基礎(chǔ)板上防錯銷的位置做讓開防錯銷的盲孔C。

為避免冷卻液和鐵屑進(jìn)入MTS卡盤內(nèi)，影響MTS卡盤的精度。夾具底板上不能有通孔，如圖11所示，為方便夾具在加工過程中保證各尺寸精度，在夾具底板上與基礎(chǔ)板中心一致的中心位置給出φ10的工藝孔，此孔在夾具加工完時用堵頭7C堵??；夾具底板長和寬的大小不小于基礎(chǔ)板的長和寬，但壓緊機構(gòu)盡量不要懸出去太多，否則使用時間久了夾具底板容易變形。

為確保夾具的穩(wěn)定性和安全性，設(shè)計夾具時應(yīng)規(guī)定：裝配拉釘?shù)牧?yīng)一致且不小于50N。

實施例：

根據(jù)RCB10B-630-02殼體的大小和切削力選擇裝四個拉釘?shù)幕A(chǔ)板（如圖5所示），型號為ER-063136，相應(yīng)的拉釘型號為ER-041461(1套4件)。

機加分廠臥式加工中心數(shù)量有限，因此選擇在立式加工中心上對RCB10B-630-02殼體進(jìn)行試驗，基礎(chǔ)板可不加高，只需加裝防錯銷15和補加工四個螺釘過孔13，據(jù)此設(shè)計了立式加工中心通用基礎(chǔ)板14D6321/1092，如圖12所示，此基礎(chǔ)板第一次找正安裝在機床上之后成為機床的一個附件，不用拆卸。其找正過程：用表粗拉四個平面A、B、C、D中的任意一個——用表打四個MTS卡盤8中任意一個定位錐面——移動120mm（所選基礎(chǔ)板的MTS卡盤中心距）——用表打另一個MTS卡盤中定位錐面（看表讀數(shù)高低一致則為找平）——用四個螺釘通過4-φ13.5螺釘過孔13將基礎(chǔ)板壓緊在機床工作臺上——找基礎(chǔ)板中心點的“X Y”坐標(biāo)并將其設(shè)定為機床的加工“0”點。

根據(jù)氣壓式快換夾具的設(shè)計原理和RCB10B-630-02工藝規(guī)程要求設(shè)計了圖13所示的氣壓式快換夾具14D6321/1091（不同的零件或不同的加工面氣壓式快換夾具外形結(jié)構(gòu)和尺寸不同，但定位和裝夾設(shè)計原理相同）。

以夾具14D6321/1091為例對氣壓式快換夾具的使用進(jìn)行說明：

如圖13所示，該快換夾具底板1E中心位置（此中心點與14D 6321/1092的中心點一致）已標(biāo)刻了用于被加工零件主定位的圓柱銷14E與基礎(chǔ)板中心位置關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)尺寸“X67 Y8”，只需更改零件加工程序中“G54”命令，將其設(shè)定為加工“0”點，夾具不需找正。此操作也只是夾具首次使用時作，之后無論什么時候使用該夾具，只需裝上零件后就可進(jìn)行加工。

氣壓式快換夾具一個號的夾具應(yīng)同時制造兩套，其中一套夾具裝在機床上加工零件的同時，另一套夾具在機外拆卸和預(yù)裝夾零件，零件加工完，將夾具和零件一起從機床上取下，再將裝好零件的夾具裝到機床上，加工即可進(jìn)行，最大限度縮短了機床的停機時間。如圖13所示，被加工零件的機外裝夾過程為：將被加工零件放到夾具上——推動壓板1(2E )和壓板1(3E )至壓緊位置——旋轉(zhuǎn)兩件螺母1(8E )和螺母2(13E )直至壓板1(2E )和壓板1(3E )將零件夾緊。被加工零件的拆卸過程為：旋轉(zhuǎn)兩件螺母1(8E )和螺母2(13E )直至壓板1(2E )和壓板1(3E )離開被加工零件——拉開壓板1(2E )和壓板1(3E )——從夾具上取下被加工零件。

氣動快換夾具的卸裝過程：將氣槍對準(zhǔn)圖14中氣嘴吹氣，基礎(chǔ)板上的MTS卡盤處于打開狀態(tài)——從基礎(chǔ)板上取下帶零件的夾具——將在機外裝好零件的夾具裝到基礎(chǔ)板上（四個拉釘對準(zhǔn)四個MTS卡盤孔）——將氣槍對準(zhǔn)氣嘴放氣，基礎(chǔ)板上的MTS卡盤關(guān)閉，同時夾緊夾具。此過程實測時間30秒。

加工過程中若需將零件送計量室檢測，無須將零件從夾具上拆卸下來，只要將帶夾具的零件移到檢驗設(shè)備上進(jìn)行零件的檢測，之后又直接回到加工設(shè)備上繼續(xù)加工。零件在檢測的時間內(nèi)，設(shè)備可以加工其他零件或同一零件的其他部位。

氣壓式快換夾具與傳統(tǒng)夾具裝夾時間對比

表1 氣壓式快換夾具與傳統(tǒng)夾具裝夾時間對比

從表1可以看出氣壓式快換夾具與傳統(tǒng)夾具相比較，氣壓式快換夾具無需找正，每一次夾具的換裝時間只是傳統(tǒng)夾具零件裝夾時間的25﹪。