一种杠杆平衡拉紧夹具及其使用方法

摘要

本发明提供一种杠杆平衡拉紧夹具及其使用方法。所述杠杆平衡拉紧夹具包括基体、夹头以及杠杆支撑架，所述杠杆支撑架与基体之间形成拉紧腔；所述夹头与杠杆支撑架的连线为所述X方向，所述拉紧腔在所述X方向和Y方向的投影平面上设有贯通的敞口；所述杠杆支撑架的铰接轴与Y方向平行；所述夹头上设有在X方向上向拉紧腔凸伸的第一抵接点，所述杠杆支撑架上设有在X方向上向拉紧腔凸伸的两个第二抵接点，两个所述第二抵接点与所述第一抵接点连线形成三角形。与相关技术相比，本发明提供的杠杆平衡拉紧夹具通过杠杆原理，平衡杠杆支撑架的压紧力，消除由于夹具对模锻件不平衡外力而造成的扭曲变形。

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种杠杆平衡拉紧夹具及其使用方法。

背景技术

在机械行业中，为保证零件的强度，往往会将机构设计为整体成型结构，这将导致零件外形越来越复杂，给机械加工带来诸多不便，尤其凸显在装夹方面。生产过程中为节省材料，控制成本，加工毛坯一般选为模锻件。此类锻件的两端均无可供机床卡盘夹持的部位，因此必须采用夹具拉紧方式固定零件。若在设计夹具时不考虑拉紧力的平衡，势必造成零件内部装夹应力的不均衡，最终导致零件加工完成后易弯曲变形，影响产品质量。

现有夹具如专利公告号CN107097088A公示的用于毛坯面的多点随形夹紧装置，其采用对中机构和转臂实现铸件和模锻件的毛坯面的夹紧。这种对称式的夹紧装置不适合复杂的零件外形。

发明内容

本发明的目的在于提供一种杠杆平衡拉紧夹具及其使用方法，实现对模锻件的装夹。

本发明的技术方案是：一种杠杆平衡拉紧夹具具有在同一投影平面上相互垂直的X方向和Y方向，其包括基体、设于所述基体的一端用于与机床卡盘夹持的夹头、以及铰接于所述基体的另一端的杠杆支撑架，所述杠杆支撑架与基体之间形成拉紧腔；所述夹头与杠杆支撑架的连线为所述X方向，所述拉紧腔在所述X方向和Y方向的投影平面上设有贯通的敞口；所述杠杆支撑架的铰接轴与Y方向平行；所述夹头上设有在X方向上向拉紧腔凸伸的第一抵接点，所述杠杆支撑架上设有在X方向上向拉紧腔凸伸的两个第二抵接点，两个所述第二抵接点与所述第一抵接点连线形成三角形。

上述方案中，在杠杆平衡拉紧夹具中形成稳定的三角形的装夹结构，并结合第二抵接点能够相对于基体进行摆动，能够适应于复杂的零件外形，能够平衡杠杆支撑架的压紧力，消除夹具对工件产生外力造成零件变形。

优选的，两个所述第二抵接点凸伸至拉紧腔中的长度能分别沿其凸伸的方向调节。通过设计第二抵接点的可调方式，在平衡压紧力的同时，进一步限制零件自由度达到装夹牢固的目的。

优选的，所述夹头为具有大直径段和小直径段的阶梯轴，所述小直径段与所述基体连接，并在所述小直径段上设有向拉紧腔凸伸的顶尖，所述顶尖的末端为所述第一抵接点。

设计阶梯结构的夹头，一方面，方便机车卡盘夹持，另一方面，便于与基体的安装，且所述夹头的位置易于形成与工件抵接的第一抵接点，为模锻件拉紧提供重要条件。

优选的，所述基体上设有在Y方向上向拉紧腔凸伸的第三抵接点，所述第三抵接点在所述基体的相对侧设置至少两个。

杠杆平衡拉紧夹具不仅设计为三角形的抵接点，还在三角形的外侧增加两个抵接点，进一步平衡拉紧力，能均衡模锻件内部的装夹应力，减少弯曲变形。

优选的，所述基体包括基础板、支架、筋板和凸台，所述支架水平连接于所述基础板的两端，所述支架远离所述基础板的一端与所述杠杆支撑架铰接；两端的所述支架的连线与所述杠杆平衡拉紧夹具的Y方向平行；所述筋板连接所述支架和基础板，且所述筋板和支架共同形成拉紧腔的侧壁；所述筋板朝向拉紧腔的一侧设有所述凸台，所述凸台上设有所述第三抵接点。

基体的上述结构设计，能够形成稳定的刚性结构，使夹具的抵接力有效，产生的拉紧力满足设计要求。

优选的，所述凸台上设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接球头螺钉，所述球头螺钉形成所述第三抵接点。

球头螺钉具有面点接触的特性，当拧紧球头螺钉顶住工件表面时，无论工件表面形状如何，都能实现顶紧效果。

优选的，还包括配重，所述配重设于所述基体上且与所述第三抵接点位于同一侧。

所述配重能够使装夹工件后的夹具保持平衡。

优选的，所述杠杆支撑架包括杠杆、压板和压紧螺钉，所述杠杆与所述基体铰接，所述压板在所述杠杆的两端连接，所述压板上螺纹连接有向拉紧腔轴向伸缩的所述压紧螺钉，所述压紧螺钉形成所述第二抵接点。

优选的，所述压板的中部凸伸设有凸块；所述杠杆两端的压板中，一端的所述压板的凸块朝向所述拉紧腔设置，另一端的所述压板的凸块背向所述拉紧腔设置。

本发明还提供一种上述杠杆平衡拉紧夹具的使用方法，包括：

1)在模锻件的一侧设置两个工艺凸台，在另一侧设置一个顶尖孔，所述顶尖孔临近两个工艺凸台的中部设置；

2)将杠杆平衡拉紧夹具的夹头由机床卡盘夹持；

3)将模锻件自敞口伸入至所述拉紧腔中，将第一抵接点与顶尖孔抵接；

4)杠杆支撑架沿其铰接点摆动，使其上的两个第二抵接点分别与两个工艺凸台抵接，形成拉紧。

与相关技术相比，本发明的有益效果为：

一、通过自制的阶梯轴的夹头解决了模锻件车削时的夹持问题；

二、通过设计形成三角形连线的第一抵接点(顶尖)、第二抵接点(压板和压紧螺钉)将模锻件拉紧，限制模锻件自由度，达到装夹牢固的目的；

三、通过杠杆原理，平衡杠杆支撑架的压紧力，消除由于夹具对模锻件不平衡外力而造成的扭曲变形；

四、设计第三抵接点，并通过球头螺钉的面点接触的特性，当拧紧球头螺钉顶住模锻件表面时，无论该工件表面形状如何，都将实现顶紧效果。

附图说明

图1为本发明提供的杠杆平衡拉紧夹具的立体结构示意图；

图2为图1的A向示意图；

图3为沿图2的B-B剖视示意图；

图4为本发明提供的杠杆平衡拉紧夹具用于装夹的模锻件的结构示意图；

图5为本发明提供的杠杆平衡拉紧夹具与模锻件装夹后的剖视结构示意图。

附图中：夹头1、基体2、球头螺钉3、配重4、杠杆5、压板6、压紧螺钉7、光面销钉8、杠杆支撑架9、工件10、机床卡盘11、凸台21、支架22、凹槽23、基础板24、筋板25、拉紧腔26、第三抵接点27、第一抵接点101、第二抵接点91、顶尖孔102、工艺凸台103。

具体实施方式

以下将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。

如图1所示，本实施例提供的一种杠杆平衡拉紧夹具具有在同一投影平面上相互垂直的X方向和Y方向，该投影平面为A方向上的投影平面，在图1的俯视投影平面上则为Z方向。

所述杠杆平衡拉紧夹具包括基体2、设于所述基体2的一端用于与机床卡盘夹持的夹头1、铰接于所述基体2的另一端的杠杆支撑架9、以及设于所述基体2上的配重4。所述杠杆支撑架9与基体2之间形成拉紧腔26。所述夹头1与杠杆支撑架9的连线为所述X方向，所述拉紧腔26在所述X方向和Y方向的投影平面上设有贯通的敞口。

如图2、3、5所示，所述夹头1为阶梯圆柱形，其包括依次连接的顶尖、小直径段和大直径段。所述大直径段与机床卡盘11夹持。大直径段和小直径段形成的台阶面上设有呈圆周排布若干螺纹孔。所述小直径段与所述基体2连接，并在所述小直径段上设有向拉紧腔26凸伸的所述顶尖，所述顶尖在X方向上向拉紧腔26凸伸，其末端上设有第一抵接点101。

如图1、2、3所示，所述基体2包括基础板24、支架22、筋板25和凸台21。所述杠杆支撑架9包括杠杆5、压板6和压紧螺钉7。

所述支架22通过焊接的方式水平连接于所述基础板24的Y方向上的两端。所述支架22远离所述基础板24的一端设有凹槽23。所述杠杆支撑架9的杠杆5为C形结构，其C形的开口背向拉紧腔26设置。C形的杠杆5的的中部放置在所述凹槽23中并与所述支架22铰接。铰接的具体方式为：杠杆5的中部设有光孔，支架22上设有螺纹孔。通过一端为螺纹，另一端为光杆的光面销钉8贯穿所述支架22和光孔将杠杆5和支架22，其中，光面销钉8具有螺纹的一端与支架22上的螺纹孔相配合，光面销钉8具有光杆的一端与杠杆5的光孔配合，实现杠杆支撑架与基体的铰接。且该铰接轴与Y方向平行。两端的所述支架22的连线与所述杠杆平衡拉紧夹具的Y方向平行。

所述杠杆5的C形结构的两端均设有螺纹孔，通过紧固螺钉分别安装一个所述压板6。所述压板6的中部凸伸设有凸块61。所述杠杆5两端的压板6中，一端的所述压板6的凸块61朝向所述拉紧腔26设置，另一端的所述压板6的凸块61背向所述拉紧腔26设置。这样，左侧的基础板24、上下两端的支架22和筋板25以及右侧的压板6围合形成所述拉紧腔26(如图1所示)。

所述凸块61上设有螺纹孔，通过外圆上设有螺纹的压紧螺钉7与该螺纹孔连接。压紧螺钉7凸伸至拉紧腔26的末端形成杠杆平衡拉紧夹具的第二抵接点91。所述压紧螺钉7通过螺纹配合可以在所述压板6的螺纹孔中轴向伸缩自由移动，以实现两个所述第二抵接点91凸伸至拉紧腔26中的长度能分别沿其凸伸的方向调节，以适应工件外形并压紧工件。

如图1、2所示，所述筋板25在Z方向上连接所述支架22和基础板24，并在所述支架22的两侧均有设置。所述筋板25和支架22共同形成拉紧腔26的侧壁。如图2、3所示，所述筋板25朝向拉紧腔26的一侧设有所述凸台21。所述凸台21上设有螺纹孔，所述螺纹孔内螺纹连接球头螺钉3，所述球头螺钉3构成杠杆平衡拉紧夹具的第三抵接点27。第三抵接点27设置有两个，在Y方向上相对设置。若第三抵接点27为三个时，则在一侧的筋板25上间隔排布两个，若第三抵接点27为四个时，则在两侧的筋板25上各间隔排布两个，以此类推。

所述球头螺钉3一端为球面，在外圆上设有螺纹，通过该螺纹配合可以使球头螺钉3在凸台21的螺纹孔中自由移动，以便于将工件(模锻件)10顶紧。

如图3所示，所述配重为板块，该板块设有与基础板24连接的螺纹孔，通过紧固件(螺钉或螺栓)将配重固定在基础板上。所述配重4与所述第三抵接点27位于同一侧。配重4的可拆卸结构，实际根据需要更换不同重量型号。

如图1所示，杠杆平衡拉紧夹具的两个所述第二抵接点91与所述第一抵接点101连线形成三角形。

如图3所示，所述基础板24上开设有与夹头1的小直径段相配合的定位孔。且在基础板24上围绕定位孔呈圆周均匀开设有基础螺纹孔，该基础螺纹孔与夹头1的台阶面上的螺纹孔位置对应，通过紧固件将基础板24与夹头1连接。

本发明还提一种上述的杠杆平衡拉紧夹具的使用方法，包括以下步骤：

1)本实施例中的模锻件(工件10)为典型的起落架支柱类零件，其设有夹持段和非夹持段(加工段)。所述夹持段的一侧(如图4所示的左侧)加工出顶尖孔102，另一侧(斜轴两侧面)预留两个工艺凸台103。所述顶尖孔102临近两个工艺凸台103的中部设置，即两个工艺凸台103的中心至工件10的中心线距离相等，且顶尖孔102与工件10的中心线同轴(如图4所示)。

2)用机床卡盘11将杠杆平衡拉紧夹具的夹头1的大直径段夹持，此时，将杠杆支撑架9上的两个压板6拆除。

3)将模锻件自敞口伸入至所述拉紧腔26中，将第一抵接点101与顶尖孔102抵接，实现工件的非夹持段与机床同轴。模锻件非夹持段自两个杠杆5之间穿出拉紧腔26(如图5所示)。此时，杠杆平衡拉紧夹具中的上下两个第三抵接点27与模锻件的外端面抵接。

4)安装压板6：其中一个压板6的凸块61朝向拉紧腔26设置，另一个凸块61背向拉紧腔26设置。

5)在凸块61的螺纹孔中安装压紧螺钉7。因杠杆支撑架9沿其铰接点摆动，使其上的两个第二抵接点91分别与两个工艺凸台103自适应调节后抵接。调节压紧螺钉7，使两个第二抵接点91与一个第一抵接点101形成稳固的拉紧结构，以压紧模锻件，完成模锻件的拉紧装夹。

因两个工艺凸台103的中心至工件10的中心线距离相等，当压紧螺钉7接触工艺凸台103时，能够保证两侧力矩相等。由于杠杆5与支架22通过光面销钉铰接，可以自由转动，若工件一侧压板6上的压紧销钉7先接触工艺凸台103时，杠杆5将发生转动，直至两侧压板6上的压紧螺钉7均接触工艺凸台103为止。能够起到防止零件受力不均发生转动的作用。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。