十字萬向節叉頭的夾具的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了十字萬向節叉頭的夾具，它包括卡盤、固定在卡盤上的Z向定位裝置、X向和Y向的定位和夾緊裝置、壓緊裝置；Z向定位裝置包括兩塊V形塊，兩塊V形塊對稱地固定在卡盤上；X向定位和夾緊裝置包括X向對稱聯動兩爪、X向聯動兩爪鎖；Y向定位和夾緊裝置包括Y向對稱聯動兩爪、Y向聯動兩爪鎖、兩個心軸、兩個自位壓板；壓緊裝置包括蓋板、壓緊緊固件；蓋板連接在V形塊上，壓緊緊固件連在蓋板上；蓋板上開有測量孔。本新型夾具最大限度地減小了工件的位置誤差，省去了多次裝夾的時間，降低了操作難度，保證了叉頭的加工質量，有利于保證十字萬向節裝配質量，同時也提高了叉頭的加工效率。
【專利說明】十字萬向節叉頭的夾具
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機械制造領域，特別涉及十字萬向節叉頭的夾具。
【背景技術】
[0002]十字萬向節是一種普遍使用的機械動力傳動關節，因其工作時是旋轉的，所以只有各零件的對稱度好才能保證萬向節的靜平衡和動平衡好。然而，萬向節的叉頭機加工目前普遍采用多道工序加工完成:最少二道工序，多的五、六道工序甚至更多。由于每次加工定位、找正及安裝位置不可能一樣，故多道工序不可避免地會造成定位或找正誤差，工序越多，累積誤差也越大。目前，一般叉頭規格小的批量大，多采用流水線上夾具定位；叉頭規格大的批量小，多采用劃線找正，間或采用夾具定位。萬向節裝配中，叉頭上與相關零件直接配合、連接或關系密切的結構表面(這里稱為功能面，見圖1中D、E、F、G)，其尺寸和位置精度直接影響萬向節的性能，功能面包括法蘭、軸承孔、法蘭孔以及法蘭端面齒槽或鍵槽等。各功能面相互間位置度要求高，如軸承孔與法蘭止口對稱度、與法蘭端面的平行度、兩軸承孔的同軸度，軸承孔內擋圈槽與法蘭止口的對稱度及對軸承孔的跳動度，法蘭端面齒槽中心與法蘭止口中心的同軸度或端面鍵槽與法蘭止口的對稱度、法蘭孔與法蘭止口及軸承孔的位置度等8個位置公差一般要求都在7級或8級，有些場合要求會更高。而加工時如果工件即叉頭經多次裝夾，這些精度難以同時保證。目前在機械制造行業，還沒有任何一種加工方法，能夠實現在同一次裝夾中加工完成叉頭上所有的功能面。

【發明內容】

[0003]本實用新型所要解決的問題是提供十字萬向節叉頭加工時的夾具，本加工方法根據叉頭的結構特點，夾具以叉頭的內腔非加工面進行對稱定位，使夾具與機床刀具互相支持、互相避讓，使工件在一次裝夾中，實現叉頭的各功能面的加工，從而消除了多工序加工工序間的定位誤差和找正誤差，將定位引起的工件各機加工結構之間位置誤差降為零，從而克服了現有技術中叉頭機加工多序帶來的功能面間位置誤差大的缺點。本新型夾具保證了叉頭的加工質量，有利于保證十字萬向節裝配質量，同時也提高了叉頭的加工效率。
[0004]本實用新型十字萬向節叉頭的夾具，它包括卡盤、固定在卡盤上的Z向定位裝置、X向和Y向的定位和夾緊裝置、壓緊裝置；Z向定位裝置包括兩塊V形塊，兩塊V形塊對稱地固定在卡盤上；x向定位和夾緊裝置包括X向對稱聯動兩爪、X向聯動兩爪鎖，X向對稱聯動兩爪設置在兩塊V形塊之間，并與卡盤中心對稱，X向聯動兩爪鎖從一個V形塊的外側穿入，穿過X向聯動兩爪后從另一 V形塊的外側穿出；Y向定位和夾緊裝置包括Y向對稱聯動兩爪、Y向聯動兩爪鎖、兩個心軸、兩個自位壓板，Y向對稱聯動兩爪對稱地固定在卡盤滑座上，每個聯動爪均通過其上的心軸連接自位壓板，兩個自位壓板的相對面上設置有小支撐，Y向聯動兩爪鎖設置在卡盤上；壓緊裝置包括蓋板、壓緊緊固件；蓋板連接在V形塊上，壓緊緊固件連在蓋板上；蓋板上開有測量孔。
[0005]本實用新型的夾具抓住了叉頭的構成和結構特點，以內腔非加工面對稱定位，在保證關節夾角和強度的前提下，采用與結構和要求相適應的定位夾緊機構和裝置；本實用新型的夾具適用于多軸數控機床上使用，在加工過程中，夾具與機床刀具互相支持、互相避讓，實現加工各功能面的切削運動；從而一次裝夾能夠完成包括法蘭、軸承孔、法蘭孔以及法蘭端面齒槽或鍵槽等所有功能面的加工，消除了多工序加工工序間的定位誤差和找正誤差，使由定位引起的工件各機加工結構之間位置誤差降為零，位置誤差只剩下機床工藝系統引起的部分，達到最低值，這個最低值是由工藝系統的精度和剛度決定且不可避免的。
[0006]本新型夾具最大限度地減小了工件的位置誤差，省去了多次裝夾的時間，降低了操作難度，保證了叉頭的加工質量，有利于保證十字萬向節裝配質量，同時也提高了叉頭的加工效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明:
[0008]圖1是叉頭的功能面及其分類與定位原理圖；
[0009]圖2是本新型夾具的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0010]現有的十字萬向節主要由兩叉頭、十字軸、軸承和擋圈等零件組成，同一規格關節在有限的間隙中必須保證對中。叉頭的軸承孔與叉部外側及法蘭外圓，法蘭外圓與叉部內側及軸承孔中擋圈槽均需對稱。叉頭一般由精鑄或精鍛而成，除工作轉速高、精度要求高以夕卜，其外圓、叉體內側及兩叉體間凹部無需機加工，對稱而不機加工，因而必須以其非加工面為基準實施定位。
[0011]以帶端面齒的法蘭叉為例，從圖1可知，叉頭的功能面包括法蘭表面、軸承孔及擋圈槽、法蘭孔及螺孔、法蘭端面齒槽或端面鍵槽等，具體如下①主旋轉面D:止口沉臺面D-1、止口圓柱面D-2、法蘭端面D-3、法蘭外圓柱面D-4、法蘭圓環面D-5和頸部外圓柱面D-6 ;②橫旋轉面E:軸承孔E-1和擋圈槽E-2 ;③縱旋轉面及螺旋面F:法蘭孔F-1與螺孔部分F-2 ;④端面齒槽或鍵槽G。
[0012]如圖2所示，本新型十字萬向節叉頭的夾具，它包括卡盤6、固定在卡盤6上的Z向定位裝置、X向和Y向的定位和夾緊裝置、壓緊裝置；z向定位裝置包括兩塊V形塊3，兩塊V形塊3對稱地固定在卡盤6上；X向定位和夾緊裝置包括X向對稱聯動兩爪9、X向聯動兩爪鎖8，X向對稱聯動兩爪9設置在兩塊V形塊3之間，并與卡盤6中心對稱，X向聯動兩爪鎖8從一個V形塊的外側穿入，穿過X向聯動兩爪9后從另一 V形塊的外側穿出；Y向定位和夾緊裝置包括Y向對稱聯動兩爪4、Υ向聯動兩爪鎖7、兩個心軸1、兩個自位壓板2，Y向對稱聯動兩爪4對稱地固定在卡盤滑座5上，每個聯動爪4均通過其上的心軸I連接自位壓板2，兩個自位壓板2的相對面上設置有小支撐12，Y向聯動兩爪鎖7設置在卡盤6上；壓緊裝置包括蓋板10、壓緊緊固件13 ;蓋板10連接在V形塊3上，壓緊緊固件13連在蓋板10上；蓋板10上開有測量孔11。
[0013]本新型夾具的定位原理如圖1所示:兩V形塊通過與叉體側面斜下方向的四個叉部側弧點a接觸進行定位，限制Z向、Y向、7、Y 4個自由度，X向對稱聯動兩爪通過與叉部內側的兩個叉部內檔點b接觸定位，限制X向自由度，Y向對稱聯動兩爪通過與叉體根部側面的四個叉部側面點C接觸定位，限制又自由度。夾緊原理為:x向對稱聯動兩爪在定位的同時有一定的夾緊功能，Y向對稱聯動兩爪連帶自位壓板在定位的同時有一定的夾緊功能，主夾緊力為工件上部的螺母壓緊，即Z向的夾緊。總之，本新型夾具的定位夾緊是通過叉頭上的4個叉部側弧面點a點、2個叉部內檔點b點、4個叉部側平面點C點對叉頭進行定位，其中4個a點限制四個自由度，2個b點對稱夾緊限制I個自由度，4個c點對稱定位夾緊限制I個自由度；并控制了對稱:4個c點定位夾緊采用對稱聯動兩爪機構，并連帶自位壓板，解決因叉體毛坯誤差而引起的過定位問題，并實現對稱定位夾緊。本新型夾具能夠在一次裝夾中完成其功能面的全部機加工內容。
[0014]本新型十字萬向節叉頭的夾具在具體實施時應因工件的使用場合和性能要求的不同、規格不同、機床功能不同而變化:可以是純機械機構實現定位夾緊，也可采用液壓或氣動夾緊，或者機械與液壓氣動相結合的結構，只要采用圖1所示的4個a點、2個b點、4個c點定位，其中2個b點與4個c點分別限制I個自由度，就屬于本發明的保護范圍之內，而不局限于圖2所示的純機械結構。如機械與液壓或機械與氣動壓緊相結合。
[0015]本新型是以叉頭中結構最為復雜的法蘭叉頭作為例子，敘述了在一次裝夾就可完成全部功能面加工的夾具。那么工藝結構簡單的焊接叉和端面鍵槽、無齒無鍵的法蘭叉的加工就迎刃而解了。
[0016]本新型的夾具以內腔非加工面對稱定位，將叉頭功能面通常多道工序才能完成的功能面的全部機加工內容，集中在一次裝夾中完成，從而消除了多工序加工工序間的定位、找正誤差的方法，使得工件機加工結構之間的位置度誤差降低到機床精度所能，達到最低，這個最低值是由機床工藝系統決定并不可避免的。本型夾具中各機構交錯布局，關聯而不干涉，并且不影響工件各機加工結構的切削刀具，從而實現主運動、進給運動、工件自身的旋轉主運動及分度運動。
【權利要求】
1.十字萬向節叉頭的夾具，其特征是:它包括卡盤(6)、固定在卡盤(6)上的Z向定位裝置、X向和Y向的定位和夾緊裝置、壓緊裝置；Z向定位裝置包括兩塊V形塊(3)，兩塊V形塊(3)對稱地固定在卡盤(6)上；X向定位和夾緊裝置包括X向對稱聯動兩爪(9)、X向聯動兩爪鎖(8)，X向對稱聯動兩爪(9)設置在兩塊V形塊(3)之間，并與卡盤(6)中心對稱，X向聯動兩爪鎖(8)從一個V形塊的外側穿入，穿過X向聯動兩爪(9)后從另一 V形塊的外側穿出；Y向定位和夾緊裝置包括Y向對稱聯動兩爪(4)、Y向聯動兩爪鎖(7)、兩個心軸(I)、兩個自位壓板(2)，Y向對稱聯動兩爪(4)對稱地固定在卡盤滑座(5)上，每個聯動爪(4)均通過其上的心軸(I)連接自位壓板(2)，兩個自位壓板(2)的相對面上設置有小支撐(12)，Y向聯動兩爪鎖(7)設置在卡盤(6)上；壓緊裝置包括蓋板(10)、壓緊緊固件(13);蓋板(10)連接在V形塊(3)上，壓緊緊固件(13)連在蓋板(10)上；蓋板(10)上開有測量孔(11)。
2.根據權利要求1所述的夾具，其特征是:夾具通過叉頭上的4個叉部側弧面點a點、2個叉部內檔點b點、4個叉部側平面點c點對叉頭進行定位，其中4個a點限制四個自由度，2個b點對稱夾緊限制I個自由度；4個c點對稱定位夾緊限制I個自由度，使一次裝夾中完成叉頭所有功能面的全部機加工內容；本夾具可以采用機械、機械與液壓或機械與氣動壓緊相結合的結構。
【文檔編號】B23Q3/00GK203765321SQ201420171100
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年1月26日
【發明者】肖士喜, 雷海濤, 周梅斌, 楊遠航, 周仁斌 申請人:泰爾重工股份有限公司