本發(fā)明屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種高效、精確分度多工位夾具。

背景技術(shù)：

銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、鍵槽、花鍵、缺口及各種成形面。由于銑削加工通常是夾具隨工作臺一起作進(jìn)給運動，按進(jìn)給方式不同銑床夾具可分為直線進(jìn)給式、圓周進(jìn)給式和靠模進(jìn)給式三種類型，根據(jù)凸輪軸調(diào)整襯套的加工特點采用直線進(jìn)給式和偏心軸夾緊方式。

某型號四沖程高效大功率柴油機(jī)凸輪軸調(diào)整襯套，采用整體式的結(jié)構(gòu)形式，由內(nèi)花鍵和外齒輪組成，有八個半圓形凹槽在襯套端面均勻分布，屬于薄壁零件，原工藝方案采用臥式銑床通過采用分度頭卡盤裝夾，加工端面上的八個半圓形凹槽，薄壁的調(diào)整襯套常因夾緊力、切削力的影響而引起變形，無法滿足零件的加工質(zhì)量，一個調(diào)整襯套需要用分度頭卡盤轉(zhuǎn)換四個位置加工完成，單件加工，效率低下，迫切需要一種高效，精確分度、多工位、多工件、能抑制夾緊變形的夾具來滿足加工要求。凸輪軸調(diào)整襯套結(jié)構(gòu)和尺寸，如圖1所示。

原來的工藝方案的主要技術(shù)缺陷：

(1)原來采用分度頭卡盤裝夾加工，夾緊過程容易造成工件變形，尺寸位置精度難以保證，加工效率低，無法滿足批量生產(chǎn)要求。

(2)凸輪軸襯套花鍵加工，需要分度頭轉(zhuǎn)動四個工位才能加工完成，計算及調(diào)整角度過程復(fù)雜，對工人的技術(shù)水平提出了較高的要求。

(3)多工位單件、單件加工，制造成本增加，效率低下。

綜合分析，原有工藝方案加工的產(chǎn)品不能滿足節(jié)能降耗和凸輪軸襯套花鍵槽加工可靠性要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種高效、精確分度多工位夾具，同時可以裝夾八個工件，減少工件加工過程的裝夾次數(shù)，精確分度的定位裝置、快速夾緊裝置，解決了多工位加工過程中的快速定位和抑制夾緊變形，提高了凸輪軸襯套花鍵槽加工效率和質(zhì)量，滿足批量生產(chǎn)要求。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高效、精確分度多工位夾具，其包括：偏心夾緊裝置、分度定位裝置、花鍵定位裝置；

所述分度定位裝置包括螺釘13、定位彈簧12、定位銷11、定位齒輪軸10、上本體14、下本體15、主動齒輪軸17、主動軸齒輪18、分度齒輪19、鎖緊螺母16；

上本體14上開設(shè)主動軸孔，主動齒輪軸17裝入主動軸孔中，主動齒輪軸17上端位于上本體14外，下端突出上本體14外部，主動齒輪軸17下端通過鍵連接主動軸齒輪18，并在主動齒輪軸17下端且位于主動軸齒輪18下方設(shè)置螺母16以鎖緊主動軸齒輪18；

定位齒輪軸10有多組，分為兩排平行布置，相應(yīng)地，在上本體14上開設(shè)多個定位軸孔，每個定位齒輪軸10對應(yīng)裝入定位軸孔中，并在該定位齒輪軸10的下端安裝一個分度齒輪19，分度齒輪19通過鍵連接在定位齒輪軸10上，且在端面用螺帽鎖緊；相鄰的兩個分度齒輪19嚙合，且靠近主動軸齒輪18的分度齒輪與主動軸齒輪18嚙合；

主動軸孔一側(cè)開設(shè)有與其連通且垂直的定位銷孔，定位銷孔內(nèi)設(shè)置定位銷11、套設(shè)在定位銷11上的彈簧12和鎖擋定位銷孔另一側(cè)開口的鎖緊螺釘13，定位銷11靠近主動齒輪軸17的一端為球頭端；相應(yīng)地，在主動齒輪軸17外壁上每隔45度開設(shè)一個淺球形的凹坑，和定位銷11前端的球頭端相配合，凹坑與定位銷11中心軸共面；

下本體15蓋設(shè)在上本體14底部，通過螺釘固定連接；

所述偏心夾緊裝置設(shè)置在上本體14上，用于對其中一排定位齒輪軸10進(jìn)行夾緊定位；

所述花鍵定位裝置設(shè)置在定位齒輪軸10頂端，用于固定定位待加工的工件。

其中，所述定位齒輪軸10有8組，分為兩排平行布置，相應(yīng)地，在上本體14上開設(shè)8個定位軸孔。

其中，所述偏心夾緊裝置包括小壓板1、活節(jié)螺栓4、螺帽5、大壓板6、復(fù)位彈簧7、偏心輪夾緊手柄8、銷釘9；

其中，小壓板1有兩個，安裝在大壓板6兩側(cè)，兩側(cè)的小壓板1形成左、右夾爪，大壓板6中心開孔，孔內(nèi)穿過活節(jié)螺栓4，活節(jié)螺栓4上套設(shè)復(fù)位彈簧7，上本體14開活節(jié)螺栓孔，活節(jié)螺栓孔內(nèi)穿過活節(jié)螺栓4，活節(jié)螺栓孔上部開設(shè)彈簧槽，復(fù)位彈簧7嵌入彈簧槽內(nèi)，兩側(cè)小壓板分別位于待壓緊定位齒輪軸10上方；活節(jié)螺栓4下端通過銷釘9連接偏心輪夾緊手柄8，活節(jié)螺栓4上端安裝螺帽5，螺帽5位于大壓板6上方。

其中，兩個所述小壓板1分別通過圓柱銷2安裝在大壓板6兩側(cè)。

其中，每個所述小壓板1上設(shè)置兩個壓緊部，用于壓緊對應(yīng)的定位齒輪軸10。

其中，所述活節(jié)螺栓4套上墊圈3，墊圈3位于螺帽5和大壓板6之間。

其中，所述定位齒輪軸10與活節(jié)螺栓4軸向相垂直布置，活節(jié)螺栓孔開設(shè)在兩個定位齒輪軸10之間。

其中，所述花鍵定位裝置中，外花鍵的形狀和凸輪軸調(diào)整襯套的內(nèi)花鍵形狀完全相同，加工工件時，將凸輪軸調(diào)整襯套從定位齒輪軸10頂端裝入，使定位外花鍵和工件內(nèi)花鍵配合在一起，起到定位及固定工件的作用。

其中，還包括注油潤滑系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)包括注油器20和注油道，注油器20設(shè)置在上本體14上開設(shè)的潤滑孔內(nèi)，潤滑孔與主動軸齒輪18和分度齒輪19形成的傳動部件之間通過注油道連通。

其中，夾具使用過程中，將夾具固定在銑床上，然后把待加工工件裝在定位齒輪軸10頂端的花鍵定位裝置上，進(jìn)行工件加工，加工第一組半圓形凹槽完成后轉(zhuǎn)動主動齒輪軸17帶動多個分度齒輪19一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)主動齒輪軸17轉(zhuǎn)動到第一個45度時，分度定位裝置上的定位銷11插入主動齒輪軸17的球形凹坑中，完成定位，轉(zhuǎn)動偏心輪夾緊手柄8帶動活節(jié)螺栓7、大壓板6、小壓板2，小壓板2端面壓緊在定位齒輪軸10上八棱柱體結(jié)構(gòu)的其中一個端面，同時壓縮復(fù)位彈簧7完成壓緊動作；加工第二組半圓形凹槽，加工完成后，松開凸輪手柄時，復(fù)位彈簧7伸展完成松開動作；用同樣的方法定位、夾緊，完成另外兩組半圓形凹槽的加工，零件加工完畢。

(三)有益效果

上述技術(shù)方案所提供的高效、精確分度多工位夾具，精確分度的定位裝置，保證了凸輪軸襯套花鍵槽加工的位置精度和表面質(zhì)量；快速夾緊裝置，解決了夾緊過程中的彈性變形，提高了零件的加工質(zhì)量；多工件、多工位加工，降低了勞動強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，滿足了高效、高精度的加工要求。

附圖說明

圖1為花鍵槽零件示意圖。

圖2為偏心夾緊裝置示意圖。

圖3為分度定位裝置示意圖。

圖4為花鍵定位裝置示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、內(nèi)容、和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

本實施例適用于某型號四沖程高效大功率柴油機(jī)凸輪軸調(diào)整襯套花鍵槽加工的高效、精確分度多工位夾具，包括：偏心夾緊裝置、分度定位裝置、花鍵定位裝置、潤滑系統(tǒng)四部分，

1、偏心夾緊裝置

偏心夾緊裝置是一種凸輪夾緊裝置，包括夾具本體、用于夾緊工件的左、右夾爪、作為施力裝置的凸輪，左、右夾爪鉸接在夾具上本體上，左、右夾爪之間設(shè)有復(fù)位彈簧，能夠快速的對工件進(jìn)行夾緊和松開。

如圖2所示，偏心夾緊裝置包括夾具本體、小壓板1、圓柱銷2、墊圈3、活節(jié)螺栓4、螺帽5、大壓板6、復(fù)位彈簧7、偏心輪夾緊手柄8、銷釘9。

其中，小壓板1有兩個，分別通過圓柱銷2安裝在大壓板6兩側(cè)，兩側(cè)的小壓板1形成左、右夾爪，大壓板6中心開孔，孔內(nèi)穿過活節(jié)螺栓4，活節(jié)螺栓4上套設(shè)復(fù)位彈簧7，夾具上本體14開活節(jié)螺栓孔，活節(jié)螺栓孔內(nèi)穿過活節(jié)螺栓4，活節(jié)螺栓孔上部開設(shè)彈簧槽，復(fù)位彈簧7嵌入彈簧槽內(nèi)，兩側(cè)小壓板分別位于待壓緊定位齒輪軸10上方；活節(jié)螺栓4下端通過銷釘9連接偏心輪夾緊手柄8，活節(jié)螺栓4上端安裝螺帽5，螺帽5位于大壓板6上方?；罟?jié)螺栓4套上墊圈3，墊圈3位于螺帽5和大壓板6之間。

偏心夾緊裝置裝配分為三個步驟：

1.組件一：活節(jié)螺栓4與偏心輪夾緊手柄8通過銷釘9連接。

2.組件二：大壓板6與兩個小壓板1通過圓柱銷2連接。

3.將組件一裝入活節(jié)螺栓孔中，復(fù)位彈簧7從活節(jié)螺栓4的上端裝入，然后將組件二裝在復(fù)位彈簧7上方，最后裝入墊圈3及螺帽5。

偏心夾緊裝置的工作原理為：

轉(zhuǎn)動偏心輪夾緊手柄8，帶動活節(jié)螺栓4、大壓板6、小壓板1軸向運動，小壓板1端面壓緊從定位齒輪軸10上八棱柱體結(jié)構(gòu)的其中一個端面，同時壓縮復(fù)位彈簧7完成壓緊動作；松開偏心輪夾緊手柄8時，復(fù)位彈簧7伸展完成松開動作。

其中，偏心夾緊裝置的夾緊力由偏心輪夾緊手柄8的偏心程度和螺帽5在活節(jié)螺栓4上的安裝位置進(jìn)行調(diào)整，達(dá)到加工使用要求。

2、分度定位裝置

如圖3所示，分度定位裝置包括螺釘13、定位彈簧12、定位銷11、定位齒輪軸10、上本體14、下本體15、主動齒輪軸17、主動軸齒輪18、分度齒輪19、鎖緊螺母16。

上本體14上開設(shè)主動軸孔，主動齒輪軸17裝入主動軸孔中，主動齒輪軸17上端位于上本體14外，下端突出上本體外部，主動齒輪軸17下端通過鍵連接主動軸齒輪18，并在主動齒輪軸17下端且位于主動軸齒輪18下方設(shè)置螺母16以鎖緊主動軸齒輪18。

定位齒輪軸10有8組，分為兩排平行布置，相應(yīng)地，在上本體14上開設(shè)8個定位軸孔，每個定位齒輪軸10對應(yīng)裝入定位軸孔中，并在該定位齒輪軸10的下端安裝一個分度齒輪19，分度齒輪19通過鍵連接在定位齒輪軸上，且在端面用螺帽鎖緊。相鄰的兩個分度齒輪19嚙合，且靠近主動軸齒輪18的分度齒輪與主動齒輪19嚙合。

定位齒輪軸10與活節(jié)螺栓4軸向相垂直布置。

主動軸孔一側(cè)開設(shè)有與其連通且垂直的定位銷孔，定位銷孔內(nèi)設(shè)置定位銷11、套設(shè)在定位銷11上的彈簧12和鎖擋定位銷孔另一側(cè)開口的鎖緊螺釘13，定位銷11靠近主動齒輪軸17的一端為球頭端；相應(yīng)地，在主動齒輪軸17外壁上每隔45度開設(shè)一個淺球形的凹坑，和定位銷11前端的球頭端相配合，凹坑與定位銷11中心軸共面。

下本體15蓋設(shè)在上本體14底部，通過螺釘固定連接。

分度定位裝置裝配分為兩個步驟：

1、主動齒輪軸17從上本體14的上端面向下裝入上本體14的主動軸孔中，然后從主動齒輪軸的另一端裝入主動軸齒輪18，用鍵連接在主動齒輪軸上，螺母16鎖緊，接著把第一定位齒輪軸從上本體的上端面裝入第一個定位軸孔中，從定位軸的另一端裝入第一個分度齒輪19，用鍵連接在定位軸上，端面用螺母鎖緊，依次用同樣的方法裝配好其它7組定位齒輪軸、齒輪分度機(jī)構(gòu)。上本體和下本體用銷釘定位、螺栓緊固。

2、定位銷11、定位彈簧12和螺釘13依次裝入上本體側(cè)面的定位銷孔中，轉(zhuǎn)動主動齒輪軸，使定位銷前端的球形頂進(jìn)主動齒輪軸的球形凹坑中，完成了初始定位。

分度定位裝置的工作原理為：

分度定位裝置用于主動齒輪軸17和定位齒輪軸10的旋轉(zhuǎn)運動，其旋轉(zhuǎn)角度為45度或者其倍數(shù)，主動軸齒輪18帶動8個分度齒輪19轉(zhuǎn)動，由于這些齒輪的參數(shù)完全相同，所以主動軸齒輪18和8個分度齒輪19轉(zhuǎn)過的角度相同，每轉(zhuǎn)動45度，由圖3中螺釘13、定位彈簧12、定位銷11、主動齒輪軸17組成的定位裝置完成一個定位動作，主動齒輪軸17每隔45度有一個淺球形的凹坑和定位銷11前端的球形相配合，可以方便的在定位狀態(tài)和轉(zhuǎn)動分度狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。

3、花鍵定位裝置

如圖4所示，花鍵定位裝置設(shè)置在定位齒輪軸10的頂端，該外花鍵的形狀和凸輪軸調(diào)整襯套的內(nèi)花鍵形狀完全相同，加工工件時，將凸輪軸調(diào)整襯套從定位齒輪軸10頂端裝入，使定位外花鍵和工件內(nèi)花鍵配合在一起，起到定位及固定工件的作用。

4、潤滑系統(tǒng)

主動軸齒輪18帶動定位齒輪軸10轉(zhuǎn)動時會因摩擦力的作用產(chǎn)生阻力，為了轉(zhuǎn)動的靈活可靠，本夾具設(shè)有注油潤滑系統(tǒng)，潤滑系統(tǒng)包括注油器20和注油道。注油器20設(shè)置在上本體14上開設(shè)的潤滑孔內(nèi)，潤滑孔與主動軸齒輪18和分度齒輪19形成的傳動部件之間通過注油道連通。

裝配時將注油器20裝入上本體14的潤滑孔中。潤滑時用油壺的油嘴將注油器20內(nèi)滾珠壓下，滴入潤滑油，通過注油道分別進(jìn)入齒輪傳動部件進(jìn)行潤滑，保證齒輪傳動的平穩(wěn)性、可靠性及傳動比的精確性。如圖4所示。

5、夾具工作原理

夾具工作過程如下，將夾具固定在銑床上，然后把8個工件裝在定位齒輪軸10頂端的花鍵定位裝置上，用圓形片銑刀加工工件上的第一組半圓形凹槽，加工完成后用扳手轉(zhuǎn)動主動齒輪軸17帶動8個分度齒輪19一起旋轉(zhuǎn)，當(dāng)主動齒輪軸17轉(zhuǎn)動到第一個45度時，分度定位裝置上的定位銷11插入主動齒輪軸17的球形凹坑中，完成定位，轉(zhuǎn)動偏心輪夾緊手柄8帶動活節(jié)螺栓7、大壓板6、小壓板2，小壓板2端面壓緊在定位齒輪軸10上八棱柱體結(jié)構(gòu)的其中一個端面，同時壓縮復(fù)位彈簧7完成壓緊動作。加工第二組半圓形凹槽，加工完成后，松開凸輪手柄時，復(fù)位彈簧7伸展完成松開動作。用同樣的方法定位、夾緊，完成另外兩組半圓形凹槽的加工，零件加工完畢。

在本實施例夾具的設(shè)計過程中，首次使用了三維造型和三維模擬裝配技術(shù)，基于三維模型的裝配工藝設(shè)計及仿真是在傳統(tǒng)的裝配工藝設(shè)計的基礎(chǔ)上，利用虛擬現(xiàn)實技術(shù)和三維模型，驗證夾具裝配工藝合理性和準(zhǔn)確性，可以使技術(shù)人員在可視化環(huán)境中快捷地進(jìn)行設(shè)計、仿真及優(yōu)化，實現(xiàn)設(shè)計、夾具工藝并行協(xié)同，最終達(dá)到縮短夾具工藝設(shè)計周期，提高裝配設(shè)計質(zhì)量的目標(biāo)。

根據(jù)上述夾具的分析、設(shè)計、三維裝配模擬仿真、加工制作及驗證，達(dá)到預(yù)期的效果。

通過生產(chǎn)驗證，該夾具使用方便，裝夾迅速，加工精度和生產(chǎn)效率高，不僅保證了凸輪軸襯套花鍵槽的加工合格率100％，生產(chǎn)效率由原來的加工一件需要10分鐘，現(xiàn)在用專用夾具加工8件需要10分鐘，加工效率在原來的基礎(chǔ)上提高了87.5％。

該發(fā)明已應(yīng)用于某型號四沖程高效大功率柴油機(jī)用凸輪軸襯套花鍵槽的批量生產(chǎn)，從節(jié)約生產(chǎn)時間及提高凸輪軸襯套花鍵加工成品率分析，創(chuàng)造的經(jīng)濟(jì)效益達(dá)數(shù)萬元。此種凸輪軸襯套花鍵加工高效高精度分度、多工位夾具的發(fā)明，不僅為其它型號柴油機(jī)的凸輪軸襯套花鍵或同類結(jié)構(gòu)的零件制造提供技術(shù)借鑒，而且可為未來柴油機(jī)的同類結(jié)構(gòu)零件夾具設(shè)計提供技術(shù)儲備。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。