一种工件固定装置和数控加工设备的制作方法

1.本实用新型涉及机械工艺装备技术领域，更具体地说，涉及一种工件固定装置。此外，本实用新型还涉及一种包括上述工件固定装置的数控加工设备。


背景技术：

2.在机械加工技术领域，通常需要在工件上加工出多个孔位，对这种工件进行加工时，需要保证工件本身的外形尺寸精度，同时，需要保证各个孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度。
3.在对工件进行加工时，通常采用吸气治具来吸附固定工件，然而，对于一些产品来说，尤其是对于手机摄像头后盖、手表和车载数显表盘等电子产品，由于工件本身的尺寸较小，在工件上开孔时，工件上除各个孔之外的面积更小，此时，若依然采用吸附固定的方式来固定工件的话，将使得工件固定的不牢固，因此，在工件上加工各个孔位时，将无法保证工件上各个孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度。
4.现有技术中，为了提升工件上各个孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度，分别采用专门的吸附治具和机械装夹治具来固定工件，在采用吸附治具固定工件时，对工件的外形进行加工；在采用专门的机械装夹治具固定工件时，则对工件上的各个孔位进行加工。
5.虽然这种方式能够在一定程度上提升工件上孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度，然而，由于需要两次装夹工件，而两次装夹工件时的定位基准不同，因此，存在基准误差，对于精度要求较高的产品来说，仍然无法满足工件上孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度。
6.综上所述，如何提供一种工件固定装置，能够在对工件进行外形加工和孔位加工过程中均使工件固定牢固，且在保证工件外形尺寸的同时，能够保证工件上各个孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种工件固定装置，在对工件进行外形加工和孔位加工过程中均能使工件固定牢固，以在保证工件外形尺寸的同时，保证工件上各个孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度。
8.本实用新型的另一目的是提供一种包括上述工件固定装置的数控加工设备，其加工精度高，加工效率高。
9.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
10.一种工件固定装置，包括：
11.支撑架；
12.设于所述支撑架的定位凸台，所述定位凸台设有贯穿其高度的通道孔；
13.可升降的吸气导柱，其与所述通道孔滑动配合，所述吸气导柱具有气道；
14.设于所述支撑架的动力机构和与所述动力机构的输出端相连的压板，所述压板用于对应所述通道孔的位置设有让位孔，所述动力机构驱动所述压板在工作位置和闲置位置之间切换，其中，所述工作位置为所述压板压设于所述定位凸台上方的位置，所述闲置位置为所述压板避让所述定位凸台的位置。
15.优选地，所述吸气导柱的底端连接有密封吸气台，所述密封吸气台设有吸气腔和与所述吸气腔连通的第一吸气口，所述气道与所述吸气腔相连通。
16.优选地，所述密封吸气台连接有导杆气缸。
17.优选地，所述密封吸气台设有限位导柱，所述导杆气缸驱动所述密封吸气台上升至最高位置时，所述限位导柱与所述支撑架的预设位置相抵。
18.优选地，所述支撑架设有防护罩，所述导杆气缸驱动所述密封吸气台上升至最高位置时，所述密封吸气台位于所述防护罩内。
19.优选地，所述动力机构包括具有升降功能的旋转气缸。
20.优选地，所述压板的底部设有限位柱，所述支撑架设有限位孔，所述压板位于所述工作位置时，所述限位柱与所述限位孔配合。
21.优选地，所述支撑架包括：
22.凸台固定面板，所述定位凸台固设于所述凸台固定面板；
23.安装底板，所述动力机构的第一固定座安装于所述安装底板；
24.连接于所述凸台固定面板与所述安装底板之间的侧板。
25.优选地，所述定位凸台还设有沿其高度方向延伸的吸气孔道和与所述吸气孔道连通的第二吸气口。
26.一种数控加工设备，包括上述任意一种工件固定装置。
27.本实用新型提供的工件固定装置，当工件在定位凸台上定位后，首先对工件的外形进行加工，此时，吸气导柱上升至与定位凸台的顶面相平齐的位置，以利用吸气导柱的气道进行吸气，从而使工件被吸附固定于定位凸台；也即，对工件的外形进行加工时，工件依靠吸气导柱气道内的吸力实现固定。当对工件的外形加工完成后，需对工件的预设位置进行开孔时，吸气导柱下降，以避免与开孔工具产生干涉。另外，动力机构动作，驱动压板运动到工作位置，也即，使压板压设于定位凸台的上方，由于压板对应通道孔的位置设有让位孔，因此，此时压板压紧工件上除待开孔位置以外的位置，将工件压紧固定，以便于对工件进行开孔。
28.由此可以看出，本实用新型提供的工件固定装置，在一个工位上即可实现对工件的吸附固定以及压紧固定，也即，使工件在定位凸台上一次安装后，即可实现工件在外形加工和孔位加工两道工序中的固定，确保工件的外形尺寸，并能够保证工件上各个孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度。
29.本实用新型提供的数控加工设备，包括上述工件固定装置，具有上述有益效果，因此该数控加工设备的加工精度高，加工效率高。
附图说明
30.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅
是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
31.图1为本实用新型具体实施例所提供的工件固定装置(支撑架的其中一个侧板和其中一个防护罩未示出)的结构示意图；
32.图2为图1的另一视角的结构示意图；
33.图3为本实用新型具体实施例所提供的工件固定装置的外部结构示意图；
34.图4为图1中定位凸台的结构示意图；
35.图5为图4的另一视角的结构示意图。
36.图1至图5中的附图标记如下：
37.1为支撑架、11为凸台固定面板、111为限位孔、12为安装底板、13为侧板、2为定位凸台、21为通道孔、22为吸气孔道、23为第二吸气口、3为吸气导柱、4为动力机构、41为旋转气缸、42为第一固定座、5为压板、51为限位柱、6为密封吸气台、61为第一吸气口、62为限位导柱、7为导杆气缸、71为第二固定座、72为转接推块、8为防护罩、9为工件。
具体实施方式
38.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.本实用新型的核心是提供一种工件固定装置，在对工件进行外形加工和孔位加工过程中均能使工件固定牢固，以在保证工件外形尺寸的同时，保证工件上各个孔位与工件外形边缘之间的相对位置精度。本实用新型的另一核心是提供一种包括上述工件固定装置的数控加工设备，其加工精度高，加工效率高。
40.请参考图1
‑
图5，图1为本实用新型具体实施例所提供的工件固定装置(支撑架的其中一个侧板和其中一个防护罩未示出)的结构示意图；图2为图1的另一视角的结构示意图；图3为本实用新型具体实施例所提供的工件固定装置的外部结构示意图；图4为图1中定位凸台的结构示意图；
41.图5为图4的另一视角的结构示意图。
42.本实用新型提供一种工件固定装置，包括支撑架1、定位凸台2、吸气导柱3、动力机构4和压板5。
43.具体地，支撑架1主要起到承载作用，用于设置并支撑定位凸台2和动力机构4等。定位凸台2用于设置工件9，其设于支撑架1，定位凸台2设有贯穿其高度的通道孔21。吸气导柱3可升降，且吸气导柱3与定位凸台2的通道孔21滑动配合，也即，吸气导柱3升降时，沿着通道孔21上下移动；吸气导柱3具有气道，用于供气体通过，从而在对工件9的外形进行加工时，以便通过吸气实现工件9与定位凸台2的固定。动力机构4的第一固定座42安装于支撑架1，动力机构4的输出端与压板5相连，以通过动力机构4驱动压板5运动，动力机构4可驱动压板5在工作位置和闲置位置之间切换，其中，压板5的工作位置是指压板5压设于定位凸台2上方的位置，压板5的闲置位置是指压板5避让定位凸台2的位置；另外，压板5用于对应通道孔21的位置设有让位孔。
44.当工件9在定位凸台2上定位后，首先对工件9的外形进行加工，此时，吸气导柱3上升至与定位凸台2的顶面相平齐的位置，以利用吸气导柱3的气道进行吸气，从而使工件9被吸附固定于定位凸台2；也即，对工件9的外形进行加工时，工件9依靠吸气导柱3气道内的吸力实现固定。
45.当对工件9的外形加工完成后，需对工件9的预设位置进行开孔，需要说明的是，工件9在定位凸台2上定位后，工件9的待开孔位置刚好与定位凸台2的通道孔21对准，以在工件9上开孔时，使通道孔21能够避让开孔工具，以确保能够在工件9上开设出完整的孔位。可以理解的是，通道孔21的数量与工件9上开孔的数量相同。此时，吸气导柱3下降，以避免与开孔工具产生干涉。另外，动力机构4动作，驱动压板5运动到工作位置，也即，使压板5压设于定位凸台2的上方，由于压板5对应通道孔21的位置设有让位孔，因此，此时压板5压紧工件9上除待开孔位置以外的位置，将工件9压紧固定，以便于对工件9进行开孔。
46.由此可以看出，本实用新型提供的工件固定装置，在一个工位上即可实现对工件9的吸附固定以及压紧固定，也即，使工件9在定位凸台2上一次安装后，即可实现工件9在外形加工和孔位加工两道工序中的固定，确保工件9的外形尺寸，并能够保证工件9上各个孔位与工件9外形边缘之间的相对位置精度。
47.需要说明的是，本实施例对工件9在定位凸台2上的定位方式不做限定，本领域技术人员可参见现有技术，例如，通过增设靠台，靠台与定位凸台2配合，实现工件9在定位凸台2上的完全定位；当然，还可以采用其它限位方式，本文不再赘述。
48.为了保证在对工件9进行外形加工时吸气充足，在上述实施例的基础之上，吸气导柱3的底端连接有密封吸气台6，密封吸气台6设有吸气腔和与吸气腔连通的第一吸气口61，吸气导柱3的气道与吸气腔相连通。也就是说，本实施例通过增设密封吸气台6，利用密封吸气台6的吸气腔来增大吸气量，从而确保在对工件9进行外形加工时，对工件9具有足够的吸附力，确保工件9固定的更牢固可靠。
49.为了实现吸气导柱3的升降，在上述实施例的基础之上，密封吸气台6连接有导杆气缸7。也就是说，本实施例通过导杆气缸7驱动密封吸气台6带动吸气导柱3升降，从而使密封吸气台6和吸气导柱3一起升降，以便实现吸气导柱3与定位凸台2的顶面相平齐的位置状态或使吸气导柱3下降一定距离，以避让对工件9进行开孔时的开孔工具。
50.另外，考虑到导杆气缸7末端的固定块的面积较小，为了使密封吸气台6均匀受力，确保密封吸气台6升降的稳定性，在上述实施例的基础之上，导杆气缸7的末端连接有转接推块72，转接推块72与密封吸气台6相连。也就是说，本实施例通过转接推块72的转接作用，实现密封吸气台6与导杆气缸7的连接，进而可以根据密封吸气台6的具体尺寸来合理设计转接推块72的尺寸，例如，使转接推块72的边缘尺寸及边缘形状与密封吸气台6的边缘尺寸及边缘形状相同，从而可以使密封吸气台6与转接推块72更好的贴合接触，确保密封吸气台6受力更均衡，运动更平稳。
51.为了对吸气导柱3上升的极限位置进行限位，在上述实施例的基础之上，密封吸气台6设有限位导柱62，导杆气缸7驱动密封吸气台6上升至最高位置时，限位导柱62与支撑架1的预设位置相抵。也就是说，本实施例通过机械限位的方式，来限制密封吸气台6上升的最高位置，从而起到对吸气导柱3的最高位置进行限位的作用。当限位导柱62与支撑架1的预设位置相抵时，则导杆气缸7将无法驱动密封吸气台6继续上升，实现对密封吸气台6最高位
置的限位。
52.需要说明的是，本实施例对限位导柱62的具体数量不做限定，限位导柱62的数量可以为一个，也可以为至少两个，优选地，限位导柱62的数量为两个，两个限位导柱62呈对角分布。
53.另外，考虑到对工件9进行外形加工和对工件9进行开孔时，会产生切削屑等废料渣，同时，在对工件9进行外形加工和对工件9进行开孔的过程中需要对工件9进行冷却降温，因此，为了避免废料渣落在限位导柱62上，导致机械限位不准确，并防止冷却液等从吸气导柱3与密封吸气台6的连接处进入吸气腔等，作为一种优选方案，在上述实施例的基础之上，支撑架1设有防护罩8，导杆气缸7驱动密封吸气台6上升至最高位置时，密封吸气台6位于防护罩8内。也就是说，本实施例通过在支撑架1设置防护罩8，来防护密封吸气台6，当密封吸气台6上升至最高位置时，防护罩8围设于密封吸气台6的外周部，可避免废料渣落在限位导柱62上，并可防止冷却液等进入密封吸气台6，从而可确保对密封吸气台6最高位置进行机械限位的准确性，同时达到防水的效果。
54.需要说明的是，在上述各个实施例中，对动力机构4输出的运动形式并不做具体限定，也即，对压板5的运动轨迹不做具体限定，只要能够实现压板5在工作位置和闲置位置之间切换即可。例如，动力机构4可驱动压板5沿空间直角坐标系的x轴、y轴和z轴移动，实现压板5的位置切换；也可以通过驱动压板5在水平面内转动和沿竖直方向升降，实现压板5的位置切换。
55.考虑到压板5运动实现的方便性，在上述实施例的基础之上，动力机构4包括具有升降功能的旋转气缸41。也就是说，本实施例通过旋转气缸41驱动压板5转动和升降来实现压板5位置切换。具体地，当对工件9外形加工完成后需要对工件9进行开孔时，通过旋转气缸41驱动压板5转动至定位凸台2的上方，然后再通过旋转气缸41驱动压板5下降至工作位置。当开孔完成后，通过旋转气缸41驱动压板5先上升一定的距离，再驱动压板5转动至闲置位置，运动简单，便于控制。
56.进一步地，为了确保压板5具有较准确的工作位置，在上述实施例的基础之上，压板5的底部设有限位柱51，支撑架1设有限位孔111，压板5位于工作位置时，限位柱51与限位孔111配合。也就是说，当旋转气缸41驱动压板5转动至定位凸台2的上方时，限位柱51刚好与限位孔111对准，当旋转气缸41驱动压板5下降至工作位置的过程中，限位柱51插入限位孔111内，利用限位孔111对限位柱51起到强制机械限位的作用，用于确保压板5具有较精确的工作位置。
57.需要说明的是，在上述各个实施例中，对支撑架1的具体结构不做限定，只要其能够起到支撑作用即可。作为一种优选方案，在上述实施例的基础之上，支撑架1包括凸台固定面板11、安装底板12和侧板13。定位凸台2固设于凸台固定面板11，动力机构4的第一固定座42安装于安装底板12，侧板13连接于凸台固定面板11与安装底板12之间，以使凸台固定面板11、安装底板12和侧板13形成整体的支撑结构。
58.当通过导杆气缸7驱动密封吸气台6带动吸气导柱3升降时，导杆气缸7的第二固定座71也安装于安装底板12。
59.优选地，侧板13周向封闭，也即，侧板13、凸台固定面板11和安装底板12形成一个内部密闭的空间，以使旋转气缸41、导杆气缸7、密封吸气台6、吸气导柱3以及防护罩8等位
于侧板13所围成的空间内，避免这些零部件裸露在外。例如，如图3所示，侧板13包括侧向连接板和侧向盖板，侧向连接板的上下两端分别与凸台固定面板11和安装底板12固定，侧向盖板则与侧向连接板固定。
60.另外，为了进一步保证工件9固定的牢固性，在上述实施例的基础之上，定位凸台2还设有沿其高度方向延伸的吸气孔道22和与吸气孔道22连通的第二吸气口23。也就是说，本实施例通过在定位凸台2上增设吸气孔道22和第二吸气口23，来补充吸气量，当对工件9进行外形加工时，通过吸气孔道22与吸气导柱3的气道的配合作用，达到增强对工件9吸附固定的目的。当对工件9进行开孔时，也可以利用第二吸气口23对吸气孔道22内进行吸气，以在吸气孔道22和压板5的共同作用下，使工件9固定的更牢靠。
61.另外，在上述各个实施例中，对定位凸台2的具体数量不做限定，定位凸台2的数量可以为一个，也可以为至少两个，可以理解的是，定位凸台2的数量越多，则对工件9进行加工的工位数越多，可实现同时对多个工件9进行加工，以提高加工效率。
62.需要说明的是，压板5的数量与定位凸台2的数量相同，压板5与定位凸台2一一对应。优选地，定位凸台2周向均匀分布，这样，可以每次使每个压板5转动同样的角度，使各个压板5同时位于各自的工作位置或闲置位置。
63.另外，考虑到结构的简单性，优选地，所有压板5为一体式结构，也即，压板5沿动力机构4的输出端径向辐射设置。
64.需要进一步说明的是，在上述各个实施例中，吸气导柱3的数量可以与通道孔21的数量相同，也可以与通道孔21的数量不同，也即，有的通道孔21内设有吸气导柱3，有的通道孔21内未设有吸气导柱3。
65.除了上述工件固定装置，本实用新型还提供一种包括上述实施例公开的工件固定装置的数控加工设备，该数控加工设备的其它各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
66.可以理解的是，该数控加工设备具有用于对工件9进行外形加工的加工刀具以及用于对工件9进行开孔的开孔工具，具体可参见现有技术。
67.本实施例的重点在于：采用上述任意一个实施例公开的工件固定装置，由于该工件固定装置在一个工位上即可实现对工件9的吸附固定以及压紧固定，也即，使工件9在定位凸台2上一次安装后，即可实现工件9在外形加工和孔位加工两道工序中的固定，确保工件9的外形尺寸，并能够保证工件9上各个孔位与工件9外形边缘之间的相对位置精度，加工精度高，且加工效率高。
68.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
69.以上对本实用新型所提供的工件固定装置和数控加工设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。