曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具制造技术

本发明专利技术涉及一种曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具，由气气动柔性定位夹紧装置和气动柔性翻转装置组成，气动柔性定位夹紧装置包括工作台、支撑杆、支撑板、定位板、支撑杆、气动柔性夹紧装置，定位板置于支撑板上面，并通过5个支撑杆支撑在工作台上，定位板和支撑板之间安装有多个气动柔性吸附夹紧装置；气动柔性翻转装置中的两个平行滑轨安装在气动柔性定位夹紧装置两侧的工作台上，平行滑轨上的滑块固定连接竖杆，两个竖杆上部之间固定连接两根上下布置的连接杆，两根连接杆上装有气动柔性吸附升降装置。本发明专利技术不仅能够克服曲面类航空薄壁件的加工变形难题，还能实现对工件的自动升降、自动翻转和夹紧力的实时监测，保证了零件的加工质量。

Pneumatic flexible fixture for curved surface aeronautical thin-walled parts

The invention relates to a pneumatic flexible fixture for curved surface aeronautical thin-walled parts. It consists of a pneumatic flexible positioning clamping device and a pneumatic flexible flip device. The pneumatic flexible positioning clamping device comprises a worktable, a supporting rod, a support plate, a positioning plate, a supporting bar, a pneumatic flexible clamping device, and a positioning plate placed on a supporting plate. A plurality of pneumatic flexible adsorption clamping devices are installed between the positioning plate and the supporting plate through 5 support rods, and two parallel slider rails in the pneumatic flexible turnover device are installed on the worktable on both sides of the pneumatic flexible positioning clamping device. The slider on the parallel slide rail is fixed to the vertical rod, and the upper part of the two vertical bars is fixed. Two connecting rods arranged on the upper and lower parts are fixedly connected, and two connecting rods are provided with a pneumatic flexible adsorption lifting device. The invention can not only overcome the processing deformation problem of the surface aeronautical thin-walled parts, but also can realize the automatic lifting, automatic turnover and real-time monitoring of the clamping force of the workpiece, and ensure the processing quality of the parts.

【技术实现步骤摘要】
曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具
本专利技术涉及一种用于航空加工领域内的曲面类薄壁类零件加工装夹夹具，尤其是一种气动柔性夹具。
技术介绍
航空加工领域中曲面类薄壁类零件的加工是一个久攻不破的难题，对于航空领域的薄壁框类零件，重量轻、厚度薄、刚度小且极易变形，特别是其精度高、尺寸小、外形要求特殊，这些都使得薄壁类零件的机械加工变得尤为困难，而其加工所面临的首要技术性难题就是曲面类薄壁零件的装夹问题。随着目前市场化中薄壁件产品批量小、品种多的需求日益增长，必将导致夹具、加工成本上涨。粗铣零件外表面时，因为曲面类航空薄壁件的加工性能不好，使得曲面类薄壁零件在加工的过程中容易变形。在加工的过程中，若采用传统夹具对曲面类薄壁框类零件进行装夹，一方面由于传统夹具的通用性，无法满足薄壁框类零件特殊外形装夹的需要，进而无法满足装夹定位精度；另一方面，传统夹具无法确定其夹紧力，不合理的夹紧力会导致零件的变形，造成零件加工的误差，使零件加工的合格率降低。目前的机械加工领域，对于薄壁类零件的装夹，常采用的方法是：方法1.传统装夹方式，即使用传统夹具对薄壁框类零件的外边缘进行夹紧。这种装夹方式虽然简单，但是其明显缺陷在于：传统夹具由于无法控制其夹紧力，容易导致薄壁框类零件的变形，导致加工精度误差较大；方法2.利用油膜产生真空进行装夹。装夹过程中，首先在夹具体上的安装体凹槽内的滑动定位板上端面均匀涂抹机油，然后将薄壁框类零件与滑动定位板的端面贴平，在薄壁框类零件的上端面沿纵向均匀施加压力，将薄壁框类零件和滑动板之间的空气排空，使其中间成为真空，从而利用油吸产生的大气压力以及机油表面的张力将薄壁框类零件吸附在滑动定位板上。这种装夹方式的缺陷在于：1)机油容易造成系统设备的污染，成本高，不环保；2)由于薄壁框类零件是紧贴在滑动定位板上的，从而无法实现对零件的粗加工；3)除此之外，由于带有凹槽的安装板的形状比较单一，因而不能满足不规则外形的薄壁框类零件的装夹。方法3.利用磁力吸附装夹。通过施加磁力吸附夹紧，自适应任意薄板类零件、薄壁框类零件外形尺寸。这种装夹方式的缺陷在于：1)无法实现一次夹具的定位及夹紧，需要辅助添加其他附件，夹具调整时间久。2)磁性夹紧力很难控制，薄壁件形状受限较大。综上可知现有技术的主要缺点为：1)柔性化程度不高，加工零件的外形受限较大、粗精加工方式受局限。2)夹具调整时间长、成本高，而且夹紧力很难调整控制。3)可适性较差，夹具调整过于依赖经验，精度难以控制。针对以上缺陷，特别需要一种简单而又实用的薄壁类零件的装夹装置，来满足日益增长的多品种小批量曲面类薄壁零件精密机械加工的需要。当待加工零件为类球面的曲面类零件时，为了不破坏零件表面被加工过的地方和采用传统夹紧方式带来的使零件变形及夹具夹印，把夹具设计成一个柔性夹具体，使它利用吸盘结构吸附住加工零件的表面，并通过传感器系统时时监测吸盘对加工零件夹紧力的变化情况，利用气压系统调节吸盘的夹紧力的大小，使其吸附力不会使加工零件发生变形，这样既起到了定位的作用，也是零件在在夹具吸盘的支撑下更加不易变形，解决了该类零件加工易变形的难题。由于加工零件较大，当铣削完成一个表面要铣削另外一个表面时，如果利用人工手动去翻转加工零件时，不仅消耗操作人员劳动力，还可能对加工零件的加工基准发生影响，降低加工零件的加工质量。因此，需要设计出一个翻转机构，机构不仅灵巧，还要在翻转的过程中不会破坏加工零件，使加工零件在翻转的过程中变形，甚至因不牢固而掉落。这样的话既降低了劳动力，又不会对加工零件翻转过后的加工基准造成影响。
技术实现思路
为了解决这一系列问题，通过对曲面类薄壁件的特征分析，本专利技术提出一种曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具，该夹具不仅能够克服曲面类航空薄壁件的加工变形难题，还能实现对工件的自动升降、自动翻转和夹紧力的实时监测，适应柔性化薄壁件加工的需求，保证了零件的加工质量，解决薄壁件加工装夹问题。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具，由气气动柔性定位夹紧装置和气动柔性翻转装置组成，气动柔性翻转装置置于气动柔性定位夹紧装置旁边，所述气动柔性定位夹紧装置包括工作台、支撑杆、支撑板、定位板、气动柔性夹紧装置，所述定位板置于支撑板上面，并通过个支撑杆支撑在工作台上，定位板和支撑板之间安装有多个气动柔性吸附夹紧装置；所述气动柔性翻转装置包括平行滑轨、滑块、连接杆、竖杆、气动柔性吸附升降装置；两个平行滑轨安装在气动柔性定位夹紧装置两侧的工作台上，平行滑轨上的滑块固定连接竖杆，两个竖杆上部之间固定连接两根上下布置的连接杆，两根连接杆上装有气动柔性吸附升降装置。所述定位板与支撑板上还设有预留吸盘孔，用于安装更多的气动柔性夹紧装置，实现对更大或更薄的曲面类薄壁件的定位夹紧。所述气动柔性吸附夹紧装置由连接件、吸盘、塑料件、球形定位件、球面点位件、电机座、联轴器、电机、滚珠丝杠、滚珠丝杠副组成，所述电机通过电机座固定连接在支撑板下面，电机的输出轴通过联轴器与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠的滚珠丝杠副安装在连接件上，连接件上端连接吸盘，吸盘上端通过球形定位件连接塑料件。所述气动柔性吸附升降装置由升降滚珠丝杠副、升降连接件、吸盘、定位件、塑料件、联轴器、电机、升降滚珠丝杠组成。所述电机通过联轴器连接升降滚珠丝杠，升降滚珠丝杠上的升降滚珠丝杠副通过圆柱头开槽螺钉固定连接在升降连接件上，升降连接件下端固定连接吸盘，吸盘前端通过定位件连接塑料件。所述吸盘的顶部设有一个传感器，用于实现加工零件的夹紧力的实时监测，避免夹紧力过大而使加工零件变形。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1.柔性夹具利用吸盘系统吸附住被加工零件的表面，可以通过气动系统调节夹紧力的大小，使得夹紧方式柔性化程度高，可自适应任意曲面类薄壁零件外形尺寸，提高了效率，克服了加工零件易变形的难题。2.由电机连接滚珠丝杆来实现吸盘在Z轴方向的来回运动，吸盘能实现一个小角度的转动来适应曲面类的被加工零件，使得吸盘能够紧贴着加工零件，避免了气动吸盘的漏气问题。3.翻转机构灵巧，在翻转的过程中不会破坏加工零件，避免加工零件在翻转的过程中变形或掉落，既降低了劳动力，又不会对加工零件翻转过后的加工基准造成影响。4.本专利技术不仅能够克服曲面类航空薄壁件的加工变形难题，还能实现对工件的自动升降、自动翻转和夹紧力的实时监测，保证了零件的加工质量。附图说明图1为本专利技术的曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具结构总装配图；图2为图1中沿A-A的剖视图；图3为图1中沿B-B的剖视图；图4为图1中沿C-C的剖视图；图5为气动柔性吸附夹紧装置局部结构图；其中：（a）图2中I处结构局部放大图，（b）图2中II处结构局部放大图，（c）图2中III处结构局部放大图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例，详细的说明本专利技术专利的工作原理。如图1至图5所示，一种曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具，由气气动柔性定位夹紧装置100和气动柔性翻转装置200组成。气动柔性翻转装置200置于气动柔性定位夹紧装置100旁边。如图2所示，气动柔性定位夹紧装置100包括工作台3、支撑杆4、支撑板5、定位板7、轴承座8、密封套10、支撑杆12、气动柔性夹紧装置50。定位板7置于支撑板5上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具，由气气动柔性定位夹紧装置(100)和气动柔性翻转装置(200)组成，气动柔性翻转装置(200)置于气动柔性定位夹紧装置(100)旁边，其特征在于：所述气动柔性定位夹紧装置(100)包括工作台(3)、支撑杆(4)、支撑板(5)、定位板(7)、支撑杆(12)、气动柔性夹紧装置(50)，所述定位板(7)置于支撑板(5)上面，并通过5个支撑杆(12)支撑在工作台(3)上，定位板(7)和支撑板(5)之间安装有多个气动柔性吸附夹紧装置(50)；所述气动柔性翻转装置(200)包括平行滑轨(1)、滑块(2)、连接杆(28)、竖杆(48)、气动柔性吸附升降装置(51)；两个平行滑轨(1)安装在气动柔性定位夹紧装置(100)两侧的工作台(3)上，平行滑轨(1)上的滑块(2)固定连接竖杆(49)，两个竖杆(49)上部之间固定连接两根上下布置的连接杆(28)，两根连接杆(28)上装有气动柔性吸附升降装置(51)。

【技术特征摘要】
1.一种曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具，由气气动柔性定位夹紧装置(100)和气动柔性翻转装置(200)组成，气动柔性翻转装置(200)置于气动柔性定位夹紧装置(100)旁边，其特征在于：所述气动柔性定位夹紧装置(100)包括工作台(3)、支撑杆(4)、支撑板(5)、定位板(7)、支撑杆(12)、气动柔性夹紧装置(50)，所述定位板(7)置于支撑板(5)上面，并通过5个支撑杆(12)支撑在工作台(3)上，定位板(7)和支撑板(5)之间安装有多个气动柔性吸附夹紧装置(50)；所述气动柔性翻转装置(200)包括平行滑轨(1)、滑块(2)、连接杆(28)、竖杆(48)、气动柔性吸附升降装置(51)；两个平行滑轨(1)安装在气动柔性定位夹紧装置(100)两侧的工作台(3)上，平行滑轨(1)上的滑块(2)固定连接竖杆(49)，两个竖杆(49)上部之间固定连接两根上下布置的连接杆(28)，两根连接杆(28)上装有气动柔性吸附升降装置(51)。2.根据权利要求1所述的曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具，其特征在于：所述定位板(7)与支撑板(5)上还设有预留吸盘孔，用于安装更多的气动柔性夹紧装置(50)，实现对更大或更薄的曲面类薄壁件的定位夹紧。3.根据权利要求1所述的曲面类航空薄壁件的气动柔性夹具，其特征在于：所述气动柔性吸附夹...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁子珊，江小辉，田应伟，李郝林，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31