一种球头随动定位锁紧机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及吸盘式柔性工装加工装配领域，具体涉及一种球头随动定位锁紧机构。
【背景技术】
[0002]传统飞机蒙皮去余量方法是，将蒙皮固定在专用切边模上，工人手工操作切割设备根据样板进行切边，工作劳动量大，切边精度低。基于真空吸盘柔性工装的数控切边工艺，是实现蒙皮精确高效切边，减少工装，提高质量的主要途径之一。柔性工装的真空吸盘用作系统的末端执行器，是柔性工装和飞机蒙皮的接触点。要求真空吸盘能绕其支撑杆轴线30。范围内随动转动。
[0003]目前吸盘绕支撑杆轴线万向转动的机构均使用球副机构，但是现有球副机构只能实现随动定位，无法实现刚性锁紧，既没有约束绕球心旋转的三个转动自由度。在对厚蒙皮进行去余量加工时，由于蒙皮自身的刚性较好，机加产生的振动可由大范围点阵吸盘共同承受，故吸盘能否锁紧对加工质量影响不大；但是在对薄蒙皮进行去余量加工时，由于蒙皮自身刚度小，机加产生振动的主体只能由很小范围吸盘承受，因此为保证蒙皮的夹持刚度，必须提高单个吸盘的刚度，而吸盘刚度的最大影响因素是吸盘能否锁紧，因此使球副机构具备锁紧能力，可提高单个吸盘刚度，进而提高蒙皮的夹持刚度，是采用吸盘式柔性工装加工薄蒙皮必须突破的关键技术。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种在吸盘式柔性工装上使用的球头随动定位锁紧机构，通过在常规球副接触面间增加一个内球面外锥面的增力夹紧弹簧，以实现球头的随动定位和应用较小螺栓拉力锁紧球头的目的。通过球头机构上、下盖内锥面与增力夹紧弹簧外锥面、增力夹紧弹簧内球面和球头的接触来保证随动定位；通过锥面副增力使增力夹紧弹簧内球面与球头问产生均匀的高锁紧压力，以达到高刚性的目的。
[0005]本发明为达到上述发明目的，所采用的技术方案为:
[0006]—种球头随动定位锁紧机构，具有上盖板和下盖板，所述上盖板的中部具有一锥面通孔，所述下盖板的中部具有一锥面凹槽，所述上盖板和下盖板通过螺钉连接扣合在一起，所述上盖板的锥面通孔和下盖板的锥面凹槽扣合形成一锥面型腔，球头位于锥面型腔内，下盖板的下端螺接支撑杆，所述锥面型腔的内型面和球头之间还设有增力夹紧弹簧，所述增力夹紧弹簧的外型面与锥面型腔的内型面配合，增力夹紧弹簧的内型面与球头的球面过渡配合。
[0007]所述的一种球头随动定位锁紧机构，所述增力夹紧弹簧外型面的中部沿其周向方向设有数个径向刚度减弱槽。
[0008]所述的一种球头随动定位锁紧机构，所述增力夹紧弹簧的上下端部设有数个轴向刚度减弱孔。
[0009]所述的一种球头随动定位锁紧机构，所述上盖板和下盖板之间还设有密封胶垫。
[0010]所述的一种球头随动定位锁紧机构，所述下盖板的下端设有螺纹凹孔，所述支撑杆的顶端为螺纹杆，所述支撑杆通过螺纹杆作用于螺纹凹孔连接在下盖板上。
[0011]所述的一种球头随动定位锁紧机构，所述下盖板下端的一侧还设有与螺纹凹孔相通的螺孔，螺孔内设有紧定螺钉，所述紧定螺钉通过螺孔作用于支撑杆将支撑杆的顶端锁紧在螺纹凹孔中。
[0012]所述的一种球头随动定位锁紧机构，所述螺钉上还设有弹性垫圈，所述上盖板和下盖板通过螺钉和弹性垫圈连接在一起。
[0013]本发明具有以下有益效果:
[0014]1、本发明一种球头随动定位锁紧机构，结构简单主要包括支撑杆、紧定螺钉、下盖板、密封胶垫、上盖板、球头、增力夹紧弹簧(简称弹簧)、螺钉和弹性垫圈。支撑杆螺接在下盖上，并通过紧定螺钉进一步紧固在一起。上盖板和下盖板通过螺钉和弹性垫圈连接在一起，并在上、下盖板间垫一层密封胶垫。上、下盖板的内锥面与弹簧的外锥面配合，保持弹簧的球心的位置。弹簧的内球面与球头的球面过度配合，保证了球头带有一定阻尼的随动定位。弹簧上设有径向刚度减弱槽和轴向刚度减弱孔，在球头压入弹簧产生较大弹性变形时，可以防止应力集中而破坏弹簧。
[0015]2、本球头随动定位锁紧机构需要较少螺钉拧紧力矩即可实现对球头的强力夹紧。锥形接触副具有将螺钉的轴向拉力转换为增力夹紧弹簧的径向压力作用，同时也具有力的放大作用。
[0016]3、球头随动定位锁紧机构采用增力夹紧弹簧对球头的夹紧力均匀，不会破坏球头表面。
[0017]4、弹簧上设有径向刚度减弱槽和轴向刚度减弱孔，可在球头压入弹簧时产生较大弹性变形，防止应力集中而破坏增力夹紧弹簧。
【附图说明】
[0018]图1为一种球头随动定位锁紧机构的俯视图。
[0019]图2为图1中所示A-A向剖视图。
[0020]图3为图2中所示A部分的局部放大图。
[0021]图4为增力夹紧弹簧的结构示意图。
[0022]其中1-支撑杆，2-紧定螺钉，3-下盖板，4-密封胶垫，5-上盖板，6-球头，7-增力夹紧弹簧，71-增力夹紧弹簧的外型面，72-径向刚度减弱槽，73-周向刚度减弱孔，8-螺钉，9-弹性垫圈。
【具体实施方式】
[0023]如图1-4所示一种球头随动定位锁紧机构，具有上盖板5和下盖板3，上盖板5和下盖板3之间设有密封胶垫4。所述上盖板5的中部具有一锥面通孔，所述下盖板3的中部具有一锥面凹槽，所述上盖板5和下盖板3通过螺钉8连接扣合在一起，该螺钉8为内六角圆柱头螺钉8，螺，8上还设有弹性垫圈9，所述上盖板5和下盖板3通过螺钉8和弹性垫圈9连接在一起。所述上盖板5的锥面通孔和下盖板3的锥面凹槽扣合形成一锥面型腔，球头6位于锥面型腔内，下盖板3的下端螺接支撑杆1，下盖板3的下端设有螺纹凹孔，支撑杆1的顶端为螺纹杆，支撑杆1通过螺纹杆作用于螺纹凹孔连接在下盖板3上。下盖板3下端的一侧还设有与螺纹凹孔相通的螺孔，螺孔内设有紧定螺钉2，所述紧定螺钉2通过螺孔作用于支撑杆1将支撑杆1的顶端锁紧在螺纹凹孔中。上、下盖板形成的锥面型腔的内型面和球头6之间还设有增力夹紧弹簧7，所述增力夹紧弹簧的外型面1与锥面型腔的内型面配合，增力夹紧弹簧7的内型面与球头6的球面过渡配合。该增力夹紧弹簧7外型面的中部沿其周向方向设有数个径向刚度减弱槽72。该增力夹紧弹簧7的上下端部还设有数个轴向刚度减弱孔73。
[0024]锁紧过程:旋紧内六角圆柱头螺钉8，使上、下盖板间距离减少，通过上、下盖板扣合后内部形成的锥面与增力夹紧弹簧7锥面的锥面增力接触副对增力夹紧弹簧7产生较大的径向压力，该径向压力同时传递到增力夹紧弹簧7的内球面和球头的球面上，进而产生防止球头6转动的夹紧力。
【主权项】
1.一种球头随动定位锁紧机构，具有上盖板和下盖板，所述上盖板的中部具有一锥面通孔，所述下盖板的中部具有一锥面凹槽，所述上盖板和下盖板通过螺钉连接扣合在一起，所述上盖板的锥面通孔和下盖板的锥面凹槽扣合形成一锥面型腔，球头位于锥面型腔内，下盖板的下端螺接支撑杆，其特征在于，所述锥面型腔的内型面和球头之间还设有增力夹紧弹簧，所述增力夹紧弹簧的外型面与锥面型腔的内型面配合，增力夹紧弹簧的内型面与球头的球面过渡配合。2.根据权利要求1所述的一种球头随动定位锁紧机构，其特征在于，所述增力夹紧弹簧外型面的中部沿其周向方向设有数个径向刚度减弱槽。3.根据权利要求1所述的一种球头随动定位锁紧机构，其特征在于，所述增力夹紧弹簧的上下端部设有数个轴向刚度减弱孔。4.根据权利要求1所述的一种球头随动定位锁紧机构，其特征在于，所述上盖板和下盖板之间还设有密封胶垫。5.根据权利要求1所述的一种球头随动定位锁紧机构，其特征在于，所述下盖板的下端设有螺纹凹孔，所述支撑杆的顶端为螺纹杆，所述支撑杆通过螺纹杆作用于螺纹凹孔连接在下盖板上。6.根据权利要求5所述的一种球头随动定位锁紧机构，其特征在于，所述下盖板下端的一侧还设有与螺纹凹孔相通的螺孔，螺孔内设有紧定螺钉，所述紧定螺钉通过螺孔作用于支撑杆将支撑杆的顶端锁紧在螺纹凹孔中。7.根据权利要求1所述的一种球头随动定位锁紧机构，其特征在于，所述螺钉上还设有弹性垫圈，所述上盖板和下盖板通过螺钉和弹性垫圈连接在一起。
【专利摘要】本发明公开一种球头随动定位锁紧机构，具有上盖板和下盖板，所述上盖板的中部具有一锥面通孔，所述下盖板的中部具有一锥面凹槽，所述上盖板和下盖板通过螺钉连接扣合在一起，所述上盖板的锥面通孔和下盖板的锥面凹槽扣合形成一锥面型腔，球头位于锥面型腔内，下盖板的下端螺接支撑杆，所述锥面型腔的内型面和球头之间还设有增力夹紧弹簧，所述增力夹紧弹簧的外型面与锥面型腔的内型面配合，增力夹紧弹簧的内型面与球头的球面过渡配合。实现了球头的随动定位和应用较小螺栓拉力锁紧球头的目的。
【IPC分类】B25B11/00
【公开号】CN105328600
【申请号】CN201510859678
【发明人】白新宇, 白继鹏
【申请人】沈阳飞机工业（集团）有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年11月28日