一种薄壁零件的新型装夹装置的制作方法

本发明涉及一种薄壁零件的新型装夹装置，属于机械领域。

背景技术：

在机械加工领域中，薄壁件外形复杂，多为复杂曲面，刚性比较小，数控加工薄壁零件时，工件因刚度不足引起的加工变形成为影响尺寸精度的主要问题，因此曲面薄壁件的加工较为困难。

现代机械产品的品种繁多，产品的设计周期短，更新换代快，传统的大批量生产模式逐渐被中小批量生产模式所取代。按单一品种设计专业夹具的方法已经不能满足现代机械产品生产发展的要求。在这样的一种情况下，柔性化的加工制造便应运而生。

但是，目前的机械加工领域，对于薄壁曲面类零件的装夹，常采用的柔性化方法是：

方法1，采用相变和伪相变式柔性夹具：相变柔性夹具通常都有一个充满介质的容器，当材料液相时将工件埋入液体中，然后改变条件，如升温或降温，在液相变成固相时，将零件夹持并固定，然后进行加工。加工结束后再将介质恢复成液相，就可将工件取出。

为了避免热致相变的负面效果，近些年又研究出伪相变材料，这是用颗粒液态床来模拟相变材料的双向性质。即用物理方法迫使材料在“固结态”和“流动态”之间的变换，称为伪相变，貌似发生了相 变，实际上并没有发生相变。这种装夹方式的缺陷在于：1)对于相变柔性夹具来讲，目前能适应夹具性能要求的相变物质较少，归纳起来主要由石蜡基、水基、低熔点合金基等，但是它们都存在夹紧力不足的较大缺陷。2)对于伪相变柔性夹具，目前只能用于曲面定位或加工力轻微的精加工等少数情况，许多问题尚待研究。

方法2，利用适应性夹具进行装夹：所谓适应性夹具，是指夹紧元件能自动适应工件形状的夹具，是一种被动式的夹具装置，当夹紧时能改变形状与工件相适应。例如多叶适应性虎钳，一个钳口是固定的，另一个钳口由穿在转轴上的多叶片组成。当其它运动受限制时，叶片可绕轴自由转动以适应工件形状，用于夹持横截面不规则变化的长工件。这种装夹的缺陷在于该类夹具只适合带有曲面的工件。

方法3，利用模块化程序控制夹具进行装夹：该种柔性夹具是一类由数字控制的定位件、夹紧件和支承件组成的装置，可以放在机床工作台上或代替机床工作台，然后通过程序做出多种不同布局的机电控制式夹具。计算机数字控制的柔性夹具由一组在垂直方向上可精确调整高度尺寸的支柱阵列、水平面上可实现位置调整的运动部件、机电驱动装置和计算机控制系统组成，阵列的每根支柱可通过计算机控制或手工操作调整支柱在X、Y水平面中的位置，根据被加工工件的形状和结构参数，支柱阵列可重构成适应多种平面或曲面的定位系统，工件的夹持方式可通过真空吸附或机械夹紧方式来实现。这种装夹方式的缺陷在于：1)在水平面上进行支柱的X和Y方向的移动，夹具的柔性不是特别好；2)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。

可见，上述都已经不能满足日益增长的精密机械加工的需要。

技术实现要素：

本发明是为解决上述问题而提出的，目的在于提供一种简单而又实用的薄壁零件的新型装夹装置。

本发明采用了以下技术方案：

一种薄壁零件的新型装夹装置，用于对待加工的薄壁零件进行固定以适宜加工，其特征在于，包括：支撑部；定位部，设置在支撑部上；吸盘固定部，设置在定位部上，用于固定薄壁零件；驱动部，用于驱动吸盘固定部在定位部上移动，包括回转电机，其中，定位部具有至少一圈呈圆形导轨和设置在支撑部的中央的中央柱，吸盘固定部具有多个设置在圆形导轨上的支柱组件，支柱组件具有支柱和设置在支柱的顶部的吸盘，支柱的底部设置在圆形导轨上，吸盘通过真空泵产生负压用来吸附固定薄壁零件，中央柱具有固定在支撑部上的底座、设置在底座上的并能在底座中转动的旋转柱以及套接在旋转柱上的套接部件，当使用时，将支柱与套接部件相连接，此时回转电机驱动旋转柱进行转动并带动支柱在导轨中移动。

本发明提供的薄壁零件的新型装夹装置，还可以具有这样的特征：其中，其中，支柱的内部具有空腔，支柱组件还具有：滚珠，设置在支柱组件的底端并位于导轨中；进气口，设置在支柱的侧壁上并与支柱的空腔相连通，用于往支柱的内部引入气体或将其内部的气体引出；进气阀，设置在进气口上，用于调节流量的大小；吸口，设置在支柱的顶端并分别与吸盘和空腔相连通。

本发明提供的薄壁零件的新型装夹装置，还可以具有这样的特征：其中，支柱组件还具有设置在支柱的底端的滚珠丝杆机构,驱动部还包括步进电机,用于驱动滚珠丝杆机构的升降。

本发明提供的薄壁零件的新型装夹装置，还可以具有这样的特征：其中，其中，支柱组件还具有压力传感器，该压力传感器设置在支柱的空腔内并与吸盘的底端相接触。

本发明提供的薄壁零件的新型装夹装置，还可以具有这样的特征：其中，圆形导轨由多个具有圆弧导轨的圆弧板相互拼接而成。

本发明提供的薄壁零件的新型装夹装置，还可以具有这样的特征：其中，支撑部的底端具有用于固定在加工机床上的凹槽。

本发明提供的薄壁零件的新型装夹装置，还可以具有这样的特征：其中，控制部，用于对驱动部以及负压的大小进行控制。

发明作用与效果

根据本发明的薄壁零件的新型装夹装置，由于具有圆形导轨，而固定薄壁零件的支柱能够在圆形导轨中移动，使得可以在任意方向任 意变换支柱位置来改变对薄壁零件的固定，因此适宜固定任何轮廓的薄壁零件，又由于采用吸盘负压吸附来固定待加工的薄壁零件，避免了由于机械夹持固定造成的薄壁零件变形。

附图说明

图1是本发明实施例中的薄壁零件的新型装夹装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中的支撑部的结构示意图；

图3是本发明实施例中的圆弧板的结构示意图；

图4是图1中A处的放大示意图；

图5是本发明实施例中的薄壁零件的新型装夹装置固定有薄壁零件时的结构示意图；

图6是本发明实施例中的的吸盘固定部的结构示意图；

图7是本发明实施例中的吸盘固定部的下部分的结构示意图。

具体实施方式

实施例

以下结合附图来说明本发明的实施例的具体实施方式。

图1是本发明实施例中的薄壁零件的新型装夹装置的结构示意图。

如图1所示，薄壁零件的新型装夹装置100包括支撑部10、定位部20、吸盘固定部30、图中未显示的驱动部以及图中未显示的控 制部。

图2是本发明实施例中的支撑部的结构示意图。

如图2所示，支撑部10呈方形，在其上设置有多个螺纹孔11，用于固定其他部件，支撑部10的四角分别设置有凹槽12，通过该凹槽，可以将支撑部10固定到图中未显示的加工机床上。

如图1所示，定位部20包括有两圈圆形导轨21和中央柱22。

图3是本发明实施例中的圆弧板的结构示意图。

如图1和3所示，圆形导轨21分别为内圈圆形导轨21a和环绕内圈圆形导轨21a设置的外圈圆形导轨21b。内圈圆形导轨21a由四个分别具有圆弧导轨21a-1的圆弧板21a-2相互拼接而成。圆弧板21a-2，通过螺栓固定到支撑部10上，圆弧板21a-2的两侧均有通孔21a-3，便于通过螺栓将四个圆弧板21a-2拼接成圆形导轨21。圆弧板21a-2上面有着刻度标识，在装配好以后，可以看到对应的刻度。外圈圆形导轨21b和内圈圆形导轨21a具有相同的结构和设置，只是外圈圆形导轨21b的直径相对较大，拼接外圈圆形导轨21b的圆弧板21b-2弧度也相对较大。

图4是图1中A处的放大示意图。

如图1和图4所示，中央柱22具有底座22a、旋转柱22b和套接部件22c。底座22a固定在支撑部10的中央，旋转柱22b竖立设置在底座22a上，在驱动部驱动下，能在底座22a上转动。套接部件22c套接在旋转柱22b上，可设置多个，本实施例中设置两个套接部件22c，套接部件22c上设置有卡槽22c-1。

图5是本发明实施例中的薄壁零件的新型装夹装置固定有薄壁零件时的结构示意图。

如图1和图5所示，吸盘固定部30设置在定位部20上，用于固定薄壁零件200，包括多个支柱组件31。

图6是本发明实施例中的的吸盘固定部的结构示意图；图7是本发明实施例中的吸盘固定部的下部分的结构示意图。

如图5、6、和图7所示，支柱组件31设置在圆形导轨21中，本实施例中内圈圆形导轨21a和外圈圆形导轨21b上分别设置4个支柱组件31。支柱组件31包括滚珠丝杆机构31a、滚珠31b、支柱31c、吸口31d、吸盘31f、进气口31g、图中未显示的进气阀以及图中未显示的压力传感器。滚珠丝杆机构31a的底端具有滚珠31b；滚珠31b位于圆形导轨21中；支柱31c设置在滚珠丝杆机构31a上，其内部具有空腔，其侧壁上设置有卡槽31c-1，通过将连接部件的两端分别卡合到卡槽31c-1和卡槽22c-1上，将支柱31c与旋转柱22b连接；吸口31d设置在支柱31c的顶端，并与支柱31c的空腔相连通；吸盘31f设置在吸口31d上，并与吸口31d相连通，吸盘31f通过外部真空泵300产生的负压，用于吸附固定待加工的薄壁零件200；进气口31g设置在支柱31c的壁上，并与支柱31c的空腔相连通；进气阀设置在进气口31g上，通过进气阀的转动，用来调节进气口31g的流通面积，进而调节上述负压的大小，从而调节吸盘31f对薄壁零件200的吸附大小，本实施例中通过采用电动控制阀配合流量传感器，这样可以实现流通面积的自动控制；压力传感器设置在支柱31c 的空腔中，并与吸盘31f的底端相接触，用于感应被固定的薄壁零件200在被加工过程中受到的加工压力。

图中未显示的驱动部包括图中未显示的回转电机和步进电机。回转电机设置在中央支柱22的底座22a中，用于驱动旋转柱22b的转动，当旋转柱22b转动时，通过连接部件22-1与旋转柱22b相连接的支柱31c，就会在圆形导轨21中滑动。步进电机设置在滚珠丝杆机构31a中，用于驱动滚珠丝杆机构31a的升降，从而使得支柱31c能够在竖直方向进行升降。

图中未显示的控制部控制驱动部的工作，并根据接受到的压力传感器感应到的加工压力信号和接受到的流量信号，控制进气阀的转动调节进气口的流通面积，并控制真空泵300的抽吸力度，从而调节真空泵300抽吸气体产生负压的力度，最终调节吸盘31f对薄壁零件200的吸附力度。

使用方法

本发明的薄壁零件的新型装夹装置在使用中的操作步骤如下：

步骤1，通过支撑部10的凹槽12，将新型装夹装置100固定到加工机床上；

步骤2，根据待加工的薄壁零件200的轮廓，利用计算机软件计算出其被固定时，其各个点应该如何被固定，也即各个点相应的吸附薄壁零件应有的吸附力应如何分布，根据此吸附力分布，给出支柱组件30的分布位置、支柱31的升降高度以及相应的吸附薄壁零件应有的吸附力，分布位置即它们在圆弧板21a-2上的各个刻度位置；

步骤,3，根据上述刻度位置，通过控制部控制机械手将中央柱22的旋转柱22b与一个支柱31c连接通过连接部件22-1连接好，然后控制部再控制回转电机，驱动旋转柱22b转动，进而带动支柱31c在圆形导轨21中移动，直到移动到设定好的刻度位置，这样一直到所有的刻度位置均分布有相应的支柱为止；

步骤4，根据计算好的各个支柱31c的升降高度，通过控制步进电机，使得各个支柱31c在滚珠丝杆机构31a作用下，升降到各自适宜的位置；

步骤5，将薄壁零件200放置到各个支柱31c的吸盘上，根据上述计算的固定力，控制部控制进气阀的流通面积，并控制真空泵300的抽吸力度，从而将各个支柱31c的对薄壁零件200的应有的吸附力调整到通过软件计算出来的数值；

步骤6，开始对薄壁零件200进行加工，加工过程中，薄壁零件200受到的加工压力会改变，压力传感器将感受到的加工压力信号实时传递给控制部，控制部根据该加工压力信号，通过控制进气阀流通面积以及真空泵300的抽吸力度等，实时调整真空泵300对吸盘产生的负压，从而实时改变上述吸附力。

实施例的作用与效果

根据本实施例的薄壁零件的新型装夹装置，由于具有圆形导轨，而固定薄壁零件的支柱能够在圆形导轨中移动，使得可以在任意方向任意变换支柱位置来改变对薄壁零件的固定，因此适宜固定任何轮廓 的薄壁零件，又由于采用吸盘负压吸附来固定待加工的薄壁零件，避免了由于机械夹持固定造成的薄壁零件变形；

又由于支柱组件具有滚珠丝杆机构，而支柱设置在滚珠丝杆机构上，所以通过控制滚珠丝杆机构的运行，可以调整支柱的升降，从而使得支柱的高度能随薄壁零件的外形轮廓变化而改变，能更好地适应不同的薄壁零件；

又由于吸盘底端具有压力传感器，能感应加工压力，并且进气阀的流通面积能调整，所以在加工过程中，控制部能根据接收到的加工压力信号对进气阀的流通面积进行调整，从而实时调整吸盘对薄壁零件的吸附固定力度，也就避免了薄壁零件由于受到较大的加工压力而产生变形的现象；

另外，本实施例中的圆形导轨为两圈，作为本发明的圆形导轨，至少一圈，具体根据薄壁零件的轮廓和大小来确定；

另外，本实施例中的支柱组件在内圈圆形导轨和外圈圆形导轨上各设置四个，作为本发明的圆形导轨，支柱组件多个，具体根据固定薄壁零件的吸附力的分布来确定。

根据本实施例的

尽管上面对本发明说明书的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显 而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。