一种基于十字滑台的柔性薄板定位夹具的制作方法

本发明属于柔性薄板装配技术领域，涉及一种基于十字滑台的柔性薄板定位夹具。

背景技术：

柔性薄板广泛应用于汽车车身、飞机机身及机翼等产品中，相对于刚性工件来说，柔性薄板在装配定位时，由于其刚性小、易变形的特点，传统上适用于刚性工件的“3-2-1”定位原则难以保证柔性薄板定位的准确性和稳定性。由于柔性薄板在焊接过程中易于变形，因此，采用另一种定位原理——“N-2-1”定位策略(N大于3)，相较于刚性工件的六点定位原理(即“3-2-1”)，更适用于柔性薄板，能够显著减少柔性薄板在主平面方向的变形。

在对柔性薄板进行装配时，往往需要建立柔性薄板装配偏差分析模型，并根据夹具定位点的释放模式的不同，建立过定位释放和完全释放两种模式下的柔性薄板装配偏差分析模型。柔性薄板装配偏差分析模型的建立过程较为困难，需采用多次试验进行验证，以提高装配偏差分析的精度。然而，目前在汽车等产品的制造工厂中，所用夹具大多为专用夹具，通用性差，难于改变定位策略和定位点位置，因而更难以建立柔性薄板装配偏差分析模型，因此，研制出能够用于柔性薄板可变定位策略的夹具，并以此进行装配过程试验，对提高柔性薄板装配偏差分析的精度非常重要。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能够满足不同类型的柔性薄板对定位点位置和多样化定位策略的需求的基于十字滑台的柔性薄板定位夹具。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于十字滑台的柔性薄板定位夹具，该夹具包括底座、设置在底座上的夹具底板以及多个设置在夹具底板上的十字滑台定位机构，所述的十字滑台定位机构包括设置在夹具底板上的十字滑台、设置在十字滑台上的夹头底板以及设置在夹头底板上的夹头组件，该夹头组件对柔性薄板进行定位。

通过选择不同数量的十字滑台定位机构及每个十字滑台定位机构中的夹头组件数，实现“N-2-1”定位。

若柔性薄板的形状为方形，则十字滑台定位机构优选为4个，且均匀布设在夹具底板上，对应于柔性薄板的四角，每个十字滑台定位机构对柔性薄板一个角处相邻的两条边进行定位。

所述的夹头底板上至少设有一个夹头组件，优选为2个，并且这2个夹头组件同时对柔性薄板进行定位。

所述的十字滑台包括设置在夹具底板上的X轴基座、沿X轴方向滑动设置在X轴基座上的X轴滑块以及设置在X轴滑块上的Y轴基座。

作为优选的技术方案，所述的X轴基座上沿X轴方向设有X向丝杆螺母，所述的X轴滑块设置在X向丝杆螺母中的螺母上。

作为进一步优选的技术方案，所述的X轴基座上设有与X向丝杆螺母传动连接的X向步进电机，该X向步进电机带动X向丝杆螺母中的丝杆转动，从而使X向丝杆螺母中的螺母沿X轴方向移动。

所述的十字滑台还包括沿Y轴方向滑动设置在Y轴基座上的Y轴滑块，所述的夹头底板设置在Y轴滑块上。所述的夹头底板通过螺栓与Y轴滑块固定连接。

作为优选的技术方案，所述的Y轴基座上沿Y轴方向设有Y向丝杆螺母，所述的Y轴滑块设置在Y向丝杆螺母中的螺母上。

作为进一步优选的技术方案，所述的Y轴基座上设有与Y向丝杆螺母传动连接的Y向步进电机，该Y向步进电机带动Y向丝杆螺母中的丝杆转动，从而使Y向丝杆螺母中的螺母沿Y轴方向移动。

所述的X轴滑块和Y轴滑块的有效行程优选为400mm。

所述的夹头底板上开设有多个夹头底板孔。所述的夹头底板孔优选为螺孔。所述的夹头底板孔便于对夹头组件进行安装，并调节夹头组件在Z轴方向上的位置。

所述的夹头组件包括沿Z轴方向设置在夹头底板上的第一双头螺栓、分别套设在第一双头螺栓上的第一螺母、夹头支架以及设置在夹头支架上的夹头，所述的第一双头螺栓通过夹头底板孔设置在夹头底板上，所述的夹头支架通过第一螺母沿Z轴方向移动设置在第一双头螺栓上。所述的夹头支架上开设有夹头支架孔，所述的夹头通过夹头支架孔安装在夹头支架上，夹头对柔性薄板进行定位。所述的第一双头螺栓通过夹头底板孔设置在夹头底板上。通过旋进或旋出第一螺母，以及改变第一双头螺栓伸入夹头底板孔内的长度，以改变夹头支架在Z轴方向上的位置，从而更好地对柔性薄板进行定位。

作为优选的技术方案，所述的夹头组件包括2个设置在夹头底板上的第一双头螺栓，每个第一双头螺栓均设有第一螺母，2个第一双头螺栓同时穿过夹头支架，并通过各自的第一螺母对夹头支架在Z轴方向上的位置进行定位。采用2个第一双头螺栓，能够避免夹头支架绕Z轴方向转动，而影响对柔性薄板定位的稳定性和准确性。

所述的第一双头螺栓的长度优选为60-100mm。

所述的夹具底板上开设有多个夹具底板孔。所述的X轴基座通过夹具底板孔固定设置在夹具底板上。所述的夹具底板孔优选为螺孔。

所述的夹具底板上还设有辅助定位组件。该辅助定位组件通过夹具底板孔设置在夹具底板上。

所述的辅助定位组件包括沿Z轴方向设置在夹具底板上的第二双头螺栓、设置在第二双头螺栓上的定位销支架以及设置在定位销支架上的定位销。所述的第二双头螺栓通过夹具底板孔设置在夹具底板上。

作为优选的技术方案，所述的定位销沿X轴方向或沿Y轴方向设置，分别从X轴方向或Y轴方向对柔性薄板的边进行定位，以进一步提高对柔性薄板定位的稳定性和准确性。

所述的第二双头螺栓上套设有第二螺母，所述的定位销支架通过第二螺母沿Z轴方向移动设置在第二双头螺栓上。通过旋进或旋出第二螺母，以及改变第二双头螺栓伸入夹具底板孔内的长度，以调整定位销支架在Z轴方向上的位置，使定位销能够准确地对柔性薄板的边进行定位。

所述的辅助定位组件还包括沿Z轴方向设置在夹具底板上的第三双头螺栓以及设置在第三双头螺栓顶部的支撑销。所述的第三双头螺栓通过夹具底板孔设置在夹具底板上。通过旋进或旋出第三双头螺栓，以调整第三双头螺栓露出夹具底板的长度，进而改变支撑销在Z轴方向上的位置，并通过支撑销对柔性薄板的下表面进行支撑，防止柔性薄板沿Z轴方向凹陷变形。

所述的第二双头螺栓及第三双头螺栓的长度均优选为160-200mm。

所述的辅助定位组件可根据实际需要设置多个，以增强对柔性薄板的定位效果。

本发明在实际应用时，根据柔性薄板的形状和大小，选择十字滑台定位机构及辅助定位组件的个数及其分别在夹具底板上的分布，并通过十字滑台调整夹头底板在XOY平面上的位置；之后分别调整第一螺母、第一双头螺栓、第二螺母、第二双头螺栓及第三双头螺栓，以调节夹头支架、定位销支架及支撑销在Z轴方向上的位置；最后放入柔性薄板，通过夹头固定柔性薄板的边，并通过定位销进一步对柔性薄板的边进行定位，同时通过支撑销对柔性薄板的下表面进行支撑，进而对柔性薄板进行准确定位，并保持定位的稳定性。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)通过采用多点定位，显著减少了柔性薄板在主平面方向的变形，大大加强了柔性薄板的定位精度及定位的稳定性；

2)能够根据柔性薄板的形状和大小，灵活地调节定位点的位置和数量，以满足不同类型的柔性薄板对定位点位置和多样化定位策略的需求，且调节过程简单，调节精度高；

3)通用性好，应用广泛，既可用于小批量柔性薄板的装配生产，也可用于进行柔性薄板装配过程试验，使试验更加方便，且能够建立更为准确的柔性薄板装配偏差分析模型，进而提高柔性薄板装配的精度。

附图说明

图1为实施例1中定位夹具的整体结构示意图；

图2为实施例1中十字滑台定位机构的结构示意图；

图3为实施例1中夹头支架的结构示意图；

图中标记说明：

1—底座、2—夹具底板、3—夹具底板孔、4—X轴基座、41—X轴滑块、5—Y轴基座、6—夹头底板、61—夹头底板孔、7—第一双头螺栓、8—夹头支架、81—夹头支架孔、9—第二双头螺栓、10—定位销支架、11—定位销、12—第三双头螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1：

如图1所示的一种基于十字滑台的柔性薄板定位夹具，该夹具包括底座1、设置在底座1上的夹具底板2以及四个设置在夹具底板2上的十字滑台定位机构，如图2所示，十字滑台定位机构包括设置在夹具底板2上的十字滑台、设置在十字滑台上的夹头底板6以及两个设置在夹头底板6上的夹头组件，夹头组件对柔性薄板进行定位。

其中，十字滑台包括设置在夹具底板2上的X轴基座4、沿X轴方向滑动设置在X轴基座4上的X轴滑块41以及设置在X轴滑块41上的Y轴基座5。十字滑台还包括沿Y轴方向滑动设置在Y轴基座5上的Y轴滑块，夹头底板6设置在Y轴滑块上。

夹头底板6上开设有多个夹头底板孔61。夹头组件包括沿Z轴方向设置在夹头底板6上的第一双头螺栓7、分别套设在第一双头螺栓7上的第一螺母、夹头支架8以及设置在夹头支架8上的夹头，第一双头螺栓7通过夹头底板孔61设置在夹头底板6上，夹头支架8通过第一螺母沿Z轴方向移动设置在第一双头螺栓7上。如图3所示，夹头支架8上开设有夹头支架孔81，夹头通过夹头支架孔81设置在夹头支架8上。

夹具底板2上开设有多个夹具底板孔3。夹具底板2上还设有辅助定位组件。辅助定位组件包括沿Z轴方向设置在夹具底板2上的第二双头螺栓9、设置在第二双头螺栓9上的定位销支架10以及设置在定位销支架10上的定位销11。第二双头螺栓9上套设有第二螺母，定位销支架10通过第二螺母沿Z轴方向移动设置在第二双头螺栓9上。辅助定位组件还包括沿Z轴方向设置在夹具底板2上的第三双头螺栓12以及设置在第三双头螺栓12顶部的支撑销。

定位夹具在实际应用时，根据柔性薄板的形状和大小，选择十字滑台定位机构及辅助定位组件的个数及其分别在夹具底板2上的分布，并通过十字滑台调整夹头底板6在XOY平面上的位置；之后分别调整第一螺母、第一双头螺栓7、第二螺母、第二双头螺栓9及第三双头螺栓12，以调节夹头支架8、定位销支架10及支撑销在Z轴方向上的位置；最后放入柔性薄板，通过夹头固定柔性薄板的边，并通过定位销11进一步对柔性薄板的边进行定位，同时通过支撑销对柔性薄板的下表面进行支撑，进而对柔性薄板进行准确定位，并保持定位的稳定性。

本定位夹具能够实现主平面的8点定位，满足从“3-2-1”定位到“8-2-1”定位的策略变化，实现定位策略的灵活变化。

实施例2：

本实施例中，十字滑台定位机构共设有8个，其余同实施例1。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。