基于多点支撑的无线式真空柔性夹具的制作方法

本发明涉及零件装夹技术领域，尤其涉及一种基于多点支撑的无线式真空柔性夹具。

背景技术：

典型的飞机或汽车构件由于减重需要，通常会被设计成多处薄壁筋肋结构，由加强筋、肋板、腹板构成形状各异的多个型腔，有些小型腔的腹板部分厚度最薄处可小于1毫米。对于结构复杂、形状和尺寸多变的腹板，通常不能作为定位基准，也不宜采用适合大平面加工的传统真空夹具，因此需要采用专用的真空夹具，实际生产中由于需要的专用夹具品种多、数目多，无法保证夹具的通用性，导致夹具工装成本高。

目前用于薄壁曲面零件柔性定位工装以西班牙M. Torres公司推出的TORRESTOOL柔性夹具系统最具代表性，TORRESTOOL柔性夹具系统是基于曲面多点成形技术，采用模块化阵列式结构，然而该柔性夹具的支撑定位杆调整机构数量很多，且每一定位单元均需配备控制电机和真空管道，从而导致电线和进排气管数量多，造成该夹具线路复杂、造价昂贵，控制系统须同时控制几十到几百台伺服电机运动，控制难度大，夹具总体尺寸大，不适用于具有小型腔的薄壁件加工。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于多点支撑的无线式真空柔性夹具，以解决上述背景技术中的缺点。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

基于多点支撑的无线式真空柔性夹具，包括基座、多个用于夹持工件的支撑定位单元和用于无线遥控支撑定位单元的无线遥控器，其中，支撑定位单元安装在基座上，且呈M×N阶矩阵布置；支撑定位单元中，联接座与基座连接，活塞缸与联接座连接，伸缩柱安装在活塞缸外侧，伸缩柱沿活塞缸轴向移动或旋转；在伸缩柱外圆上开有用于安装隔圈的限位槽，隔圈安装在限位槽上，伸缩柱下端开有用于安装限位销的销孔，限位销与隔圈配合使用以限制伸缩柱的轴向移动范围；伸缩柱上端安装有承载盘，承载盘内安装有压盘与吸盘，压盘将吸盘固定在承载盘型腔内，承载盘上设置有用于支撑工件的凸台，带有通孔的通气螺套安装在伸缩柱顶端用于固定承载盘，伸缩柱型腔内安装有弹簧，弹簧下端顶在活塞缸表面，用于对支撑定位单元进行弹性支撑，未放工件时，靠弹簧的作用，伸缩柱处于伸缩的上极限位置；放上工件后，由于弹簧被压缩，伸缩柱随工件的位置可在一定范围内自动调整；锁紧环安装在伸缩柱外部，锁紧套安装在活塞缸上，活塞缸开有真空通道和油孔，弹簧片安装在锁紧套上，活塞安装在活塞缸的型腔内；上盖上安装有用于与无线遥控器连接的无线控制模块，通气环安装在联接座侧面，同时在带有通孔的通气螺套、活塞缸、伸缩柱、联接座及通气环上分别开有互相连通的气道，带有通孔的通气螺套气道与吸盘的气道连通，通气环的气道与真空泵的真空管连通，每个真空管对应一个真空泵，真空泵与无线控制模块连接，无线控制模块与无线遥控器连接，通过无线遥控器控制其开启和关闭；活塞、活塞缸与联接座构成密封腔。

在本发明中，联接座上开有用于安装活塞缸的导向孔。

在本发明中，伸缩柱内径与活塞缸外径尺寸相同。

在本发明中，承载盘上设置的凸台为环形凸台。

在本发明中，吸盘内设置有无线压力传感器，通过无线压力传感器采集吸盘内部真空压力，并通过无线方式控制真空泵的启停，以实现夹具各支撑定位单元的吸紧、松开动作。

在本发明中，锁紧套内径与活塞缸外径相同，锁紧套外径与上盖内径尺寸相同。

在本发明中，锁紧环下端安装有隔圈。

在本发明中，锁紧环上开有纵向凹槽，以夹紧和松开伸缩柱。

在本发明中，联接座内设置有用于对活塞进行导向的活塞导向孔。

在本发明中，密封腔上设置有节流阀。

在本发明中，真空泵提供的真空通道具有两条支路，一支连通吸盘以吸附工件，另一支经节流阀进入活塞、活塞缸与联接座共同构成的密封腔；当通过无线遥控器开启真空泵后，真空泵首先对吸盘抽真空形成负压，当压力达到一定阈值后，节流阀打开，对密封腔抽真空，活塞上升，挤压液压油，经液压比例放大后，推动锁紧套上移，挤压锁紧环，锁紧环径向收缩从而对伸缩柱形成强大的抱紧力，以固定伸缩柱；当吸盘腔内的压力与密封腔的压力相同后，负压继续增大直至真空泵的最大负压，从而对工件产生较大的夹持力，同时又提供可靠的支撑，待加工完成后，通过无线遥控器无线遥控真空泵撤去负压，通过弹簧片的作用推动锁紧套下移，锁紧环恢复至释然状态，从而放松伸缩柱。

有益效果：本发明中支撑定位单元采用内置式独立结构，各支撑定位单元具有独立的自动定位和真空吸附功能；且支撑定位单元的压力数据采集与控制均采用无线方式，不需要任何外接电线，也不需要外接真空泵和进排气管路，有效解决目前柔性夹具难以小型化、安装调整时间长、外接电线及管路繁杂等问题；同时可根据薄壁件的结构任意配置支撑定位单元的数量，每个支撑定位单元可单独调整高度，通过多点定位高度的柔性可调自动适应构件曲面形状，从而实现零件的柔性定位；承载盘与薄壁件采用面接触，既能保证较大的吸附力，又能提供均匀的支撑，工件局部变形小，支撑定位单元中的承载盘与吸盘尺寸可大可小，形状可根据零件型腔结构设计成圆型、多边形、椭圆型等，以避开零件型腔中不适合吸附的部位，实现对复杂薄壁件加工的支撑定位。

附图说明

图1为本发明的较佳实施例的结构示意图。

图2为本发明的较佳实施例中的支撑定位单元吸附状态示意图。

图3为本发明的较佳实施例中的支撑定位单元锁紧状态示意图。

图4为本发明的较佳实施例中的弹簧片结构示意图。

图5为本发明的较佳实施例中的锁紧环结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白清晰，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参见图1～5的基于多点支撑的无线式真空柔性夹具，包括基座1、支撑定位单元2、无线遥控器3及真空泵21，支撑定位单元2包括联接座4、通气环5、活塞缸6、伸缩柱7、隔圈8、弹簧9、承载盘10、吸盘11、压盘12、通气螺套13、节流阀14、活塞15、锁紧环16、锁紧套17、弹簧片18、上盖19及无线控制模块20；基座1上设置有九个支撑定位单元2，九个支撑定位单元2按3行×3列分布，支撑定位单元2可扩展或者减少；支撑定位单元2通过联接座4下端的螺钉与基座1连接，支撑定位单元2的联接座4开有导向孔用于安装活塞缸6；活塞缸6安装在联接座4上方，伸缩柱7安装在活塞缸6外侧，伸缩柱7内径与活塞缸6外径尺寸相同，伸缩柱7沿活塞缸6轴向移动或旋转，通气环安装在联接座4侧面；伸缩柱7外圆上开有四个限位槽，隔圈8安装在限位槽上，伸缩柱7下端开有销孔，用于安装限位销，限位销与隔圈8配合使用以限制伸缩柱7的轴向移动范围；伸缩柱7上端安装有承载盘10，压盘12将吸盘11固定在承载盘10型腔内，承载盘10内设有凸台，用于支撑工件，带有通孔的通气螺套13将承载盘10固定在伸缩柱7上，使用定位销固定承载盘10和伸缩柱7；弹簧9安装在伸缩柱7型腔内，下端顶住活塞缸6表面，对支撑定位单元2进行弹性支撑，未放工件时，靠弹簧9的作用，伸缩柱7处于伸缩的上极限位置；放上工件后，由于弹簧9被压缩，伸缩柱7随工件的位置可在一定范围内自动调整。

锁紧套17安装在活塞缸6上，锁紧套17内径与活塞缸6外径相同，锁紧套17外径与上盖19内径尺寸一致，活塞缸6开有真空通道和油孔，真空泵21提供的真空通道具有两条支路，一支连通吸盘11吸附工件，另一支经节流阀14进入活塞15、活塞缸6和联接座4共同构成的密封腔；锁紧环16套在伸缩柱7外圆上，同时与锁紧套17、上盖19接触，弹簧片18上端与上盖19接触，下端与锁紧套17接触；当通过无线遥控器3开启真空泵21后，真空泵21首先对吸盘11抽真空形成负压，当压力达到一定阈值后，单向的节流阀14打开，对密封腔抽真空，活塞15上升，挤压液压油，经液压比例放大后，推动锁紧套17上移，挤压锁紧环16，锁紧环16径向收缩从而对伸缩柱7形成强大的抱紧力，以固定伸缩柱7；当吸盘11腔内的压力与密封腔的压力相同后，负压继续增大直至真空泵21的最大负压，从而对工件产生较大的夹持力，同时又提供了可靠的支撑，加工完成后，通过无线遥控器3无线遥控真空泵21撤去负压，通过弹簧片18的作用推动锁紧套17下移，弹簧片18采用一种内部镂空的片簧式结构，弹簧片的对中性好、具有抗偏载能力；锁紧环16恢复至释然状态，从而放松伸缩柱7；上盖19上安装有用于与无线遥控器3连接的无线控制模块20，无线遥控器3上可显示支撑定位单元2编号、单元压力和电池电量，可分别控制真空泵21的启停，实现对支撑定位单元2的工作状态和关闭状态切换。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。