一种曲面零件用柔性吸附组合夹具的制作方法

本发明涉及曲面零件三坐标测量技术领域，具体而言，涉及一种曲面零件用柔性吸附组合夹具。

背景技术：

在三坐标测量中，零件的快速定位夹装是硬性要求，由于零件种类繁多，各种平面、曲面零件的装夹通常需要定制专用夹具，因此需要设计一种针对不同类型平面及曲面零件装夹的组合夹具。现有的曲面常规夹具大多采用刚性支撑，其主要是通过由固定底板和插装在固定底板上高低不等的实心支柱(实心支柱端部安装有夹具)来装夹零件，这种方式只能适合夹装一些外形比较规则的零件，而不太适合一些不规则曲面或异型面的零件进行装夹，并且其夹具与零件多为刚性接触，容易对零件造成过度刚性损伤。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种曲面零件用柔性吸附组合夹具，该组合夹具结合柔性支撑与真空吸附的方式，不仅可适用于任意曲面零件的稳定吸附，而且不会对零件表面造成过多刚性损伤。

本发明的实施例是这样实现的：一种曲面零件用柔性吸附组合夹具，包括吸盘底座以及设置在吸盘底座上的多个夹持件，吸盘底座内加工有吸附腔，且吸盘底座上表面加工有若干个均与吸附腔连通的吸附孔，吸盘底座的侧壁上至少加工有一个与吸附腔连通的抽吸孔，夹持件包括依次连接并连通的吸嘴部件、吸嘴固定件、柔性支撑件和底部插装件，柔性支撑件包括多个依次连接的竹节连接件，且相邻竹节连接件之间球式铰接，底部插装件可与任一吸附孔密封式插接，且底部插装件与吸附孔相互连通，底部插装件一侧成型有连接头，且底部插装件通过其连接头与柔性支撑件的末端竹节连接件相互铰接并相互连通，吸嘴固定件一端与柔性支撑件的首端竹节连接件相互铰接并相互连通，底部插装件与吸嘴部件之间连接有真空吸附管，真空吸附管一端与底部插装件的内腔连通，另一端与吸嘴部件的内腔连通。

进一步地，竹节连接件内设置有贯穿其两侧的轴向通孔，且竹节连接件包括容包部、连接部和球体部，连接部固定在容包部和球体部之间，容包部内加工有与球体部球面转动配合的球型腔，竹节连接件通过其球体部与相邻竹节连接件内的容包部球式铰接，底部插装件的连接头内加工有球型腔，末端竹节连接件的球体部可转动地配合在连接头的球型腔内，吸嘴固定件一端成型有球体连接部，且吸嘴固定件通过其球体连接部与首端竹节连接件的容包部球式铰接。

进一步地，真空吸附管包括多段波纹管，每段波纹管一端均设置有连接法兰，波纹管通过其一端连接法兰与另一波纹管远离连接法兰的一端连接。

进一步地，波纹管的数量与竹节连接件的数量相同，每段波纹管的连接法兰分别位于单个竹节连接件的内腔中。

进一步地，连接法兰的法兰部分上加工有多个定位螺孔，多个定位螺孔绕连接法兰的轴线周向均匀分布，每个定位螺孔内均设置有定位螺栓，定位螺栓的中部与定位螺孔通过螺纹配合，且定位螺栓的两端均加工有锁止螺孔，每个锁止螺孔内均设置有连接螺栓，连接螺栓的一端指向竹节连接件的内腔表壁，且连接螺栓指向竹节连接件内腔表壁的一端可拆卸地连接有限位球。

进一步地，每个连接法兰分别位于单个竹节连接件的内腔中靠近底部插装件的一端，每个竹节连接件的内腔中靠近底部插装件的一端设置有限位组件，限位组件包括多个与定位螺栓数量相等的限位体，多个限位体绕连接法兰的轴线周向均匀分布，且每个限位体位于单个对应定位螺栓上的两个限位球之间。

进一步地，所述限位体包括限位杆和u型的插座，所述插座的中部成型有螺杆，且插座通过其螺杆与竹节连接件的内腔表壁螺接，所述插座的两个端部之间固定有转销，所述限位杆一端与转销的中部铰接，且限位杆与转销的铰接处设置有扭簧，所述限位杆另一端指向连接法兰，所述限位杆靠近底部插装件的一侧成型有限位板，限位板位于插座u型孔靠近底部插装件的一侧。

进一步地，吸盘底座为长方体结构，吸盘底座其中一侧侧壁上加工有多个横向抽吸孔，每个横向抽吸孔贯通吸盘底座另一侧的侧壁，吸盘底座上与加工横向抽吸孔侧壁相邻的侧壁上加工有多个纵向抽吸孔，每个纵向抽吸孔贯通吸盘底座另一侧的侧壁，所有横向抽吸孔与所有纵向抽吸孔均位于同一工作平面内，且所有横向抽吸孔与所有纵向抽吸孔及两者之间的所有交汇处组合形成吸附腔，每个横向抽吸孔与每个纵向抽吸孔的每个交汇处贯通吸盘底座的上表面并形成吸附孔。

本发明实施例的有益效果是：

本发明实施例提供的组合夹具通过将夹持件设计为万向柔性支撑件，再辅以真空吸附的方式，可以解决绝大部分曲面或者异型面零件的装夹作业，并且夹持件的方向可自由调节，尤其是在进行零件的三坐标测量时，可以尽量避免与测量头之间的相互干渉；此前，我们申请了一种用于钣金件的真空吸附夹具，该夹具采用柔性支撑并吸附的方式以达到任意曲面钣金件稳定吸附的目的，此次申请的组合夹具相对前次申请的夹具来说它更适合于轻质零件的装夹，并且定位更加快速，装配更加简便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的组合夹具的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的夹持件的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的柔性支撑件的部分内部结构示意图；

图4为图3的a处放大示意图；

图5为本发明实施例提供的限位体的结构示意图。

图标：1-吸盘底座；2-夹持件；3-抽吸孔；4-吸附孔；21-底部插装件；22-连接头；23-竹节连接件；24-吸嘴固定件；25-吸嘴部件；26-真空吸附管；27-限位体；231-容包部；232-连接部；233-球体部；261-波纹管；262-连接法兰；263-锁紧螺栓；264-压环；265-定位螺栓；266-连接螺栓；267-限位球；271-限位杆；272-插座；273-凸起；274-螺杆；275-转销；276-限位板。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

“大致”、“基本”等用语旨在说明相关内容并不是要求绝对的精确，而是可以有一定的偏差。例如：“大致等于”并不仅仅表示绝对的相等，由于实际生产、操作过程中，难以做到绝对的“相等”，一般都存在一定的偏差。因此，除了绝对相等之外，“大致等于”还包括上述的存在一定偏差的情况。以此为例，其他情况下，除非有特别说明，“大致”、“基本”等用语均为与上述类似的含义。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例

请参照图1，本实施例提供的一种曲面零件用柔性吸附组合夹具包括吸盘底座1以及设置在吸盘底座1上的多个夹持件2，夹持件2的数量可以是两个、三个甚至更多个，但常规情况下，三个夹持件2即可满足大部分平面类零件、曲面类零件、钣金类零件的装夹。所述吸盘底座1内加工有吸附腔，且吸盘底座1上表面加工有若干个均与吸附腔连通的吸附孔4，所述吸盘底座1的侧壁上至少加工有一个与吸附腔连通的抽吸孔3，抽吸孔3的数量不作限制，只需要满足通过外接的真空泵，真空泵上连接真空管，真空管与抽吸孔3连接，从而达到对吸附孔4进行抽吸的目的即可，其余待用或者未用的抽吸孔3和吸附孔4采用堵头封堵住即可。

相比于此前申请的一种用于钣金件的真空吸附夹具中，抽吸孔3的数量为一个的方式，此次我们对底座进行了一定优化，抽吸孔3采用了横纵相交的形式。具体地，所述吸盘底座1为长方体结构，吸盘底座1其中一侧侧壁上加工有多个横向抽吸孔，每个横向抽吸孔贯通吸盘底座1另一侧的侧壁，即表示横向抽吸孔为通孔形式，且所有横向抽吸孔相互平行；所述吸盘底座1上与加工横向抽吸孔侧壁相邻的侧壁上加工有多个纵向抽吸孔，每个纵向抽吸孔贯通吸盘底座1另一侧的侧壁，即表示纵向抽吸孔也为通孔形式，且所有纵向抽吸孔相互平行，所有横向抽吸孔与所有纵向抽吸孔均位于同一工作平面内，此处指所有横向抽吸孔与所有纵向抽吸孔均位于同一平面内，该平面并非数学意义上的没有厚度的平面，而是具有一定厚度的平面叠加空间。所有横向抽吸孔与所有纵向抽吸孔及两者之间的所有交汇处组合形成所述吸附腔，即表示吸附腔不是此前常规的长方体型的形状，而是由所有横向抽吸孔与所有纵向抽吸孔及之间的每个交汇处形成的网格形状，这种形状大大缩小了吸附腔的体积，使得真空吸附更加稳定、更不易泄漏。每个横向抽吸孔与每个纵向抽吸孔的每个交汇处贯通吸盘底座1的上表面并形成所述吸附孔4，即表示每个吸附孔4位于每个横向抽吸孔与每个纵向抽吸孔的对应交汇处的正上方，并与该交汇处相通，每个横向抽吸孔与每个纵向抽吸孔以及所有吸附孔4都采用堵头堵住，当需要进行真空吸附时，拆下相应堵头，将真空管连接到需要使用的横向抽吸孔或纵向抽吸孔上即可。

此次申请的夹持件2也相对此前申请的夹持件进行了更改式设计，虽然同为柔性支撑结合真空吸附的方式，但此次的设计更加简便化，尤其是适用于相对轻质类零件的装夹(夹持的零件重量一般可达20kg甚至以上)，它装配更加简便、定位更加快速。请参阅图2，所述夹持件2包括依次连接并连通的吸嘴部件25、吸嘴固定件24、柔性支撑件和底部插装件21，还是之前的多节式中空设计理念，但此次主要改进了柔性支撑件的结构形式，其余构件作了适应性改进。具体地，所述柔性支撑件包括多个依次连接的竹节连接件23，即表示柔性支撑件采用了竹节连接的方式，并且此竹节连接的方式还是柔性连接的方式，即相邻竹节连接件23之间球式铰接，所述底部插装件21可与任一吸附孔4密封式插接，密封式插接是指底部插装件21的插接部螺接或者插接至对应的吸附孔4内，采用密封环或者以高光滑度表面贴合的方式进行密封。所述吸嘴部件25、吸嘴固定件24、竹节连接件23和底部插装件21均为中空的结构形式，所述底部插装件21与吸附孔4相互连通，可保证真空抽吸的通畅性。所述底部插装件21一侧成型有连接头22，且底部插装件21通过其连接头22与柔性支撑件的末端竹节连接件23相互铰接并相互连通，所述吸嘴固定件24一端与柔性支撑件的首端竹节连接件23相互(球式)铰接并相互连通，所述底部插装件21与吸嘴部件25之间连接有真空吸附管26，真空吸附管26一端与底部插装件21的内腔连通，另一端与吸嘴部件25的内腔连通，通过真空吸附管26的连接作用，便能在底部插装件21与吸嘴部件25之间构筑一个真空通道，从而当真空泵抽吸的时候，便能作用在吸嘴部件25上的吸嘴上，以达到稳定吸附零件表面的目的。

为了达到整个夹持件2相对较高的转动自由度，以及与其支撑稳定性之间达到一个较好的平衡优选区间，需要对夹持件2中每个构件之间的铰接方式进行一定选择。请参阅图3，所述竹节连接件23为大致的筒形体，即竹节连接件23内设置有贯穿其两侧的轴向通孔，且竹节连接件23包括容包部231、连接部232和球体部233，所述容包部231、连接部232和球体部233之间的连接方式优选为一体成型，所述连接部232固定在容包部231和球体部233之间，所述容包部231内加工有与球体部233球面转动配合的球型腔，以相邻两个竹节连接件23的连接关系来说明，其中一个竹节连接件23通过其球体部233与相邻竹节连接件23内的容包部231球式铰接，由此展开，每两个竹节连接件23的铰接方式均为此球式铰接方式，即可构成一个高转动自由度以及较高支撑稳定性的柔性支撑件。所述底部插装件21的连接头22内加工有球型腔，末端竹节连接件23的球体部233可转动地配合在连接头22的球型腔内，所述吸嘴固定件24一端成型有球体连接部，球体连接部与球体部结构相同，吸嘴固定件24通过其球体连接部与首端竹节连接件23的容包部231球式铰接，这样便达到了整个夹持件2铰接式连接的完整性，从而来满足柔性支撑的目的，这种铰接方式组合成的柔性整体调节装配更加简便。

所述真空吸附管26可以采用定长形式，但由于夹持件2的整体不确定，真空吸附管26的长度也要相应变化，为了使真空吸附管26自身具有可拼接性，所述真空吸附管26包括多段波纹管261，波纹管261可由硬质非金属材料或者软质金属材料制作，具有一定延展性与可塑性。每段波纹管261的一端均设置有连接法兰262，波纹管261通过其一端连接法兰262与另一波纹管261远离连接法兰262的一端连接，即表示相邻两段波纹管261之间通过一个连接法兰262连接。具体地，所述连接法兰262为筒形体的侧环壁中部加工一圈法兰的形式，波纹管261一端伸入至连接法兰262的内孔中并与连接法兰262内孔紧密贴合，在连接法兰262的内孔中设置有一圈刚好紧压波纹管261伸入端的压环264，压环264与连接法兰262之间通过多个锁紧螺栓263相互锁紧，从而来达到稳固压紧以及密封波纹管261伸入端的目的。首段的波纹管261通过其连接法兰262与吸嘴部件25伸入至吸嘴固定件24的连接端通过螺栓固定连接，再配合密封环保证较好的密封性，末段的波纹管261通过其连接法兰262与底部插装件21内腔成型的法兰凸起固定连接，再配合密封环保证较好的密封性。

真空吸附管26这种可拆卸的形式可根据具体长度需要来进行加装或减配，在本实施例中，每个夹持件2中的波纹管261的数量与竹节连接件23的数量相同，每段波纹管261的连接法兰262分别位于单个竹节连接件23的内腔中。在另一实施例中，波纹管261的数量是竹节连接件23的二分之一，每段波纹管261的连接法兰262分别位于每两个竹节连接件23连在一起的内腔中。由于竹节连接件23在转动时，会导致其内的波纹管261弯曲甚至弯折，一旦波纹管261出现严重弯折现象后，不仅会影响真空吸附力的大小，而且会对波纹管261造成磨损和刚性挤压损伤，从而影响整体的气密性。为了克服这一问题，以每个连接法兰262为例说明，请参阅图4，所述连接法兰262的法兰部分上加工有多个定位螺孔，多个定位螺孔绕连接法兰262的轴线周向均匀分布，每个定位螺孔内均设置有定位螺栓265，定位螺栓265采用螺柱的形式，所述定位螺栓265的中部与定位螺孔通过螺纹配合，且定位螺栓265的两端均加工有锁止螺孔，此处，锁止螺孔的轴向与定位螺孔的轴向相互垂直，每个锁止螺孔内均设置有连接螺栓266，连接螺栓266的一端指向竹节连接件23的内腔表壁，且连接螺栓266指向竹节连接件23内腔表壁的一端可拆卸地连接有限位球267，可拆卸连接的方式可采用螺接、扣接或插接。当单个竹节连接件23转动时竹节连接件23的内壁首先接触到限位球267，在相互抵靠的作用下使连接法兰262移动，从而使整段波纹管261跟随偏移以及短距离拉伸，以防止波纹管261被刚性挤压造成严重弯折现象。当然，限位球267与竹节连接件23内壁之间相互挤压时损伤很小，相对于竹节连接件23内壁之间挤压连接法兰262或者波纹管261产生的刚性损伤更小，甚至可以忽略不计。

为了使竹节连接件23内壁可以与限位球267之间快速形成挤压效应，以单个竹节连接件23与其内的连接法兰262为例说明，每个连接法兰262分别位于单个竹节连接件23的内腔中靠近底部插装件21的一端，竹节连接件23的此端为铰接主动端，位移变化量最大，也容易快速与限位球267之间形成挤压作用。为了使波纹管261在伸长或压缩时，不会与竹节连接件23的此端位置间相对位移过大，每个竹节连接件23的内腔中靠近底部插装件21的一端设置有限位组件，限位组件包括多个与(单个连接法兰262上)定位螺栓265数量相等的限位体27，限位体27的作用是保证限位球267不会脱离竹节连接件23相应端部位置太远。在本实施例中，多个限位体27绕连接法兰262的轴线周向均匀分布，且每个限位体27位于单个对应定位螺栓265上的两个限位球267之间，限位体27始终保持在两个限位球267之间，从而来保证竹节连接件23端部与连接法兰262的相对位置始终处于一个范围内，保证连接法兰262不会脱离太远而影响挤压效应。

由于真空吸附管26的安装方式是从吸嘴部件25引向底部插装件21，真空吸附管26的初始状态为压缩状态，整个夹持件2为竖直状态，夹持件2为弯曲状态后，会导致真空吸附管26伸长，加入真空吸附管26不能均匀伸长便会导致连接法兰262与竹节连接件23端部距离相隔过远，因此需要提前在竹节连接件23内安装限位体27以形成限位作用，再安装真空吸附管26便要求限位体27有允许单向通过的功能。为了达到这一目的，请参阅图5，所述限位体27包括限位杆271和u型的插座272，所述插座272的中部外壁成型有螺杆274，且插座272通过其螺杆274与竹节连接件23的内腔表壁上预先加工的螺孔实现螺接，所述插座272的两个端部之间固定有转销275，所述限位杆271一端成型有凸起273，凸起273插入至插座272的u型孔内并与转销275的中部销式铰接，销式铰接指一般的孔轴可转动配合，在凸起273与转销275的铰接处设置有扭簧，可使限位杆271具有恢复功能。所述限位杆271另一端指向连接法兰262，且限位杆271远离底部插装件21的一侧成型有限位板276，限位板276位于插座272的u型孔远离底部插装件21的一侧，这样便能保证限位杆271只有以水平线为界单侧转动的空间，从而达到向下单向通过的目的，即预先安装的限位体27不会影响真空吸附管26向下引导安装。当竹节连接件23转动时，波纹管261会从初始压缩状态时开始伸长，一旦波纹管261伸长不均匀时，最顶部的连接法兰262上的下侧限位球267会预先触碰到限位杆271，以此形成抵触，可带动后续所有波纹管261相应伸长，从而达到相对均匀伸长的目的，使限位体27不会脱离竹节连接件23对应端部；此时，限位体27会与下方的限位球267之间碰撞并形成挤压，从而使连接法兰262产生位移。当竹节连接件23转动恢复时，上方的限位球267可与限位体27形成触碰，此触碰力小于扭簧的扭力(在真空吸附管26向下引导安装需要使用较大的力才能通过限位杆271)，从而使波纹管261相应压缩，最终保证限位体27不会脱离竹节连接件23对应端部过远。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应当注意，在附图中所图示的结构或部件不一定按比例绘制，同时本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述，以避免不必要地限制本发明。