专利名称：一种用于叶片数控加工的柔性多点支撑装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种柔性多点支撑装置，用于叶片等弱刚性零件加工过程的辅助支撑，属于金属切削加工和金属切削机床附件领域。
背景技术：
叶片数控加工时由于其自身的刚性很差因此特别容易产生加工变形，这也是目前叶片加工需要采用落后的手工磨抛工艺的原因之一。为了提高叶片加工的刚性，人们在叶片的下方安装一些辅助支撑以提高其刚性。但是传统的辅助支撑结构一般需要人工调整，调整过程费时，而且预紧力在调整过程容易发生变化，侧向的刚度一般都不够好，因此产生的效果很有限。传统的辅助支撑机构直接采用螺纹联结方式，这种方式侧向刚度差，而且螺纹在拧紧过程的侧向和轴向尺寸和刚度都在发生变化。另外也有的采用侧向顶紧，是一种较好方式，可以利用摩擦力作用，只要不超过该摩擦力，其轴向刚度是很高的，但是侧向刚度受螺纹部分影响。现在的多点成型系统应曲面成型的要求一般多采用电机驱动的单自由度丝杠螺母机构，这种装置自动化程度高，但是体积大、螺纹支撑刚性低、成本高。随着叶片数控加工过程自动化要求的不断提高，实现叶片安装的自动化也具有非常重要的意义，迫切需要研制一种自动化的、高刚性的、结构紧凑的多点柔性辅助支撑装置。
发明内容
本发明的目的是为了实现叶片一次安装、两面加工的一种具有两个固定位置锁紧的柔性多点支撑装置，克服了普通支撑装置刚性差和难于自动调整和自动换面加工的缺陷。该装置通过固定在出油分配座204上的A油缸205和固定在机床尾座4上的B油缸7控制的锥形销钉实现摇篮组件1的定位，在第一个加工位置用来实现叶片切削加工过程中实现摇篮组件1和叶片的同时回转动作，第二个加工位置则用来在不卸下叶片的条件下实现对叶片的换面支撑，避免了换面过程中空间限制造成的摇篮组件1和机床台面的干涉问题。本发明中的进油分配器201和出油分配器202实现了油路、气路和真空通道的运动、静止状态的转换； A柔性支撑组件3结构简单，运动空间小，A气缸308和B气缸307均采用了比普通气缸结构更小的波纹管式气缸；根据不同叶片截面扭转角度的变化，可以通过摇篮组件1的结构改变实现叶片截面的法向支撑，确保了可靠稳定的法向支撑；A端盖301上的A偏心块333、B偏心块334、C偏心块335、D偏心块336和E偏心块337的结构设计实现了A端盖301对支撑杆305夹紧过程中支撑杆305的高轴向刚性，同时A柔性支撑组件3与B柔性支撑组件6采用了具有双支点、高侧向和轴向刚性；该柔性支撑系统的所有工作运动过程均由程序控制，无需人工调整，自动化程度高。
图1是本发明柔性多点支撑装置的剖视图。
图1A是图1的A-A视图。
图2是本发明工作流体供给部分剖视图。
图2A是本发明工作流体供给部分油路、气路工作示意图。
图3是本发明A柔性支撑组件的剖视图。
图3A是图3的B向视图。
图3B是A柔性支撑组件上油路、气路工作示意图。
图3C是A端盖的外部结构图。
图中1.摇篮组件 101.摇篮102.摇篮左支座103.A夹具104.B夹具 105.摇篮右支座 2.工作流体供给组件201.进油分配器202.出油分配器 203.复合管道204.出油分配座 205.A油缸 206.锁紧螺母207.轴承208.轴承端盖209.转接盘 210.销钉 211.A油路通道212.B油路通道 213.A路气通道 214.B路气通道 215.真空通道 216.A螺钉221.A油孔 222.B油孔 223.A气孔 224.B气孔 225.真空孔231.A回转通道 232.B回转通道 233.C转通道 234.D回转通道3.A柔性支撑组件 301.A端盖 331.法兰332.安装孔333.A偏心块 334.B偏心块 335.C偏心块 336.D偏心块 337.E偏心块338.凸缘302.B端盖 303.壳体304.B活塞 305.支撑杆306.支撑头 307.B气缸 308.A气缸309.A活塞 310.B定距套311.A弹簧312.B弹簧313.A定距套 314.B气路通道 315.A气路通道316.B油路通道317.B螺钉4.机床尾座 5.叶片 501.榫头6.B柔性支撑组件7.B油缸具体实施方式
下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。
本发明是一种用于叶片数控加工的柔性多点支撑装置，由摇篮组件1、工作流体供给组件2、A柔性支撑组件3、B柔性支撑组件6组成，参见图1、图2所示。所述的摇篮组件1包含有摇篮左支座102、摇篮右支座105、摇篮101，且所述的摇篮左支座102以十字交叉轴承连接在出油分配座204上，所述的摇篮右支座105以圆柱副支承结构连接在机床尾座4上，摇篮10 1的两端连接在摇篮左支座102、摇篮右支座105上。所述的工作流体供给组件2包含有一个进油分配器201、出油分配器202和一个复合管道203，其作用是将A油路通道211、B油路通道212和A路气通道213、B路气通道214、真空通道215中的流体传输到摇篮101上并提供给各个柔性支撑组件。所述的出油分配器202具有多种功能①与复合管道203连接实现了工作流体的接入；②与驱动叶片转动的数控转台的右端锥面连接，实现了出油分配器202绕数控转台的轴线转动；③出油分配器202在本发明中可以作为摇篮左支座102的轴承座，使摇篮左支座102在径向和轴向的位置得到可靠约束；④出油分配器202与出油分配座204构成回转油气输出通道，并通过设置在摇篮左支座102上的油气输出通道将油、气传输到摇篮组件1；⑤出油分配器202与转接盘209通过锥面连接，通过A螺钉216的拉紧作用保证了出油分配器202与转接盘209的可靠连接，销钉210实现了转接盘209在出油分配器202上的周向定位，连接于转接盘209上的A夹具103实现了榫头501与转接盘209的可靠连接和定位，确保了叶片5与转接盘209在加工过程连接成一体。出油分配座204上安装有A油缸205，该油缸伸出时可以实现切削状态下摇篮组件1和所述的出油分配器202的可靠连接。机床尾座4上部安装有用于辅助摇篮组件1翻转的B油缸7，该油缸伸出时可以实现换面状态下摇篮组件1与机床尾座4的可靠连接。同时，为了保证加工和支撑定位精度，A油缸205中的活塞上的锥销与出油分配器202的锥孔具有配合关系，B油缸7中的活塞上的锥销与摇篮右支座105上的锥孔具有配合关系。
参见图1A、图2所示，复合管道203的左端套接有轴承207、轴承端盖208、锁紧螺母206，且轴承端盖208与进油分配器201连接，锁紧螺母206用于压紧轴承207；复合管道203的右端与出油分配器202连接；(参见图1A所示)复合管道203上设有用于气路、油路导通的A油路通道211、B油路通道212、A路气通道213、B路气通道214、真空通道215，复合管道203的管心内安装有A螺钉216；A螺钉216一端与转接盘209连接，用于将转接盘209拉紧；(参见图2所示)进油分配器201的外圆面上设有A油孔221、B油孔222、A气孔223、B气孔224、真空孔225；出油分配器202上套接有出油分配座204，A油缸205安装在出油分配座204的上部，摇篮左支座102安装在出油分配座204的下部，转接盘209安装在出油分配器202上，且通过销钉210实现转接盘209与出油分配器202的定位；A夹具103与转接盘209连接，且叶片5一端的榫头501安装在A夹具103的通孔内，A夹具103用于夹紧榫头501，同时叶片5另一端安装在B夹具104上，且由B夹具104拉紧并定位，B夹具104安装在机床尾座4的左端。叶片5的底部通过A柔性支撑组件3上的支撑头306和B柔性支撑组件6上的支撑头顶紧。
参见图3、图3A所示，A柔性支撑组件3中的壳体303的下端通过螺钉安装在摇篮101上，A端盖301、B端盖302安装在壳体303内；A端盖301的偏心块上套接有A定距套313，A定距套313外部套接有A弹簧311，A端盖301的偏心块卡合在A活塞309的内壁；B端盖302的偏心块上套接有B定距套310，B定距套310外部套接有B弹簧312，B端盖302的偏心块卡合在B活塞304的内壁；支撑杆305的一端顺次穿过B气缸307、B端盖302、A活塞309、A端盖301、A气缸308，且支撑杆305的端面上固定安装有支撑头306，支撑杆305的另一端面上固定安装有B螺钉317；在本发明中，A端盖301与B端盖302结构相同，是一个偏心锥形结构，参见图3C所示，A端盖301的法兰331四周设有安装孔332，法兰331的中心开有通孔(图中未示出)，法兰331的底部设有凸缘338，在法兰331底部的通孔的外缘上分别设有A偏心块333、B偏心块334、C偏心块335、D偏心块336、E偏心块337，且B偏心块334与E偏心块337结构相同，C偏心块335与D偏心块336结构相同。
参见图1A、图2A、图3B所示，在本发明中，经A油孔22 1进入的A路油进入复合管道203中的A油路通道211中后，再经出油分配器202上的E回转通道进入A油缸205；经B油孔222进入的B路油进入复合管道203中的B油路通道212中后，再经出油分配器202上的A回转通道231顺次进入出油分配座204上的A通道、摇篮左支座102上的A通道、摇篮101上的A通道，最后进入A柔性支撑组件3的B油路通道316中；经A气孔223进入的A路气进入复合管道203中的A路气通道213中后，再经出油分配器202上的B回转通道232顺次进入出油分配座204上的B通道、摇篮左支座102上的B通道、摇篮101上的B通道，最后进入A柔性支撑组件3的A气路通道315中；经B气孔224进入的B路气进入复合管道203中的B路气通道214中后，再经出油分配器202上的C回转通道233顺次进入出油分配座204上的C通道、摇篮左支座102上的C通道、摇篮101上的C通道，最后进入A柔性支撑组件3的B气路通道314中；真空管路经真空孔225进入复合管道203中的真空通道215中后，再经出油分配器202上的D回转通道234顺次进入出油分配座204上的D通道、摇篮左支座102上的D通道、摇篮101上的D通道，最后实现A柔性支撑组件3的支撑头306端面与叶片的稳定吸合。
权利要求
1.一种用于叶片数控加工的柔性多点支撑装置，其特征在于由摇篮组件(1)、工作流体供给组件(2)、A柔性支撑组件(3)和B柔性支撑组件(6)组成，A柔性支撑组件(3)与B柔性支撑组件(6)结构相同；所述的摇篮组件(1)包含有摇篮左支座(102)、摇篮右支座(105)、摇篮(101)，摇篮左支座(102)连接在出油分配座(204)上，摇篮右支座(105)连接在机床尾座(4)上，机床尾座(4)上部安装有B油缸(7)，摇篮(101)的两端连接在摇篮左支座(102)、摇篮右支座(105)上；所述的工作流体供给组件(2)包含有进油分配器(201)、出油分配器(202)和复合管道(203)，复合管道(203)的左端套接有轴承(207)、轴承端盖(208)、锁紧螺母(206)，且轴承端盖(208)与进油分配器(201)连接，锁紧螺母(206)用于压紧轴承(207)；复合管道(203)的右端与出油分配器(202)连接；复合管道(203)上设有用于气路、油路导通的A油路通道(211)、B油路通道(212)、A路气通道(213)、B路气通道(214)、真空通道(215)，复合管道(203)的管心内安装有A螺钉(216)；A螺钉(216)一端与转接盘(209)连接，用于将转接盘(209)拉紧；进油分配器(201)的外圆面上设有A油孔(221)、B油孔(222)、A气孔(223)、B气孔(224)、真空孔(225)；出油分配器(202)上套接有出油分配座(204)，A油缸(205)安装在出油分配座(204)的上部，转接盘(209)安装在出油分配器(202)上，且通过销钉(210)实现转接盘(209)与出油分配器(202)的定位；A夹具(103)与转接盘(209)连接，且叶片(5)一端的榫头(501)安装在A夹具(103)的通孔内，叶片(5)另一端安装在B夹具(104)上，B夹具(104)安装在机床尾座(4)的左端；所述A柔性支撑组件(3)中的壳体(303)的下端通过螺钉安装在摇篮(101)上，A端盖(301)、B端盖(302)安装在壳体(303)内，A端盖(301)的偏心块上套接有A定距套(313)，A定距套(313)外部套接有A弹簧(311)，A端盖(301)的偏心块卡合在A活塞(309)的内壁；B端盖(302)的偏心块上套接有B定距套(310)，B定距套(310)外部套接有B弹簧(312)，B端盖(302)的偏心块卡合在B活塞(304)的内壁；支撑杆(305)的一端顺次穿过B气缸(307)、B端盖(302)、A活塞(309)、A端盖(301)、A气缸(308)，且支撑杆(305)的端面上固定安装有支撑头(306)，支撑杆(305)的另一端面上固定安装有B螺钉(317)。
2.根据权利要求1所述的用于叶片数控加工的柔性多点支撑装置，其特征在于A端盖(301)与B端盖(302)结构相同，是一个偏心锥形结构，A端盖(301)的法兰(331)四周设有安装孔(332)，法兰(331)的中心开有通孔，法兰(331)的底部设有凸缘(338)，在法兰(331)底部的通孔的外缘上分别设有A偏心块(333)、B偏心块(334)、C偏心块(335)、D偏心块(336)、E偏心块(337)，且B偏心块(334)与E偏心块(337)结构相同，C偏心块(335)与D偏心块(336)结构相同。
3.根据权利要求1所述的用于叶片数控加工的柔性多点支撑装置，其特征在于壳体(303)、A端盖(301)、B端盖(302)、A活塞(309)、B活塞(304)、A弹簧(311)和B弹簧(312)构成一个双向液压缸。
全文摘要
本发明公开了一种用于叶片数控加工的柔性多点支撑装置，由摇篮组件(1)、工作流体供给组件(2)、A柔性支撑组件(3)和B柔性支撑组件(6)组成，该装置通过固定在出油分配座(204)上的A油缸(205)和固定在机床尾座(4)上的B油缸(7)控制的锥形销钉实现摇篮组件(1)的定位，在第一个加工位置用来实现叶片切削加工过程中实现摇篮组件(1)和叶片的同时回转动作，第二个加工位置则用来在不卸下叶片的条件下实现对叶片的换面支撑，避免了换面过程中空间限制造成的摇篮组件(1)和机床台面的干涉问题。本发明装置适合于作为叶片数控铣削机床和磨削机床的附件，主要用于提高叶片加工时的工艺系统刚度、自动化程度和加工精度，其中的柔性支撑机构也适合作为其它弱刚性工件加工过程的快速、低成本辅助支撑。
文档编号B23Q3/00GK101092020SQ200710119610
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月27日 优先权日2007年7月27日
发明者陈志同, 李伟良, 陈五一, 王翔, 张俐 申请人:北京航空航天大学