单缸双锁型气动真空柔性夹具的制作方法

本发明涉及零件装夹技术领域，尤其涉及一种单缸双锁型气动真空柔性夹具。

背景技术：

在航空、航天和汽车等领域中有很多零件是具有复杂曲面形状的薄壁件，由于薄壁件刚度差、易变形，加工质量难以保证，常用的加工方法多采用专用工装，设计与工件曲面形状一致的专用工装使夹具表面与工件表面贴合，零件形状改变则工装夹具随之改变，对于小批量或者单件加工而言，由于零件形状各异导致与之配套的夹具数量和种类繁多，因而夹具制造成本高、生产周期长，不能满足实际生产的需求。

现有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结构复杂，调整机构数量多，且每一调整机构需要一台控制电机，电机数量多，进而导致该夹具控制难度大，夹具造价昂贵。

目前还有组合式柔性夹具，组合式柔性夹具包括电动柔性多点支撑夹具和薄壁手动型调整夹具，这些夹具可根据零部件的形状调整支撑位置，电动调整方式结构复杂、造价高，手动调整方式则速度慢、定位精度差，且需要专门的高度测量器材。

技术实现要素：

本发明所解决的技术问题在于提供一种单缸双锁型气动真空柔性夹具，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：

单缸双锁型气动真空柔性夹具，包括基座、多个弹簧支撑定位单元及用于对弹簧支撑定位单元进行锁紧的气动锁紧机构，弹簧支撑定位单元安装在基座上，气动锁紧机构安装在基座上，且位于两个弹簧支撑定位单元之间；弹簧支撑定位单元中，弹簧支撑定位单元通过固定套安装在基座上，固定套上开有用于安装导向块的凹槽，在固定套上方与导向块安装槽对面的位置开有用于安装锁紧块的矩形锁紧孔；伸缩筒安装在固定套内，伸缩筒在固定套内轴向移动，伸缩筒内设置有伸缩筒导向槽，伸缩筒导向槽与导向块共同作用，以限制伸缩筒仅能轴向移动不能转动，伸缩筒的伸缩动力来源于安装在伸缩筒内部的弹簧，弹簧导向柱限制弹簧的变形方向，伸缩筒上端安装有球头座，球头座内设置有通气孔，通气孔一端与真空管连接，另一端与球头固定螺栓内的轴向通孔连通；弹簧导向柱设置在固定套内孔下端，并安装在挡片上，弹簧套在弹簧导向柱上，且弹簧一端与弹簧导向柱的轴肩接触，一端与球头座接触，用于对弹簧支撑定位单元进行弹性支撑，未放工件时，靠弹簧的作用，伸缩筒处于上极限位置；放上工件后，由于弹簧被压缩，伸缩筒随工件曲面的形状可在一定范围内自动调整；球头上下两端对称各切去一部分，固定螺栓与球头座螺纹连接，轴向固定球头，球头座与球头通过球型腔连接；球头座上部安装有托盘，托盘上安装有承载盘与吸盘，承载盘、吸盘与球头构成球面副，球面副相对球头可在一定范围内自由摆动；承载盘上设置有三个以上的支撑点，每个吸盘对应一个真空开关，每个真空开关对应一个真空管，真空开关打开时，真空管对吸盘抽真空形成负压，以吸住工件表面；气动锁紧机构中，气缸座安装在基座上，气缸安装在气缸座上方，锥块的两侧均为斜楔面，气缸活塞通过斜楔面与锥块连接，锁紧块上安装有弹簧片、滚轮与销轴，滚轮与锥块组成线高副接触，锁紧块与气缸座构成移动副，利用弹簧片回位。

在本发明中，弹簧支撑定位单元按M行×N阵列分布在基座上。

在本发明中，伸缩筒外径与固定套内径尺寸相同。

在本发明中，固定套下端开有沟槽，沟槽内安装有卡箍，以防止挡片、弹簧和弹簧导向柱脱出。

在本发明中，固定套上开的凹槽为矩形结构。

在本发明中，托盘为圆形结构。

在本发明中，伸缩筒为空心结构。

在本发明中，承载盘上设置的支撑点为支撑爪。

在本发明中，工作时气缸接通后，气缸活塞推动锥块下行，锥块与滚轮形成线高副接触，锥块通过滚轮、销轴推动锁紧块向远离锥块轴线方向运动，锁紧块利用圆弧曲面与伸缩筒接触，锁紧伸缩筒；当停止工作时，气缸的压缩空气泄压，弹簧片推动锁紧块回到初始位置，以证锁紧块与伸缩筒分离；利用一个气缸控制两个锁紧块，进而实现对两个弹簧支撑定位单元的锁紧。

有益效果：本发明结构简单、夹持可靠、具有曲面形状自适应性的单缸双锁型，并采用多个定位吸盘根据工件曲面法矢的变化而自动适应零件曲面形状，以实现柔性定位夹持，有效克服了由于薄壁件刚度差、曲面形状多变所带来的装夹问题；同时承载盘与薄壁件均为三点或者多点接触，支撑点分布均匀，较单点接触工件局部变形小；吸盘可快速更换并在一定范围内自由摆动，可根据需求安装不同大小的吸盘，维修方便，每个弹簧支撑定位单元可独立工作。

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结构示意图。

图3为本发明的较佳实施例中的气动锁紧机构局部示意图。

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1～3的单缸双锁型气动真空柔性夹具，包括基座1、弹簧支撑定位单元2及气动锁紧机构3，弹簧支撑定位单元2包括固定套4、伸缩筒5、导向块6、球头座7、球头8、托盘9、承载盘10、吸盘11、弹簧12、弹簧导向柱13、挡片14，气动锁紧机构3包括气缸座15、气缸16、锥块17、销轴18、滚轮19、弹簧片20及锁紧块21；基座1上设置有十二个弹簧支撑定位单元2，且弹簧支撑定位单元2按3行×4列分布，弹簧支撑定位单元2可扩展或者减少；气动锁紧机构3安装在基座1上，并位于两个弹簧支撑定位单元2之间；弹簧支撑定位单元2通过固定套4连接法兰、螺栓与基座1连接，弹簧支撑定位单元2的固定套4上开有用于安装导向块6的矩形槽，在固定套4上方与导向块6安装槽对面的位置开有用于安装锁紧块21的矩形锁紧孔，伸缩筒5安装在固定套4内，伸缩筒5外径与固定套4内径尺寸相同，伸缩筒5在固定套4内轴向移动，伸缩筒内设置有伸缩筒导向槽，伸缩筒导向槽与导向块6共同作用，以限制伸缩筒5仅能轴向移动不能转动；伸缩筒5上方固定安装有球头座7，球头座7内设置有通气孔，通气孔一端与外部真空管连接，另一端与球头8固定螺栓内的轴向通孔连通；弹簧导向柱13轴挡片安装在固定套4内孔下端，并在固定套4下端开有沟槽，在沟槽内安有卡箍，以防止挡片14、弹簧12和弹簧导向柱13脱出；弹簧导向柱13安装在挡片14上，弹簧12套在弹簧导向柱13上，且弹簧12一端与弹簧导向柱13的轴肩接触，另一端与球头座7接触，用于对弹簧支撑定位单元2进行弹性支撑，未放工件时，靠弹簧12的作用，伸缩筒5处于上极限位置；放上工件后，由于弹簧12被压缩，伸缩筒5随工件曲面的形状可在一定范围内自动调整；

球头8上下两端对称各切去一部分，通孔贯穿上下端部，固定螺栓与球头座7螺纹连接，轴向固定球头8；球头座7与球头8通过球型腔连接，固定螺栓上开有轴向通孔，轴向通孔与球头座7内的通气孔连通；托盘9和承载盘10安装在球头8上，与球头8构成球面副，球面副相对球头8可在一定范围内自由摆动；承载盘10上有三个支撑爪，工作时，三点均与工件接触，支撑稳定可靠；吸盘11安装在托盘9上，每个吸盘9对应一个独立的真空开关，当真空开关打开时，对吸盘9抽真空形成负压，以吸住工件表面；

气动锁紧机构3中，气缸座15与基座1固定连接，气缸16固定在气缸座15上方，锥块17与气缸16活塞轴通过斜楔面连接；工作时气缸16接通后，气缸16活塞推动锥块17下行，锥块17与滚轮19形成线高副接触，锥块17通过滚轮19和销轴18推动锁紧块21远离锥块17轴线方向运动，锁紧块21安装在固定套4上方的矩形锁紧孔内，锁紧块21利用圆弧曲面与伸缩筒5接触、锁紧伸缩筒5；当停止工作时，气缸16的压缩空气泄压，弹簧片20推动锁紧块21回到初始位置，保证锁紧块21与伸缩筒5分离。

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。