一种用于机械产品零件的装配工装的制作方法

本发明涉及一种柔性装配工装，具体涉及一种用于机械产品零件的装配工装，属于机械领域。

背景技术：

柔性装配技术对于高精密装备的制造至关重要。对于一些多品种、小批次的一类产品，由于其外形特征不同，因此要求装配工装可以适应不同的产品和零件的外形特征。目前，机械产品零件的常规的外形包括圆柱体、长方体以及薄壁结构等。为提高产品的装配效率和装配质量，装配工装应该具有适应此类外形的能力。这样装配工装就能够动态响应计划内外的装配需求及工艺流程，并可以重组和改变装配流程。

同时，要实现装配过程中零件与产品之间的对接动作，装配工装应该具备零件和产品相对的六自由度位置、姿态调整功能。而传统的装配工装六自由度位置、姿态调整机构过于复杂。因此要优化柔性装配的装配效率和装配质量，对位置、姿态调整系统的简化也同样重要。

技术实现要素：

本发明为解决传统装配工装对产品和零件的外形适应能力差，且六自由度位置、姿态调整机构过于复杂的问题，进而提出一种用于机械产品零件的装配工装。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括产品支撑机构、位置姿态调整机构、圆柱形产品支撑机构、零件夹持机构和薄壁形产品支撑机构，支撑机构安装在位置姿态调整机构上，圆柱形产品支撑机构和薄壁形产品支撑机构均与产品支撑机构连接，产品夹持机构设置在位置姿态调整机构的一侧。

本发明的有益效果是：本发明可以在产品柔性制造的工作中灵活适应几种不同的零件外形特征，改进装配系统的柔性适应能力，进而提高产品的制造效率及装配质量。另外，传统的装配工装六自由度位置、姿态调整机构往往比较复杂。而本发明所提供的柔性装配工装将零件与产品之间相对的六自由度位置、姿态调整分配到两套机构，由产品支撑机构进行横向、高度位置及俯仰、偏航姿态调整，从而降低位姿调整机构的复杂程度。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是产品支撑机构的结构示意图；

图3是位置姿态调整机构的结构示意图；

图4是圆柱形产品支撑机构的结构示意图；

图5是薄壁形产品支撑机构的结构示意图；

图6是零件夹持机构的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述一种用于机械产品零件的装配工装包括产品支撑机构2、位置姿态调整机构3、圆柱形产品支撑机构4、零件夹持机构6和薄壁形产品支撑机构8，支撑机构2安装在位置姿态调整机构3上，圆柱形产品支撑机构4和薄壁形产品支撑机构8均与产品支撑机构2连接，产品夹持机构6设置在位置姿态调整机构3的一侧。

产品支撑机构2用于实现产品相对于零件1的横向、高度位置及俯仰、偏航姿态调整。

具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式所述一种用于机械产品零件的装配工装的产品支撑机构2包括支撑平板2-1、滑动支撑块2-2、滚珠丝杆及导轨2-3、固定支撑块2-4和手轮2-5，支撑平板2-1是长方形板体，滚珠丝杠及导轨2-3设置在支撑平板2-1的上表面，且滚珠丝杠及导轨2-3沿长度方向的中心线与支撑平板2-1沿长度方向的中心线平行，固定支撑块2-4与滚珠丝杆及导轨2-3的一端连接，滑动支撑块2-2安装在滚珠丝杆及导轨2-3上，且滑动支撑块2-2能沿滚珠丝杆及导轨2-3直线移动，手轮2-5与滚珠丝杆及导轨2-3的丝杆端部连接。

手轮2-5驱动滚珠丝杆及导轨2-3，进而带动滑动支撑块2-2相对于支撑平板2-1前后移动；固定支撑块2-4与滚珠丝杆及导轨2-3的一端固连，与支撑平板2-1相对静止。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图3说明本实施方式，本实施方式所述一种用于机械产品零件的装配工装的位置姿态调整机构3包括移动旋转板3-1、固定旋转板3-2、两套升降板3-3、两组升降机3-4、两套升降电机3-5、两套水平电机3-6、两套滚珠丝杆3-7、两套滑块3-8和台体3-9，移动旋转板3-1和固定旋转板3-2并排设置在支撑平板2-1的下表面，且固定旋转板3-2与支撑平板2-1的下表面固定连接，移动旋转板3-1与支撑平板2-1的下表面通过直线导轨连接；移动旋转板3-1和固定旋转板3-2的下表面分别各与一个升降板3-3连接，每个升降板3-3的下表面分别各设有一组升降机3-4，每组升降机3-4分别与一个升降电机3-5连接，每组升降机3-4分别设置在一个滑块3-8上，每个滑块3-8分别与一个滚珠丝杆3-7的滚珠连接，且滑块3-8能沿滚珠丝杆3-7直线移动，两个滚珠丝杆3-7 并排平行设置在台体3-9的上表面上，每个滚珠丝杆3-7的丝杆端部分别与一个水平电机3-6连接。

位置姿态调整机构3的主体为台体3-9。台体3-9为一块矩形平板结构，以台体3-9的长边方向定义为平台的前后方向，短边方向定义为左右方向，厚度方向定义为高度方向。

台体3-9上表面的两端分别固连两套滚珠丝杆及导轨3-7，并分别由两套水平电机3-6驱动。

两套滚珠丝杆及导轨3-7连接和驱动两套移动滑块3-8。

每一套移动滑块3-8上表面都安装两套升降机3-4，并且升降机之间由升降电机3-5同轴驱动，且共同支撑升降板3-3。这样，两套升降电机3-5可以分别驱动两套升降板3-3的上升和下降。

位于一端的升降板3-3通过铰接的方式与移动旋转板3-1连接，旋转轴与铅锤方向平行。位于另一端的升降板3-3通过铰接的方式与固定旋转板3-2连接，旋转轴与铅锤方向平行。

固定旋转板3-2上表面与支撑平板2-1的下表面固连，移动旋转板3-1上表面与支撑平板2-1的下表面通过直线导轨的方式连接，这样移动旋转板3-1可以相对支撑平板2-1前后运动，另外直线导轨两端装有限位。

其它组成接连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图4说明本实施方式，本实施方式所述一种用于机械产品零件的装配工装的圆柱形产品支撑机构4包括两个夹持圆环4-1、六套伸缩杆4-2、六个压力传感器4-3和六个夹紧块4-4，两个夹持圆环4-1并排设置，每个夹持圆环4-1内沿圆周方向均布设有三套伸缩杆4-2，每套伸缩杆4-2的一端与夹持圆环4-1的内壁连接，每套伸缩杆4-2的另一端通过一个压力传感器4-3与一个夹紧块4-4连接。

伸缩杆4-2的一端通过螺纹连接方式与圆环内侧连接，这样可以通过旋转使伸缩杆4-2沿圆环径向伸缩。伸缩杆4-2的另一端通过压力传感器4-3固连夹紧块4-4。

通过调整两套夹持圆环4-1内侧的共计六套伸缩杆4-2，可以使六套夹紧块抱紧圆柱形产品5。通过压力传感器监控夹紧力可以防止机构对产品的夹紧力过大而破坏产品。

两套夹持圆环4-1的底部与滑动支撑块2-2和固定支撑块2-4上部分别固连，连接方式采用插接方式可以快速连接。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：结合图6说明本实施方式，本实施方式所述一种用于机械产品零件的装配工装的零件夹持机构6包括两个移动块6-1、两个夹紧块6-2、旋转块6-3、基座6-4和伸缩杆6-5，伸缩杆6-5的一端与基座6-4连接，伸缩杆6-5的另一端与旋转块6-3连接，两个移动块6-1并排安装在旋转块6-3上，每个移动块6-1上分别各安装一个夹紧块6-2。

零件夹持机构6用于实现零件1相对于产品的滚转姿态调整和对接动作。

零件夹持机构6包括两套移动块6-1、两套夹紧块6-2、旋转块6-3、伸缩杆6-5、基座6-4。

基座6-4与地面固连，与台体3-9相对静止。

基座通过直线轴承的方式与伸缩杆6-5连接，伸缩杆6-5可以沿台体3-9的前后方向自由运动。

伸缩杆6-5的自由端通过回转轴承的方式与旋转块6-3连接，旋转轴与伸缩杆的伸缩运动方向平行。

两套移动块6-1分别于旋转块6-3通过直线导轨连接，直线导轨的运动方向垂直于伸缩杆6-5的运动方向。

两套移动块6-1的自由端与夹紧块6-2连接，这样可以通过调整移动块6-1的位置来夹紧待安装零件1。移动块6-1相对于旋转块6-3的位置可以利用顶丝的方式加以固定。这样，当两套夹紧块6-2夹紧待安装零件1后，可以通过锁定移动块6-1来锁定待安装零件1相对于旋转块6-3的位置。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：结合图5说明本实施方式，本实施方式所述一种用于机械产品零件的装配工装的薄壁形产品支撑机构8包括两个夹持框8-1、两个伸缩杆8-2、两个压力传感器8-3和两个夹紧块8-4，两个夹持框8-1均是水平设置的U形框体，一个夹持框8-1的下表面与固定支撑块2-4连接，另一个夹持框8-1的下表面与滑动支撑块2-3连接，每个夹持框8-1内分别各竖直设有一个伸缩杆8-2，伸缩杆8-2的上端与夹持框8-1内的顶部连接，伸缩杆8-2的下端通过压力传感器8-3与夹紧块8-4连接。

伸缩杆8-2的一端通过螺纹连接方式与夹持框8-1内侧连接，这样可以通过旋转使伸缩杆8-2向上或向下运动。伸缩杆8-2的另一端通过压力传感器8-3固连夹紧块8-4。

通过调整两套夹持框8-1内侧的共计四套伸缩杆8-2，可以使四套套夹紧块抱紧薄壁形产品7。通过压力传感器监控夹紧力可以防止机构对产品的夹紧力过大而破坏产品。

两套夹持框8-1的底部与滑动支撑块2-2和固定支撑块2-4上部分别固连，连接方式采用插接方式可以快速连接。

其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

工作原理

本发明的工作过程包括：产品夹持、待安装零件夹持、产品位置姿态调整以及零件与产品对接。通过这四个工作过程可以实现产品的待安装零件的对接装配。

产品夹持：操作人员应根据待安装产品的外形选择圆柱形产品支撑机构4或薄壁形产品支撑机构8，并将其与产品支撑机构2连接。摇动手轮2-5调整滑动支撑块2-2沿前后方向的位置，以调整两套夹持圆环4-1或两套夹持框8-1间的距离，以适应产品的长度。然后通过调整夹持机构的伸缩杆4-2或伸缩杆8-2夹紧产品，夹紧过程中应根据压力传感器的读数控制夹紧力大小，方式产品受到破坏。

待安装零件夹持：根据待安装零件1的外形调整两套夹紧块6-2的位置，夹紧待安装零件1，然后将夹紧块6-2的位置锁紧，进而使待安装零件1与旋转块6-3固定。

产品位置姿态调整：根据待安装零件1与产品的相对位置对产品的位置姿态进行调整。首先通过驱动两套水平电机3-6以调整产品支撑机构2的横向位置和偏航姿态，进而调整产品的横向位置和偏航姿态。两套水平电机3-6同向运动可以调整产品的横向位置，两套水平电机3-6反向运动可以调整产品的偏航姿态。然后通过驱动两套升降电机3-5以调整产品支撑机构2的高度位置和俯仰姿态，进而调整产品的高度位置和俯仰姿态。两套升降电机3-5同向运动可以调整产品的高度位置，两套水平电机3-6反向运动则可以调整产品的俯仰姿态。

零件与产品对接：产品的俯仰、偏航姿态以及横向、高度位置调整完成后，旋转零件夹持机构6的旋转块6-3来调整待安装零件1相对产品的滚转姿态。调整完毕后，伸出伸缩杆6-5至一定位置，完成零件与产品的对接。