本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种航空铝合金曲面形工件装夹装置及铣削加工系统。
背景技术：
这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。
在工业生产中，为了提高生产效率就经常使用相应的工装夹具来对工件进行加工、功能的测试或者是辅助的装配，从而生产出符合要求的工件。目前在机械加工行业中,机床用夹具的主要作用就是要将被加工件通过定位夹装来进行位置定位的机械加工辅助装置,机床夹具能够有效的保障被加工件相对于机床或者是相对于加工刀具处在一个合理的位置，保障加工的精度以及效率,提升加工过程中的工作效率以及工作质量,能够在很大程度上提升应用范围,能够在很大程度上保障机床的安全性能以及可靠性能。正是有了上述的优点,机床夹具的应用非常的广泛,同时在我国的机械加工行业中占据着非常重要的位置,发挥着重要的作用。伴随着我国机械行业的发展以及优化,我国各种高精度的机床都在不断的应用以及推广,这样就要求和机床加工过程相配套的高精度机床夹具也要不断的发展创新,满足机床加工过程中的各种需求,有效的保障机床在零件加工的过程中的精度。在机床加工零件的过程中,机床夹具对于加工过程的重要性不言而喻,能够便捷夹装部件,能够定位夹装零件的位置,能够提升加工的精度要求,因此我们在机床夹具设计的过程中要充分的认清机床夹具的以及对于工艺的作用,这样才能够保障机床夹具设计的质量以及效率。
铝合金具有良好的铸造性能、塑性加工性能好、良好机械性能、可使用性好、耐磨性好、抗腐蚀性能强、抗氧化性好等优良特点，广泛应用于航空航天、模具加工、机械设备、工装夹具等领域，特别用于航空制造及其他要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构体。
在航空航天制造领域，所涉及到的零部件种类、结构繁杂，不仅有形状规则的零部件，更有形状不规则曲边形零部件。航空航天领域的工件结构复杂，有些甚至有复杂的内部型腔，而且其尺寸很大，长宽比大，多为扁平状，此类工件通常由长方体毛坯或其他相应形状的毛坯直接铣削制得。由于工件尺寸大，而且一般都是中小批量甚至是单件生产，加工此类工件缺少对应的铣削工艺装备。加工时，通常是把毛坯直接放在机床工作台上或摆放在机用虎钳等机床附件中，根据工件的一个或几个表面用划针或指示表找正工件准确位置后再进行夹紧，加工完成一个面后，对其他面进行加工时甚至需要重新定位再进行夹紧。这类装夹方法定位精度低、劳动强度大、生产效率低，而且要求工人技术等级高，加工过程中由于常常需要增加人工找正工序，所以增加了生产成本。
对于航空铝合金工件加工工艺装备的设计，目前研究者已经取得了很大的进展，设计了相关的夹具及相关领域的工艺装备，很好的解决了定位精度低、劳动强度大、生产效率低等工件加工过程中出现的问题，但发明人发现，目前的加工工艺装备在应用上仍然存在着很多不足之处。对于大型工件来说，由于工件尺寸、重量过大，以及工件的形状不规则多变，容易使得夹具通用性变差，定位误差大，而且加工时容易出现装夹不可靠或夹紧力设置过大使工件变形等情况。更进一步的，这些发明的铣削加工装置缺少工艺参数监测装置，不能及时的将当前数据反馈给控制中心，若是出现切削参数不合理的情况机床不能及时做出调整而影响工件的加工质量。
技术实现要素：
本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供了一种航空铝合金曲面形工件装夹装置，通用性强，定位精准，装夹可靠。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
第一方面，本发明的实施例提供了一种航空铝合金曲面形工件装夹装置，包括：
工件承载台：用于放置待加工工件；
定位机构：包括能够相互靠近和远离的第一定位组件和第二定位组件，第一定位组件和第二定位组件均包括与工件承载台转动连接的旋转支架，旋转支架两端均转动连接有夹爪，旋转支架穿过有用于顶住工件端部的纵杆，纵杆通过连接件与夹爪连接，纵杆沿其自身轴线方向的运动能够通过连接件带动夹爪张开和闭合。
夹紧机构：设置在第一定位组件和第二定位组件之间区域的两侧，用于对工件施加夹紧荷载。
可选的，所述连接件包括与纵杆垂直固定连接的横杆，横杆加工有相对于纵杆轴线对称设置的两个直槽口，两个夹爪设置的固定挡销分别伸入两个直槽口中，相应的，连接件与旋转支架之间设有弹性件。
可选的，纵杆一端用于顶住工件，另一端设置有限位销轴，限位销轴能够在弹性件的作用下与旋转支架接触，限制纵杆的运动。
可选的，所述纵杆用于顶住工件的端部为半球状结构。
可选的，所述第一定位组件与设置在工件承载台的第一转轴转动连接，第二定位组件与设置在工件承载台的第二转轴转动连接，第一转轴和/或第二转轴与水平驱动件连接，水平驱动件能够驱动第一转轴和第二转轴做相向或远离运动。
可选的，所述夹紧机构包括设置在工件承载台的夹紧驱动组件，夹紧驱动组件与夹紧件连接，夹紧驱动件和工件承载台的装配方式被配置为：夹紧驱动件与工件承载台的相对位置能够调节且锁紧固定，以使得夹紧件作用于工件后，荷载方向与荷载作用点所在的工件位置的切向面垂直。
可选的，所述夹紧驱动组件包括安装在工件承载台的夹紧驱动件，夹紧驱动件与推杆头连接，所述推杆头与顶推组件的一端接触，顶推组件的另一端穿过滑块后与夹紧件固定连接，滑块与推杆头的接触面与夹紧驱动件的驱动方向成设定夹角，且滑块与滑块支架竖向滑动连接，推杆头的运动能够带动滑块做升降运动。
可选的，所述夹紧件采用吸盘，所述吸盘的内部空腔通过真空管路与真空发生器连接。
第二方面，本发明的实施例提供了一种航空铝合金曲面形工件铣削加工系统，设置有第一方面所述的航空铝合金曲面形工件装夹装置，所述工件承载台固定在床身上，所述床身上安装有动力系统，所述动力系统通过主轴与设置在工程承载台上方的刀具组件连接。
可选的，所述主轴端部上方的动力系统外壳上安装有激光传感器，用于对刀具组件的振动量进行实时采集，激光传感器与控制中心连接。
本发明的有益效果：
1.本发明的装夹装置，第一定位组件和第二组件能够做相向运动，进而利用纵杆顶住工件的两端，纵杆的运动能够带动夹爪工作，夹住工件的端部，实现了自定位，降低了劳动强度，提高了生产效率，因为旋转支架可以转动，定位机构不仅可以对规则的长方体工件进行定位，对于不规则的曲边形工件同样可以实现自动定位，通用性强。
2.本发明的装夹装置，设置有夹紧机构，而且夹紧机构与工件承载台的相对位置可调，满足了不规则工件的夹紧需求，使得装夹机构的通用性强，而且通过推杆头和滑块的设置，能够利用夹紧件与工件接触面之间的微笑相对位移而产生摩擦力，使工件同时受到水平和垂直于主要定位平面即工件下表面的夹紧力，不仅限制工件的水平方向的运动还能够将工件压紧在夹具体上，装夹可靠性高。
3.本发明的装夹装置，夹紧件采用吸盘，利用大气压差将夹紧机构和工件之间的接触面紧紧贴合，增加了夹紧所需的摩擦力，避免了夹紧机构对工件侧壁施加过大压力而使工件产生变形，影响加工精度。
4.本发明的铣削加工系统，监测装置基于激光传感器对刀柄的振动量进行采集，实现非接触式测量，不会影响加工过程，并将数据传回控制中心进行分析当前切削参数的合理性。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。
图1是本发明实施例1整体结构俯视图；
图2是本发明实施例1夹具体的俯视图；
图3是本发明实施例1夹具体的主视图；
图4是本发明实施例1滑块的三维图；
图5是本发明实施例1滑块运动驱动件的结构简图；
图6是本发明实施例1夹具体部分的装配示意图；
图7是本发明实施例1旋转支架的俯视图；
图8是本发明实施例1旋转支架的主视图；
图9是本发明实施例1十字顶杆的俯视图；
图10是本发明实施例1十字顶杆的主视图；
图11是本发明实施例1夹爪的三维图；
图12是本发明实施例1定位机构装配示意图一；
图13是本发明实施例1定位机构装配示意图二
图14是本发明实施例1定位机构工作原理图一；
图15是本发明实施例1定位机构工作原理图二；
图16是本发明实施例1底座的俯视图；
图17是本发明实施例1底座的主视图；
图18是本发明实施例1滑块支架的正向半剖视图；
图19是本发明实施例1滑块支架的下视图；
图20是本发明实施例1楔形滑块的三维图；
图21是本发明实施例1楔形滑块的侧向剖视图；
图22是本发明实施例1推杆头的主视图；
图23是本发明实施例1顶杆的正向剖视图；
图24是本发明实施例1辅助顶杆的主视图；
图25是本发明实施例1夹紧机构直线驱动件的结构简图；
图26是本发明实施例1压块吸盘的正向半剖视图；
图27是本发明实施例1夹紧机构的装配示意图一；
图28是本发明实施例1夹紧机构的装配示意图二；
图29本发明实施例1夹紧机构的工作原理图；
图30是本发明实施例1工件受力分析图；
图31是本发明实施例1夹紧机构的受力分析图；
图32是本发明实施例2整体结构示意图；
图33是本发明实施例2气压回路系统原理图；
图34是本发明实施例2监测装置与主轴的位置关系图；
图35是本发明实施例2监测装置的工作流程图；
其中，工件承载台ⅰ、定位机构ⅱ、夹紧机构ⅲ、气压回路系统ⅳ、工件ⅴ、监测装置ⅵ。
夹具体ⅰ-1、安装孔ⅰ-1-1、t形槽ⅰ-1-2、导轨槽ⅰ-1-3、第二转动轴ⅰ-1-4、中心线ⅰ-1-5、气动马达安装孔ⅰ-1-6；
滑块ⅰ-2、第一转动轴ⅰ-2-1、滑台ⅰ-2-2、螺纹通孔ⅰ-2-3；
水平驱动件ⅰ-3、气动马达ⅰ-3-1、安装孔ⅰ-3-2、气体接入口ⅰ-3-3、气体接入口ⅰ-3-4、丝杠ⅰ-3-5；
旋转支架ⅱ-1、定位孔ⅱ-1-1、导向通孔ⅱ-1-2、固定销轴ⅱ-1-3；
十字顶杆ⅱ-2、顶杆头ⅱ-2-1、横杆ⅱ-2-2、纵杆ⅱ-2-3、销孔ⅱ-2-4、直槽口ⅱ-2-5。
夹爪ⅱ-3、通孔ⅱ-3-1、夹爪头ⅱ-3-2、固定挡销ⅱ-3-3；
弹簧ⅱ-4、限位销ⅱ-5；
底座ⅲ-1、气缸安装孔ⅲ-1-1、固定槽口ⅲ-1-2、滑块支架安装孔ⅲ-1-3、弹簧定位凸台ⅲ-1-4；
滑块支架ⅲ-2、滑移平面ⅲ-2-1、螺纹孔ⅲ-2-2、滑动槽ⅲ-2-3、横梁ⅲ-2-4、导轨ⅲ-2-5；
楔形滑块ⅲ-3、滑台ⅲ-3-1、弹簧定位凸台ⅲ-3-2、斜面ⅲ-3-3、中心通孔ⅲ-3-4、阶梯面ⅲ-3-5；
推杆头ⅲ-4、斜面ⅲ-4-1、螺纹孔ⅲ-4-2、摩擦面ⅲ-4-3、滑移平面ⅲ-4-4；
顶杆ⅲ-5、吸盘安装孔ⅲ-5-1、气孔ⅲ-5-2、盲孔ⅲ-5-3、阶梯面ⅲ-5-4、外圆面ⅲ-5-5。
辅助顶杆ⅲ-6、外圆面ⅲ-6-1、摩擦面ⅲ-6-2、阶梯面ⅲ-6-3；
夹紧驱动件ⅲ-7、气缸推杆ⅲ-7-1、螺纹孔ⅲ-7-2、气孔ⅲ-7-3、气孔ⅲ-7-4、缸体ⅲ-7-5、螺纹ⅲ-7-6；
压块吸盘ⅲ-8、气孔ⅲ-8-1、吸附腔ⅲ-8-2、螺纹ⅲ-8-3；
弹簧ⅲ-9、弹簧ⅲ-10、弹簧ⅲ-11、气管接头ⅲ-12；
空气压缩机1、过滤器2、储气罐3、压力表4、调压阀5、节流阀6、溢流阀7、压缩空气回收箱8、真空发生器9、三位四通电磁阀ⅰ、三位四通电磁阀ⅱ、三位四通电磁阀ⅲ；
外壳ⅵ-1、螺钉ⅵ-2、探测头ⅵ-3、刀柄ⅵ-4。
具体实施方式
实施例1
在航空航天制造领域，经常会加工制造一些外形不规则的曲形工件，此类工件通过对毛坯件铣削制得。对其进行装夹时，由于工件侧边的不规则性，定位过程中容易产生偏差，且每次定位都需要重新调整定位点的位置。加工此类曲边形工件，首先以工件的上表面或下表面为主要定位表面限制三个自由度，再通过确定工件两相对的短边中点的连线的位置限制工件的另外三个自由度，完成六点定位。对工件进行夹紧时，将夹紧机构设计为可以组合的模块，根据工件形状和尺寸调整模块的数量，夹紧机构利用两接触面的相对位移产生摩擦力对工件侧壁进行夹紧。
本实施例公开了一种航空铝合金曲面形工件装夹装置，用于对航空铝合金工件进行装夹，如图1所示，包括工件承载台ⅰ、定位机构ⅱ、夹紧机构ⅲ，夹具体部分ⅰ安装在机床工作台上，通过定位机构ⅱ和夹紧机构ⅲ对工件ⅴ进行定位夹紧。
所述工件承载台包括夹具体ⅰ-1、滑块ⅰ-2和水平驱动件ⅰ-3，滑块ⅰ-2安装在夹具体ⅰ-1的轨道槽内，通过直线驱动件ⅰ-3带动其往复运动。
如图2-图3所示，夹具体ⅰ-1为长方形平板结构，夹具体的上表面为定位平面，与工件的底面接触，对工件进行支撑。夹具体的下表面为固定平面，用于与机床工作台接触。
夹具体的四个角处设置有安装孔ⅰ-1-1，所述安装孔为沉头孔，夹具体能够通过安装孔与机床的工作台固定连接，可以理解的是，可根据夹具体的大小在其边线位置增加安装孔的数量以保证夹具体与机床工作台的固定强度。
夹具体上还开设有导轨槽ⅰ-1-3和多个t形槽ⅰ-1-2，导轨槽设置在夹具体的中心线ⅰ-1-5位置，且沿纵向设置，本实施例中的纵向指夹具体的长度方向，导轨槽ⅰ-1-3横截面为可以承载倾覆力矩的燕尾形等截面结构，导轨槽的一端贯穿夹具体的端面，t形槽分布在导轨槽的两侧，多个t型槽平行设置，并且沿纵向贯穿夹具体。所述导轨槽的末端一侧固定设置有第二转轴，第二转轴的轴线与夹具体的中心线垂直且位于同一平面内，定位机构的第二定位组件能够通过第二转轴与工件承载台转动连接。所述导轨槽开口处设有关于夹具体中心线对称的启动马达安装孔ⅰ-1-6。
所述导轨槽内滑动连接有滑块，所述滑块与第一定位组件转动连接，通过滑块实现的第一定位组件和第二定位组件相互靠近和远离的运动。
所述滑块ⅰ-2的结构如图4所示，所述滑块上表面设置有第一转轴ⅰ-2-1，第一转轴位于滑块的中心处，滑块的下表面设有滑台ⅰ-2-2，滑台的横截面与导轨槽的横面一致，滑台嵌入导轨槽中，所述滑台的中间位置设置有螺纹通孔ⅰ-2-3，滑台通过螺纹通孔与水平驱动件ⅰ-3连接。
由于水平驱动件的运动行程较大，因此水平驱动件采用气动马达驱动的丝杠螺母机构，气动马达具有体积小、转矩大的特点。如图5所示，所述水平驱动件包括气动马达ⅰ-3-1，气动马达通过安装孔ⅰ-3-2与夹具体固定连接，气动马达上设置有气体接入口ⅰ-3-3和气体接入口ⅰ-3-4，通过不同的气体接入口通入气体，可实现气动马达的正转和反转。所述气动马达的输出轴与丝杠ⅰ-3-5连接，丝杠上设置有传动螺纹，丝杠通过传动螺纹与滑台连接。
如图6所示，滑块ⅰ-2的滑台ⅰ-2-2安装在夹具体ⅰ-1的导轨槽ⅰ-1-3内，二者之间为间隙配合，水平驱动件ⅰ-3的安装孔ⅰ-3-2与夹具体ⅰ-1的气动马达安装孔ⅰ-1-6相对应，其内安装有螺钉进行固定连接，丝杠ⅰ-3-5与滑块ⅰ-2的螺纹通孔ⅰ-2-3配合，气动马达ⅰ-3-1转动时带动滑块ⅰ-2相对夹具体ⅰ-1滑动，在夹具体ⅰ-1的导轨槽ⅰ-1-3内需要加注润滑油，使滑台ⅰ-2-2和导轨槽ⅰ-1-3的间隙内形成润滑油膜，在滑块ⅰ-2相对夹具体ⅰ-1滑动时起润滑的作用。
所述第一转轴上转动连接有第一定位组件，第二转轴上转动连接有第二定位组件，第一定位组件和第二定位组件能够通过水平驱动件改变其间距，用以对不同规格的曲边形工件进行定位。
在其他一些实施例中，第二转轴也可采用与第一转轴相同的方式能够沿夹具体滑动即第一定位组件和第二定位组件均可以沿夹具体运动，或者第二定位组件能够沿夹具体运动而第一定位组件仅能够相对夹具体转动。
所述第一定位组件和第二定位组件的结构完全相同，下面以第一定位组件为例进行说明。
所述第一定位组件包括旋转支架ⅱ-1、由横杆和纵杆构成的十字顶杆ⅱ-2及夹爪ⅱ-3。
如图7-图8所示，旋转支架上采用t型结构，包括第一旋转部和第二旋转部，第一旋转部中心位置设置有定位孔ⅱ-1-1，旋转支架通过定位孔与第一转轴转动连接，第二旋转部的端部设有耳板，所述耳板开设有导向通孔ⅱ-1-2，定位孔和导向通孔轴线位于同一平面内并垂直，定位孔两侧设有对称的固定销轴ⅱ-1-3，固定销轴固定在第一旋转部上，固定销轴和定位孔的中心位于一条直线上。
如图9-图10所示，所述十字顶杆包括相互垂直的横杆ⅱ-2-2和纵杆ⅱ-2-3，所述纵杆的一端设有顶杆头ⅱ-2-1，所述顶杆头用于与工件接触，为了避免与工件接触时的损伤，所述顶杆头为半球状结构。所述纵杆的另一端设有销孔ⅱ-2-4，用于插入限位销，所述纵杆的直径与旋转支架的导向通孔的直径相同。所述横杆上开设有两个直槽口，两个直槽口相对与纵杆的轴线对称设置。
如图11所示，所述夹爪呈c字形，成对使用，成对使用的两个夹爪结构相同并且对称设置，所述夹爪的一端通过通孔ⅱ-3-1及旋转支架的固定销轴与旋转支架转动连接，所述通孔的一侧设置有固定挡销，所述固定挡销的直径与直槽口的宽度相同，用于伸入直槽口中。所述夹爪的另一端设置有夹爪头ⅱ-3-2，用于与工件接触，为了避免对工件的接触损伤，所述夹爪头采用半球状结构。
所述第一定位组件的装配如图12-13所示，两对称夹爪ⅱ-3分别通过通孔ⅱ-3-1安装在旋转支架ⅱ-1的固定销轴ⅱ-1-3上，通孔ⅱ-3-1与固定销轴ⅱ-1-3之间为间隙配合，夹爪ⅱ-3可相对旋转支架ⅱ-1转动一定角度，十字顶杆ⅱ-2的纵杆ⅱ-2-3安装在旋转支架ⅱ-1的导向通孔ⅱ-1-2内，纵杆ⅱ-2-3与导向通孔ⅱ-1-2之间为间隙配合，十字顶杆ⅱ-2可相对旋转支架ⅱ-1移动，同时，十字顶杆ⅱ-2的两个槽口ⅱ-2-5分别与两个夹爪ⅱ-3的固定挡销ⅱ-3-3配合，槽口ⅱ-2-5与固定挡销ⅱ-3-3之间为间隙配合，固定挡销插入直槽口内，弹簧ⅱ-4安装在十字顶杆ⅱ-2的纵杆ⅱ-2-3上，位于耳板和横杆ⅱ-2-2之间，限位销ⅱ-5安装在十字顶杆ⅱ-2的销孔ⅱ-2-4内，限位销ⅱ-5与销孔ⅱ-2-4为过盈配合。第一定位组件的旋转支架及第二定位组件的旋转支架均通过定位孔与转轴转动连接，直槽口ⅱ-2-5与固定挡销ⅱ-3-3之间、通孔ⅱ-3-1与固定销轴ⅱ-1-3之间、纵杆ⅱ-2-3与导向通孔ⅱ-1-2之间和定位孔ⅱ-1-1与第二转动轴ⅰ-2-1(第一转动轴ⅰ-1-4)之间形成的间隙内均需加注润滑油，形成起润滑作用的润滑油膜。
对工件进行定位时，将工件放置在夹具体上，以工件下表面为主要定位表面限制三个自由度，再通过确定工件两对边中点的连线的位置限制工件的另外三个自由度，完成六点定位。如图14-图15所示，在对工件ⅴ进行定位时，第一定位组件和第二定位组件首先均处于放松状态，夹爪ⅱ-3外张，在水平驱动件ⅰ-3的作用下，与滑块ⅰ-2相连接的第一定位组件向右移动，与滑块ⅰ-2连接的定位机构的十字顶杆ⅱ-2的顶杆头ⅱ-2-1先触碰到工件ⅴ的侧边ⅴ-1，使得十字顶杆ⅱ-2向外侧移动，同时带动夹爪ⅱ-3向内收缩，当两个夹爪头ⅱ-3-2接触到工件侧边ⅴ-2时，十字顶杆ⅱ-2停止移动，此时确定工件一端边线的中点，两组定位机构的夹爪头ⅱ-3-2都触碰到工件侧边ⅴ-2时，两处中点位置都确定，水平驱动件ⅰ-3停止工作，定位机构完成定位。定位结束或者加工结束之后，水平驱动件ⅰ-3带动滑块ⅰ-2反向运动，第一定位组件左移，同时在弹簧ⅱ-4的作用下，十字顶杆ⅱ-2复位，同时带动夹爪ⅱ-3复位，限位销能够与耳板接触，十字顶杆ⅱ-2与旋转支架ⅱ-1的相对位移通过限位销ⅱ-5确定。
所述第一定位组件和第二定位组件之间区域的两侧均设置有多个夹紧机构，用于对工件的两个侧壁进行夹紧，所述夹紧机构包括设置在工件承载台的夹紧驱动组件，夹紧驱动组件与夹紧件连接，夹紧驱动组件和工件承载台的装配方式被配置为：夹紧驱动组件与工件承载台的相对位置能够调节且锁紧固定，以使得夹紧件作用于工件后，荷载方向与荷载作用点所在的工件位置的切向面垂直。所述夹紧驱动组件用于驱动夹紧件朝向工件运动。
所述夹紧驱动组件包括底座、、滑块支架、夹紧驱动件、推杆头、顶推组件、夹紧件等元件。
所述底座ⅲ-1结构如图16-17所示，在底座ⅲ-1纵向中心线上靠近边线处设有弹簧定位凸台ⅲ-1-4，弹簧定位凸台ⅲ-1-4两侧设有两个滑块支架安装孔ⅲ-1-3，滑块支架安装孔ⅲ-1-3为沉头孔，弹簧定位凸台ⅲ-1-4和滑块支架安装孔ⅲ-1-3的圆心位于同一条直线上，中心线两侧还设有气缸安装孔ⅲ-1-1，气缸安装孔ⅲ-1-1为沉头孔，且与滑块支架安装孔ⅲ-1-1尺寸相同，底座ⅲ-1两侧设有两个直线形固定槽口ⅲ-1-2，底座ⅲ-1通过固定槽口ⅲ-1-2与夹具体ⅰ-1进行固定连接。气缸安装孔ⅲ-1-1、固定槽口ⅲ-1-2、滑块支架安装孔ⅲ-1-3均关于底座纵向中心线对称。
图18-图19为滑块支架结构图。如图18-19所示，滑块支架ⅲ-2包括滑移平面ⅲ-2-1、螺纹孔ⅲ-2-2、滑动槽ⅲ-2-3、横梁ⅲ-2-4、导轨ⅲ-2-5。导轨ⅲ-2-5设置两条，位于横梁ⅲ-2-4两侧，导轨ⅲ-2-5起导向作用的同时又起到对横梁ⅲ-2-4的支撑作用，横梁ⅲ-2-4下表面为滑移平面ⅲ-2-1，两条导轨ⅲ-2-5底部分别设有一个螺纹孔ⅲ-2-2，滑块支架ⅲ-2通过螺纹孔ⅲ-2-2与底座ⅲ-1固定连接，滑块支架ⅲ-2内侧即两条导轨ⅲ-2-5的相对面上分别设有竖向设置的滑动槽ⅲ-2-3。在实际生产过程中，可将滑块支架ⅲ-2分为横梁ⅲ-2-4和导轨ⅲ-2-5两部分进行分别加工，之后可通过焊接、螺栓连接等方式固定连接在一起，在其他一些实施例中，所述横梁和导轨为一体式结构。
图20-图21为滑块结构图。如图20-21所示，所述滑块为楔形滑块，楔形滑块ⅲ-3包括滑台ⅲ-3-1、弹簧定位凸台ⅲ-3-2、斜面ⅲ-3-3、中心通孔ⅲ-3-4、阶梯面ⅲ-3-5。楔形滑块ⅲ-3中心处设有阶梯型的中心通孔ⅲ-3-4，中心通孔ⅲ-3-4内的阶梯面ⅲ-3-5靠近楔形滑块ⅲ-3的右侧面，楔形滑块ⅲ-3的两侧分别设有滑台ⅲ-3-1，楔形滑块ⅲ-3的上部设有斜面ⅲ-3-3，为使夹紧机构ⅲ在夹紧工件时楔形滑块ⅲ-3的滑移量适宜，斜面ⅲ-3-3与水平面的夹角α优选的设为3-5°，楔形滑块ⅲ-3底部还设有弹簧定位凸台ⅲ-3-2。
图22为推杆头结构图。如图22所示，推杆头ⅲ-4包括斜面ⅲ-4-1、螺纹孔ⅲ-4-2、摩擦面ⅲ-4-3、滑移平面ⅲ-4-4。推杆头ⅲ-4呈l形，其前端位置设有斜面ⅲ-4-1，斜面ⅲ-4-1需尽量光滑，其与水平面的夹角和楔形滑块ⅲ-3的斜面的夹角相同，推杆头ⅲ-4的右侧面上设有螺纹孔ⅲ-4-2，推杆头ⅲ-4通过螺纹孔ⅲ-4-2与夹紧驱动件ⅲ-7进行固定连接，推杆头ⅲ-4的上表面为滑移平面ⅲ-4-4，滑移平面ⅲ-4-4需尽量光滑，推杆头ⅲ-4内侧竖直面上还设有摩擦面ⅲ-4-3，摩擦面ⅲ-4-3具有设定的粗糙度。
所述顶推组件包括顶杆和辅助顶杆。
图23为顶杆结构图。如图23所示，顶杆ⅲ-5包括压块吸盘安装孔ⅲ-5-1、气孔ⅲ-5-2、盲孔ⅲ-5-3、阶梯面ⅲ-5-4、外圆面ⅲ-5-5。顶杆ⅲ-5为一阶梯轴，顶杆ⅲ-5左侧设有压块吸盘安装孔ⅲ-5-1，其内螺纹线的深度为孔深度的一半，外圆面ⅲ-5-5上设有气孔ⅲ-5-2，气孔ⅲ-5-2与压块吸盘安装孔ⅲ-5-1贯通，顶杆ⅲ-5右侧设有盲孔ⅲ-5-3，顶杆ⅲ-5右端面处还设有阶梯面ⅲ-5-4，外圆面ⅲ-5-5的直径与楔形的滑块ⅲ-3的中心通孔ⅲ-3-4的小径相同。
图24为辅助顶杆结构图。如图24所示，辅助顶杆ⅲ-6包括外圆面ⅲ-6-1、摩擦面ⅲ-6-2、阶梯面ⅲ-6-3。辅助顶杆ⅲ-6为一实心阶梯轴，辅助顶杆ⅲ-6外圆面ⅲ-6-1的直径与顶杆ⅲ-5的盲孔ⅲ-5-3直径相同，辅助顶杆ⅲ-6的右端面为摩擦面ⅲ-6-2，摩擦面ⅲ-6-2须具有一定的粗糙度，阶梯面ⅲ-6-3的位置靠近右端面。
如图25所示，所述夹紧驱动件ⅲ-7采用夹紧气缸，包括气缸推杆ⅲ-7-1、螺纹孔ⅲ-7-2、气孔ⅲ-7-3、气孔ⅲ-7-4、缸体ⅲ-7-5、螺纹ⅲ-7-6。气缸推杆ⅲ-7-1安装在缸体ⅲ-7-5内部，将缸体ⅲ-7-5分成两个腔室，通过气孔ⅲ-7-3和气孔ⅲ-7-4分别向两个腔室内分时通入气体，实现气缸推杆ⅲ-7-1的往复直线运动，在气缸推杆ⅲ-7-1的前端部设有螺纹ⅲ-7-6，用以与推杆头ⅲ-4连接，在缸体ⅲ-7-5底部设有螺纹孔ⅲ-7-2，用以与底座ⅲ-1连接。
所述夹紧件采用压块吸盘ⅲ-8，如图26所示，压块吸盘为拼接件，上半部分为硬质金属材料，下半部分为弹性橡胶材料，分别加工制造之后拼合在一起，可以理解的是，压块吸盘也可做成一体式结构。如图26所示，压块吸盘ⅲ-8包括气孔ⅲ-8-1、吸附腔ⅲ-8-2、螺纹ⅲ-8-3。压块吸盘ⅲ-8呈倒扣漏斗状，其底部为吸附腔ⅲ-8-2，压块吸盘ⅲ-8中心处设有贯通的气孔ⅲ-8-1，并连通吸附腔ⅲ-8-2，压块吸盘ⅲ-8上部即气孔ⅲ-8-1贯通的圆形凸台外圆面上设有螺纹ⅲ-8-3，压块吸盘ⅲ-8通过螺纹ⅲ-8-3与顶杆ⅲ-5连接。
图27-图28为夹紧机构的装配示意图。如图所示，滑块支架ⅲ-2安装在底座ⅲ-1左侧，其底部的螺纹孔ⅲ-2-2与滑块支架安装孔ⅲ-1-3相对应，通过螺钉对其固定连接，楔形滑块ⅲ-3安装在滑块支架ⅲ-2上，滑台ⅲ-3-1卡在滑动槽ⅲ-2-3内，滑台ⅲ-3-1和滑动槽ⅲ-2-3之间留有微小间隙，楔形滑块ⅲ-3的斜面ⅲ-3-3向右倾斜，顶杆ⅲ-5安装在楔形滑块ⅲ-3的中心通孔ⅲ-3-4内，其外圆面ⅲ-5-5与中心通孔ⅲ-3-4之间为间隙配合，阶梯面ⅲ-5-4一端朝向右侧，压块吸盘ⅲ-8通过螺纹ⅲ-8-3安装在顶杆ⅲ-5的吸盘安装孔ⅲ-5-1内，辅助顶杆ⅲ-6安装在顶杆ⅲ-5的盲孔ⅲ-5-3内，辅助顶杆ⅲ-6的外圆面ⅲ-6与盲孔ⅲ-5-3之间为间隙配合，夹紧驱动件ⅲ-7安装在底座ⅲ-1的右侧，其底部的螺纹孔ⅲ-7-2与气缸安装孔ⅲ-1-1相对应，通过螺钉对其固定连接，推杆头ⅲ-4安装在夹紧驱动件ⅲ-7端部的螺纹ⅲ-7-6上，并且其滑移平面ⅲ-4-4与滑块支架ⅲ-2的滑移平面ⅲ-2-1接触，斜面ⅲ-4-1与楔形滑块ⅲ-3的斜面ⅲ-3-3接触，摩擦面ⅲ-4-3与辅助顶杆ⅲ-6的摩擦面ⅲ-6-2接触，弹簧ⅲ-9安装在楔形滑块ⅲ-3和底座ⅲ-1之间的弹簧定位凸台ⅲ-3-2和弹簧定位凸台ⅲ-1-4上，弹簧ⅲ-10安装在顶杆ⅲ-5的外圆面ⅲ-5-5上，位于阶梯面ⅲ-5-4和楔形滑块ⅲ-3的阶梯面ⅲ-3-5之间，弹簧ⅲ-11安装在辅助顶杆ⅲ-6的外圆面ⅲ-6-1上，位于顶杆ⅲ-5的右端面和辅助顶杆ⅲ-6的阶梯面ⅲ-6-3之间，真空发生器与安装在顶杆ⅲ-5的气孔ⅲ-5-2内的气管接头ⅲ-12连接，并贯通至吸附腔ⅲ-8-2，外部气源分别与安装在夹紧驱动件ⅲ-7的气孔ⅲ-7-3和气孔ⅲ-7-4内的气管接头ⅲ-12连接，并贯通至夹紧驱动件ⅲ-7内的两个腔室。滑台ⅲ-3-1与滑动槽ⅲ-2-3之间、外圆面ⅲ-5-5与中心通孔ⅲ-3-4之间、外圆面ⅲ-6与盲孔ⅲ-5-3之间、斜面ⅲ-3-3与斜面ⅲ-4-1之间和滑移平面ⅲ-2-1与滑移平面ⅲ-4-4之间的间隙内需加注润滑油，使形成起润滑作用的润滑油膜。
夹紧机构利用摩擦力对工件的侧壁进行夹紧。如图29所示，对工件ⅴ进行夹紧时，气孔ⅲ-7-4进气，气缸推杆ⅲ-7-1进程，带动推杆头ⅲ-4左移，推杆头ⅲ-4推动辅助推杆ⅲ-6，弹簧ⅲ-11被压缩，将推力传递给推杆ⅲ-5，推杆ⅲ-5推动压块吸盘ⅲ-8与工件ⅴ侧壁接触，由于真空发生器的作用，吸附腔ⅲ-8-2内的气压降低，与大气压产生压差，压块吸盘ⅲ-8与工件ⅴ侧壁紧紧吸附在一起，推杆头ⅲ-4左移的同时，斜面ⅲ-4-1相对于斜面ⅲ-3-3滑动，促使楔形滑块ⅲ-3沿着滑动槽ⅲ-2-3向下移动，楔形滑块ⅲ-3带动顶杆ⅲ-5、辅助顶杆ⅲ-6、压块吸盘ⅲ-8产生向下的位移，压块吸盘ⅲ-8与工件ⅴ侧壁贴合之后，顶杆ⅲ-5停止左移，由于弹簧ⅲ-11的作用，推杆头ⅲ-4还可以继续左移小段距离，在斜面ⅲ-4-1和斜面ⅲ-3-3的作用下，压块吸盘ⅲ-8和工件ⅴ侧壁之间会产生微小错动，从而产生摩擦力，将工件ⅴ压紧在工作台上，加工完成后，真空发生器停止作用，同时气孔ⅲ-7-3进气，气缸推杆ⅲ-7-1回程，在弹簧ⅲ-9、弹簧ⅲ-10和弹簧ⅲ-11作用下，楔形滑块ⅲ-3、推杆ⅲ-5和辅助推杆ⅲ-6复位，压块吸盘ⅲ-8与工件ⅴ分离。利用气压差，可以用很小的推力产生很大的摩擦力，避免推力过大对工件及机构产生损害。
夹紧机构ⅲ对工件ⅴ侧壁进行夹紧时，将顶杆ⅲ-5和辅助顶杆ⅲ-6看作一个整体，弹簧ⅲ-10仅起到复位作用，弹力很小，可以忽略弹簧ⅲ-10对整体的影响，并忽略重力的影响，其受力关系如图30所示，在直线驱动件ⅲ-7的作用下，整体会受到一个向左的推力fn1，顶杆ⅲ-5带动压块吸盘ⅲ-8与工件侧壁接触后使整体受到一个反作用力fn2，直线驱动件ⅲ-7伸出的过程中，使楔形滑块ⅲ-3产生向下的位移，楔形滑块ⅲ-3会对顶杆ⅲ-5和辅助顶杆ⅲ-6整体施加向下的压力ft,在压力ft作用下顶杆ⅲ-5和辅助顶杆ⅲ-6整体也会产生位移，左右两端面分别会和接触面之间产生摩擦力f1、f2，若f1、f2大小不相等，会对顶杆ⅲ-5和辅助顶杆ⅲ-6整体产生一个作用力矩m。工件ⅴ侧壁受力关系如图31所示，压块吸盘ⅲ-8在顶杆ⅲ-5作用下与工件ⅴ侧壁贴合，受到向左的推力fn3，贴合之后，压块吸盘ⅲ-8的吸附腔ⅲ-8-2内气压减小，而外部气压大，压块吸盘ⅲ-8在压差力fp1的作用下进一步被压紧在工件ⅴ侧壁上，同时工件ⅴ侧壁也会给压块吸盘ⅲ-8一个等大的反作用力fp2，顶杆ⅲ-5和辅助顶杆ⅲ-6整体会带动压块吸盘ⅲ-8产生向下的位移，压块吸盘ⅲ-8对工件ⅴ侧壁产生向下的摩擦力ff。fn1、fn2、fn3分别为作用力与反作用力的关系，具有如下关系
fn1＝fn2＝fn3＝kx
k为弹簧ⅲ-11的弹性系数，x为弹簧ⅲ-11的被压缩量。
压块吸盘受到的压差力为均布力，假设吸附腔内气压为p1，大气压为p2，压块吸盘ⅲ-8受到的压差力大小为
fp1＝(p2-p1)·πr2
r为压块吸盘ⅲ-8与工件ⅴ侧壁接触面的半径。
在单组夹紧机构作用下，工件ⅴ受到摩擦力ff为
ff＝(fp1+fn3)·f＝[(p2-p1)·πr2+kx]·f
摩擦力ff与摩擦力f1等大反向，在对工件ⅴ夹紧过程中，难免会对顶杆ⅲ-5和辅助顶杆ⅲ-6整体产生作用力矩m,为尽量减小力矩m的作用，推杆头ⅲ-4的摩擦面ⅲ-4-3与辅助顶杆ⅲ-6的摩擦面ⅲ-6-2应具有较大的粗糙度以增大摩擦力。
图1为装夹装置整体示意图。如图1所示，夹紧机构ⅲ为模块化设计，安放在工件ⅴ侧边，大致按照工件ⅴ形状摆放，使得夹紧件作用于工件后，荷载方向与荷载作用点所在的工件位置的切向面垂直，组数可根据工件ⅴ形状及尺寸取合适数量，夹紧机构ⅲ由安装在夹具体ⅰ-1的t型槽ⅰ-1-2内然后穿过底座ⅲ-1的槽口ⅲ-1-2的t型螺栓进行固定连接。首先，水平驱动件ⅰ-3工作，带动夹具两侧的第一定位组件和第二定位组件对工件ⅴ进行定位，之后由夹紧机构ⅲ夹紧工件ⅴ，定位夹紧完成之后，机床对工件进行铣削加工。
实施例2：
如图32所示，本实施例公开了一种航空铝合金曲面形工件铣削加工系统，设置有实施例1所述的装夹装置，所述铣削加工装置包括机床床身，机床床身上安装有机床工作台，所述机床工作台安装有所述的工件承载台，所述工件承载台上方设置有刀具组件，所述刀具组件通过主轴与动力系统连接，动力系统能够带动刀具组件转动，所述动力系统安装在机床床身上，所述刀具组件包括刀柄和刀具，所述机床的主轴与机床的动力系统连接，刀柄与刀具固定，所述机床工作台、机床的主轴及动力系统均采用现有结构，在此不进行详细叙述。
所述铣削加工装置还包括气压回路系统ⅳ和监测装置ⅵ。
所述气压回路系统用于对气动马达、气缸及真空发生器进行供气，包括空气压缩机1，所述空气压缩机的出口通过管路与储气罐3连接，所述储气管的出口通过管路依次连接有调压阀5和节流阀6，节流阀的出口的管路分为三个支路，其中一个支路通过三位四通电磁阀ⅰ与气动马达连接，另一支路通过三位四通电磁阀ⅱ与多个并联设置的气缸连接，第三个支路通过三位四通电磁阀ⅲ与真空发生器9连接。
所述调压阀与节流阀之间的管路连接有溢流管，溢流管与压缩空气回收箱连通，所述溢流管上安装有溢流阀7。
其中各气动元件的运动通过控制电磁阀的相位实现。如图33所示，气动马达ⅰ-3-1通过三位四通电磁阀ⅰ控制，对工件进行夹紧时所有夹紧机构同时工作，将夹紧机构中所有的气缸并联在一起，通过三位四通电磁阀ⅱ控制，压块吸盘ⅲ-8和真空发生器9之间通过三位四通电磁阀ⅲ控制。所有电磁阀的导线接入机床控制中心，由加工程序控制电磁阀相位。初始时，三个电磁阀均处于中间相位，各气动元件和气源之间处于断开状态。将工件放于夹具上之后，电磁铁km1得电，三位四通电磁阀ⅰ位于右相位，气动马达ⅰ-3-1正转，定位机构ⅰ对工件ⅴ进行定位，定位结束后，由于工件对定位机构的反作用力，气动马达停止转动，三位四通电磁阀ⅰ一直处于右相位直至加工结束，在此过程中定位机构可以对工件施加一部分额外的夹紧力，保证夹紧可靠。定位完成，电磁铁km3得电，三位四通电磁阀ⅱ位于右相位，夹紧机构中所有的气缸进程，推动压块吸盘与工件侧壁接触，随后，电磁铁km6得电，电磁阀ⅲ位于左相位，压块吸盘、真空发生器和气源连通，受到气压差作用，压块吸盘和工件侧壁紧紧贴合在一起，利用压块洗盘和工件侧壁之间产生的摩擦力将工件压紧在夹具体上，完成夹紧动作。加工结束后，电磁铁km1失电，km2得电，三位四通电磁阀ⅰ位于左相位，气动马达反转，定位机构恢复初始状态后，电磁铁km2失电，三位四通电磁阀ⅰ恢复中间相位，然后电磁铁km4、km5得电，三位四通电磁阀ⅱ位于左相位，三位四通电磁阀ⅲ位于右相位，气缸回程，压块吸盘与工件侧壁分离，工件被放松后，电磁铁km4、km5失电，三位四通电磁阀ⅱ、ⅲ恢复中间相位。
机床主轴是机床设备中极为关键的部分,其能够稳定工作,直接影响着机床的加工精度和加工的可靠性。通过对机床主轴做好机械测试用以记录分析机床主轴运行过程中所产生的振动,振动内涵丰富其蕴含着丰富的信息。机床主轴运行的过程中如存在问题将会直接或是间接的通过机床主轴振动所显现出来。同样的，切削力的变化也可以通过主轴的振动反映出来。切削力的变化直接影响到工件的加工质量，切削力的测量不仅有利于研究切削机理、计算功率消耗、优化切削用量和刀具几何参数，更重要的是可以通过切削力的变化来监控切削过程，反映刀具磨损或破损、切削用量的合理性、机床故障、颤振等切削状态，以便及时控制切削过程，提高切削效率，降低零件废品率。所述监测装置ⅵ基于激光传感器对主轴进行振动量测量采集，将采集的数据传入机床控制中心，由控制中心进行数据处理，并分析是否需要对当前切削参数做出对应的调整。监测装置ⅵ对主轴的监测为非接触式。
监测装置ⅵ安装在主轴端部位置，如图34所示，监测装置ⅵ的外壳ⅵ-1与机床主轴的外壳连接，通过螺钉ⅵ-2固定。激光传感器的探测头ⅵ-3对刀柄ⅵ-4的振动量进行实时采集。激光测振基于多普勒原理测量物体的振动速度。多普勒原理是指：若波源或接收波的观察者相对于传播波的媒质而运动，那么观察者所测到的频率不仅取决于波源发出的振动频率而且还取决于波源或观察者的运动速度的大小和方向。所测频率与波源的频率之差称为多普勒频移。在振动方向与方向一致时多普频移fd＝v/λ，式中v为振动速度、λ为波长。实际测量中，由于光往返的原因fd＝2v/λ。激光传感器在测量时由光学部分将物体的振动转换为相应的多普勒频移,并由光检测器将此频移转换为电信号,再由电路部分作适当处理后送往多普勒信号处理器将多普勒频移信号变换为与振动速度相对应的电信号。
数控机床主轴一直在切削力作用下工作，切削力的模型一般采用经验预估模型，其刀具平面切向力的数学模型如下：
其中cf、αe、αf分别为切削力系数、切削宽度和每齿进给量，d、αp、z分别为刀具直径、切削削深度和铣刀齿数。刀具平面径向力模型为：
切削力作用下，机床主轴上的刀齿与工件接触时工件受径向力fr的作用，设主轴的瞬时转速为n，则其频率为z·(60/n)。将该径向力进行的傅里叶级数展开，可得:
其中p、ω、φ分别为幅值、激振频率、相位角。忽略高阶项影响，且初相位φ1为0，则该式可列为:
p(t)＝frcos(ωt+φ)
研究切削平面的单一振动时，可将该模型简化为单自由度系统，如定义x(t)为刀具与工件在切削平面的法向位移，该系统在简谐激振力的作用下的振动模型可简化为:
其中c和k分别为阻尼比和刚度系数，求解上式可得振动量与切削力的关系式：
监测装置的工作流程如图35所示，监测装置ⅵ测得主轴的振动量之后传入机床控制中心进行数据处理与转换，然后分为两路，一路和机床自身振动阈值对比，看当前工况下机床是否处于正常状态，出现异常会报警或由机床做出应急处理。
另一路根据振动与切削力的关系确定当前切削力的大小，和当前加工工件的切削力阈值进行对比，看切削力是否异常。若出现异常情况，将结果反馈给控制中心，对切削参数进行调节。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。