一种集成装配力检测的柔性夹具的制作方法

本发明属于加工制造技术领域，具体涉及一种集成装配力检测的柔性夹具。

背景技术：

本发明中的一种集成装配力检测的柔性夹具用于一台高可靠性装配装置上，配合实现伺服机构大尺寸组件的自动化装配。

伺服机构大尺寸组件内部有多道密封结构，在压装过程中需要监测工件的装配力及工件其他方向的受力来判断工件的装配质量，密封圈是否损伤等；其次，大尺寸组件中有薄壁类轴孔零件，对夹紧力有较高要求。此外，大尺寸组件主要为孔轴类工件，但尺寸跨度较大，夹具需具备一定的通用性。

目前针对轴孔类零件的夹具常见为专用夹具，较通用有三爪卡盘加芯轴固定或套筒固定等形式，主要应用在机械加工上，能适应一定尺寸范围内的轴孔类工件的夹紧定位，但是无法测量及控制夹紧力；微小型和大尺寸轴孔类零件的夹具一般采用机械式夹钳或吸附式夹钳，适应性较强。

针对以上情况，本发明主要在两端夹具上布置了相应的力传感器，形成一种柔性装配力检测系统，实现装配过程中对多种工件受力状况的检测和夹紧力的控制。

技术实现要素：

本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一套可避免内部有密封结构的薄壁件装配损伤的柔性夹具。柔性夹具上布置了压力传感器测量装配过程中工件的装配力，从而间接对内部密封结构的装配情况进行监测，避免装配损伤工件内部的密封结构；此外，夹具上布置多维力传感器，测量薄壁工件夹紧点处的受力情况，并控制电动缸使夹紧力在合适范围，避免压伤薄壁件。

本发明的技术方案是：

一种集成装配力检测的柔性夹具，包括夹具a、夹具b、配套工装及安装底座；所述夹具a、夹具b设于底座上；所述配套工装与夹具a和夹具b配套使用。

所述夹具a包括电动缸、三维力传感器夹具上盖、支撑柱、夹具a底座及接触块；其中所述支撑柱分别与底座、上盖通过螺钉连接，电动缸与上盖螺钉连接；三维传感器一端通过螺纹安装在电动缸推杆端部，另一端安装接触块，夹紧工件时，驱动电动缸，通过电动缸推杆夹紧工件，夹紧力可以通过控制电流来控制。

所述夹具b包括上压板、支撑柱、夹具b底座、滚针导轨、安装底板、传感器安装座、压力传感器、导轨限位板、传感器碰块、锁紧座、球头螺栓、锁紧螺母、导轨组件、铰座组件及锁紧组件；v形块底座实现轴孔类装配件的轴线对中定位，支撑柱通过螺钉安装在底座上，支撑柱另一端与上压板一端通过铰座、长销轴连接，使上盖能够沿长销轴翻转；上压板另一端，锁紧座通过螺钉安装在支撑柱上，用短销轴在锁紧座上固定一个球头螺栓，球头螺栓可以绕短销轴旋转；螺栓上有锁紧螺母；夹紧工件时，将上压板翻转至与支撑柱端面贴合，将球头螺栓沿短销轴旋转至立起，拧紧锁紧螺母使上盖固定在立柱上，拧紧螺钉与工件接触的一端上安装接触块，避免拧紧螺钉损伤工件表面；夹具b底座下安装了一组滚针式导轨，固定导轨部分通过螺钉安装在安装底板上，导轨限位板安装在固定导轨一端给夹具滑动限位；传感器安装座通过螺钉固定在底板一端上，压力传感器一端通过螺钉固定在传感器安装座上；传感器碰块通过螺钉安装在夹具底座一端上，当夹具沿导轨滑动时，传感器碰块与力传感器产生接触碰撞，从而测得装配力。

所述配套工装包括定位座、端盖、螺钉、心轴及工件直接配合的工装；其中定位座直接装夹在夹具上，心轴通过端面定位和端盖、螺钉固定安装在定位座上，心轴工装直接与长活塞杆内孔连接，从而实现长活塞杆的定位；针对不同工件，心轴进行不同设计以实现装配需求。

本发明的有益效果是：

(1)本发明中两个夹具配套使用，都采用传统的v形块底座，可实现轴孔类工件的轴线对中定位，适用于多种伺服机构大尺寸组件的定位，具有一定通用性。

(2)本发明中一个夹具通过驱动电动缸实现工件的夹紧，夹紧力量化可控，适用于装夹薄壁件；另一个夹具通过螺钉拧紧，螺钉与工件接触端装有聚四氟乙烯垫块，可避免损伤工件。

(3)本发明中为避免损坏薄壁件，在压头与电动缸推杆间装有压力传感器，该传感器用来监测工件的夹紧力；对相应工件设定额定的夹紧力值，则通过电动缸可实现自动夹紧功能。

(4)本发明中夹具配套工装，主要包括工装定位座、心轴等零件，以实现径向尺寸较小工件的定位，如活塞杆等。

(5)本发明中布置了一维压力传感器，一维传感器布置在一端夹具v形块底座轴线方向，便于工件装配力准确传递到传感器上，从而能实时监测到工件装配过程中轴向(y方向)受力情况。

(6)在夹具夹紧压头处，布置三维力传感器，与工件夹紧点接触，采用直接的方式来测工件接触点三个方向的力，根据测量结果来判断工件的状态，针对薄壁类零件采用电机控制夹紧力，防止零件发生变形。

附图说明

图1为本发明夹具布局示意图。

图2为本发明夹具1结构示意图。

图3为本发明夹具2结构示意图。

图4为本发明配套工装示意图。

图5为本发明夹具2配套工装使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：

一种集成装配力检测的柔性夹具，包括夹具a1、夹具b2、配套工装3及安装底座；所述夹具a1、夹具b2设于底座上；所述配套工装3与夹具a1和夹具b2配套使用。

所述夹具a1包括电动缸1.1、三维力传感器1.2夹具上盖1.3、支撑柱1.4、夹具a底座1.5及接触块1.6；其中所述支撑柱分别与底座1.5、上盖1.3通过螺钉连接，电动缸1.1与上盖1.3螺钉连接；三维传感器1.2一端通过螺纹安装在电动缸推杆端部，另一端安装接触块1.6，夹紧工件时，驱动电动缸，通过电动缸推杆夹紧工件，夹紧力可以通过控制电流来控制。

所述夹具b2包括上压板2.1、支撑柱2.2、夹具b底座2.3、滚针导轨2.4、安装底板2.5、传感器安装座2.6、压力传感器2.7、导轨限位板2.8、传感器碰块2.9、锁紧座2.10、球头螺栓2.11、锁紧螺母2.12、导轨组件、铰座组件及锁紧组件；v形块底座2.3实现轴孔类装配件的轴线对中定位，支撑柱2.2通过螺钉安装在底座2.3上，支撑柱2.2另一端与上压板2.1一端通过铰座2.14、长销轴2.15连接，使上盖能够沿长销轴2.15翻转；上压板2.1另一端，锁紧座2.10通过螺钉安装在支撑柱上，用短销轴2.13在锁紧座上固定一个球头螺栓2.11，球头螺栓2.11可以绕短销轴2.13旋转；螺栓2.13上有锁紧螺母2.12；夹紧工件时，将上压板2.1翻转至与支撑柱2.2端面贴合，将球头螺栓2.11沿短销轴2.13旋转至立起，拧紧锁紧螺母2.12使上盖固定在立柱上，拧紧螺钉与工件接触的一端上安装接触块，避免拧紧螺钉损伤工件表面；夹具b底座2.3下安装了一组滚针式导轨2.4，固定导轨部分通过螺钉安装在安装底板2.5上，导轨限位板2.8安装在固定导轨一端给夹具滑动限位；传感器安装座2.6通过螺钉固定在底板2.5一端上，压力传感器2.7一端通过螺钉固定在传感器安装座2.6上；传感器碰块2.9通过螺钉安装在夹具底座2.3一端上，当夹具沿导轨滑动时，传感器碰块2.9与力传感器2.7产生接触碰撞，从而测得装配力。

所述配套工装3包括定位座3.1、端盖3.2、螺钉3.3、心轴3.4及工件直接配合的工装；其中定位座3.1直接装夹在夹具上，心轴3.4通过端面定位和端盖3.2、螺钉3.3固定安装在定位座3.1上，心轴工装直接与长活塞杆内孔连接，从而实现长活塞杆的定位；针对不同工件，心轴3.4进行不同设计以实现装配需求。

实施例

本发明中的集成装配力检测的柔性夹具，包括两个夹具和配套工装。

夹具1由v形块底座1.5、支撑柱1.4、上盖1.3、三维力传感器1.2、电动缸1.1等组成；支撑柱分别与底座1.5、上盖1.3通过螺钉连接，电动缸1.1与上盖1.3螺钉连接；三维传感器1.2一端通过螺纹安装在电动缸推杆端部，另一端安装聚四氟乙烯接触块1.6，避免夹紧工件时损伤工件表面；夹紧工件时，驱动电动缸，通过电动缸推杆夹紧工件，夹紧力可以通过控制电流来控制。

夹具2由上压板2.1、支撑柱2.2、v形块底座2.3、导轨组件、铰座组件、锁紧组件等组成；v形块底座2.3实现轴孔类装配件的轴线对中定位，支撑柱2.2通过螺钉安装在底座2.3上，支撑柱2.2另一端与上压板2.1一端通过铰座2.14、长销轴2.15连接，使上盖能够沿长销轴2.15翻转；上压板2.1另一端，锁紧座2.10通过螺钉安装在支撑柱上，用短销轴2.13在锁紧座上固定一个球头螺栓2.11，球头螺栓2.11可以绕短销轴2.13旋转；螺栓2.13上有锁紧螺母2.12；夹紧工件时，将上压板2.1翻转至与支撑柱2.2端面贴合，将球头螺栓2.11沿短销轴2.13旋转至立起，拧紧锁紧螺母2.12使上盖固定在立柱上，再拧紧拧紧螺钉夹紧工件，拧紧螺钉与工件接触的一端上安装聚四氟乙烯接触块，避免拧紧螺钉损伤工件表面；在此基础上，要集成装配力检测功能，在夹具底座2.3下安装了一组滚针式导轨2.4，固定导轨部分通过螺钉安装在安装底板2.5上，导轨限位板2.8安装在固定导轨一端给夹具滑动限位；传感器安装座2.6通过螺钉固定在底板2.5一端上，压力传感器2.7一端通过螺钉固定在传感器安装座2.6上；传感器碰块2.9通过螺钉安装在夹具底座2.3一端上，当夹具沿导轨滑动时，传感器碰块2.9与力传感器2.7产生接触碰撞，从而测得装配力。

配套工装主要包括定位座3.1、端盖3.2、螺钉3.3和与工件直接配合的工装，本发明以一个心轴3.4为例说明。定位座3.1直接装夹在夹具上，心轴3.4通过端面定位和端盖3.2、螺钉3.3固定安装在定位座3.1上，心轴工装直接与长活塞杆内孔连接，从而实现长活塞杆的定位。针对不同工件，3.4进行不同设计以实现装配需求。

本发明中夹具配套工装使用，可适用于配合面直径在50～220mm的轴孔类工件的定位夹紧，一端夹具采用电动缸夹紧工件，可自动控制夹紧力，防止零件发生变形。

本发明中一维力传感器的布置使用，量化了伺服机构大尺寸组件装配中的关键指标“装配力”。

本发明中三维力传感器的布置和使用是一种探索创新，直接测量工件夹紧点处的受力情况。