CN103481089A - 一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，由多个单体组成一个模块，单体的结构包括顶端带有球面凹槽的中空支撑体、吸盘、定位件、不完整球体、防脱盖、支柱、固定块、丝杆螺母、滚珠丝杆、支筒、轴承、联轴器、伺服电机、真空泵和气动开关；主要分为定位夹持系统、传动系统、支撑系统、气动系统四大部分，本发明具有结构简单、适用范围广、易于维护与保养、效率高、经济效益强、质量好等特点。

Description

一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置
技术领域：本发明涉及一种飞机蒙皮加工及装配夹持装置，特别是一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置。
背景技术：飞机蒙皮是保证飞机空气动力学的重要零件，它的加工精度对飞机的质量有重大影响。目前我们所见到的航空飞机蒙皮都是薄壁件结构，由钣金件或者复合材料薄壁板件经过铆接而成，这些构件曲面弧度不确定、结构尺寸大、形状复杂、铆接面比较多，所以蒙皮在生产装配过程中的装夹难度很大。根据这个特点，在生产装配进行铆接过程中，受吸附力和铆接力的影响非常容易产生变形，影响飞机质量。
通常飞机蒙皮柔性夹持系统价格昂贵，技术复杂。此外由于蒙皮的品种较多且生产批量较小，需要在生产一段时间后，根据不同的蒙皮型号改变夹具的定位形状，导致经济效益低下，这些问题都迫切的需要研究设计一种可精确定位、可重构夹具形态的柔性夹具来满足飞机蒙皮的生产要求，来适应不同的蒙皮件外形。
发明内容：针对上述现有技术的不足，本发明提供一种了结构简单、精确定位、、通用性强、可重构夹具形态的柔性夹具，适用于飞机不同部位蒙皮件的加工与装配。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，由多个单体组成一个模块，单体的结构包括顶端带有球面凹槽的中空支撑体（1）、吸盘（2）、定位件（3）、不完整球体(4)、防脱盖(5)、支柱(8)、固定块(9)、丝杆螺母（11）、滚珠丝杆（12）、支筒（13）、轴承（14）、联轴器（16）和伺服电机（17）。吸盘（2）固定在中空支撑体（1）顶端的球面凹槽内。吸盘（2）通过气动开关（24）与真空泵（22）连接。中空支撑体（1）固定在支柱(8)的上端。支柱(8)固定在丝杆螺母（11）上，滚珠丝杆（12）处于丝杆螺母（11）内。支柱（8）两侧设有滑道，与固定块（9）一同构成导轨副。滚珠丝杆（12）的前端顶在固定块（9）上，后端穿过轴承（14）、通过联轴器（16）与伺服电机（17）连接。丝杆螺母（11）与轴承（14）连接。通过支撑结构将多个单体固定在一起。
优选的，吸盘（2）的末端穿过定位件（3）、不完整球体(4)和防脱盖(5)，通过螺母(6)固定在中空支撑体（1）顶端的球面凹槽内。
优选的，中空支撑体（1）通过上法兰盘（7）与支柱(8)连接。
优选的，丝杆螺母（11）的上端设有法兰（10）。
优选的，丝杆螺母（11）通过后法兰盘（15）与轴承（14）连接。
优选的，所述的支撑结构包括上板盖（18）、下板盖（19）、钢条（20）和辅助连接件（21）。上板盖（18）和下板盖（19）通过钢条（20）连接。辅助连接件（21）固定在上板盖（18）的边缘。单体穿过上板盖（18）和下板盖（19）。
本发明的优点与积极效果为：
本发明很好地克服了现有技术中由于空间曲面薄壁件的结构尺寸大、形状复杂所带来的装夹难度大以及装夹变形的问题，解决了由于蒙皮的品种较多且生产批量较小，需要在生产一段时间后，需根据不同的蒙皮型号改变夹具的定位形状的生产实际困难，具体为：
1．柔性定位夹持机构，设计理念先进。本发明使用了先进的柔性定位夹持机构，对原有技术是个历史性突破；柔性定位夹持机构实现了一种能够根据工件曲面法矢量的变化而自动适应、定心的柔性定位夹持装置。
2．双模块结构，设计形式新颖。本发明采用了双模块结构，提供更强的柔性，完成更大型零件加工装配任务，提高了经济效益。
3．真空夹紧方式，更适用于现代飞机。本发明采用气动方式提供足够真空吸附力，安全可靠，适用范围广。
4．本发明保养维护容易，九个吸盘头独立工作，某一吸盘头出现故障时易于检测、维修，非常方便。
附图说明：
图1是本发明单体的结构示意图。
图2是单体吸盘处的放大图。
图3是气动结构示意图。
图4是本发明单模块结构示意图。
具体实施方式：
如图1-图3所示：一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，由九个单体组成一个模块，单体的结构包括顶端带有球面凹槽的中空支撑体1、吸盘2、定位件3、不完整球体4、防脱盖5、上法兰盘7、支柱8、固定块9、法兰10、丝杆螺母11、滚珠丝杆12、支筒13、轴承14、下法兰盘15、联轴器16和伺服电机17。吸盘2固定在中空支撑体1顶端的球面凹槽内。吸盘2通过气动开关24与真空泵22连接。中空支撑体1固定在支柱8的上端。支柱8固定在丝杆螺母11上，滚珠丝杆12处于丝杆螺母11内。支柱8两侧设有滑道，与固定块9一同构成导轨副。滚珠丝杆12的前端顶在固定块9上，后端穿过轴承14、通过联轴器16与伺服电机17连接。丝杆螺母11与轴承14连接。通过支撑结构将九个单体固定在一起。吸盘2的末端穿过定位件3、不完整球体4和防脱盖5，通过螺母6固定在中空支撑体1顶端的球面凹槽内。中空支撑体1通过上法兰盘7与支柱连接。丝杆螺母11的上端设有法兰10。丝杆螺母11通过后法兰盘15与轴承14连接。
如图4所示：所述的支撑结构包括上板盖18、下板盖19、钢条20和辅助连接件21。上板盖18和下板盖19通过钢条20连接。辅助连接件21固定在上板盖18的边缘。九个单体穿过上板盖18和下板盖19。
本发明的工作原理为：此柔性夹持工装主要由传动系统和气动系统组成。中空支撑体顶端设计成球面凹槽，下方与传动系统连接，可以将吸盘送到合适高度，上方与自定位球体形成球副连接结构，可以自由相对运动；不完整球体下部的螺纹吸管内部设有四个气道通向球体上表面，用于气动夹持，球体上部与定位零件和吸盘连接，带动吸盘和定位零件运动，来实现自适应定位夹持。其中传动系统主要由9个传动单体组成，传动单体如图1所示，伺服电机17产生的动力通过联轴器16传送给滚珠丝杠12，支柱8通过螺栓固定在滚珠丝杠螺母11上，并随滚珠丝杠螺母11上、下运动，实现将吸盘2送到应有的高度。为保证支柱组件只发生直线运动，该装置设有导轨副。支柱8两侧设有滑道，与固定块9一同构成导轨副，固定块9通过螺栓连接在支撑系统上。支柱8上端通过螺栓与上法兰盘7连接，上法兰盘7上端连接定位夹紧装置，支柱8下端连接在丝杠螺母11上；气动系统工作过程如下：通过真空泵22产生的真空气体输送到真空吸盘2，真空吸盘2与飞机蒙皮接触，由于外界的气压大于真空吸盘2内的气压，将蒙皮压紧吸附在真空吸盘2上。真空吸附子系统在工作时，真空泵产生有一定真空度的负压气体，负压气体连接真空吸盘2，使真空吸盘2产生吸附力，从而夹紧蒙皮，根据蒙皮的不同规格，对于不使用的真空吸盘可以用气路开关控制相应真空吸盘工作状态，实现了夹具形态的重构功能。通过传动系统和气动系统实现了装置自适应、自定位夹紧蒙皮的功能，有效解决了飞机蒙皮在加工和装配过程中装夹难的问题。

Claims (8)

1.一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，其特征在于：由多个单体组成一个模块，单体的结构包括顶端带有球面凹槽的中空支撑体（1）、吸盘（2）、定位件（3）、不完整球体(4)、防脱盖(5)、支柱(8)、固定块(9)、丝杆螺母（11）、滚珠丝杆（12）、支筒（13）、轴承（14）、联轴器（16）和伺服电机（17）；吸盘（2）固定在中空支撑体（1）顶端的球面凹槽内，中空支撑体（1）固定在支柱(8)的上端，支柱(8)固定在丝杆螺母（11）上，滚珠丝杆（12）处于丝杆螺母（11）内，支柱（8）两侧设有滑道，与固定块（9）一同构成导轨副，滚珠丝杆（12）的前端顶在固定块（9）上，后端穿过轴承（14）、通过联轴器（16）与伺服电机（17）连接，丝杆螺母（11）与轴承（14）连接，通过支撑结构将多个单体固定在一起。
2.如权利要求1所述的，一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，其特征在于：所述吸盘（2）的末端穿过定位件（3）、不完整球体(4)和防脱盖(5)，通过螺母(6)固定在中空支撑体（1）顶端的球面凹槽内。
3.如权利要求1所述的一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，其特征在于：中空支撑体（1）通过上法兰盘（7）与支柱(8)连接。
4.如权利要求1所述的一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，其特征在于：所述的单体为九个。
5.如权利要求1所述的一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，其特征在于：丝杆螺母（11）的上端设有法兰（10）。
6.如权利要求1所述的一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，其特征在于：丝杆螺母（11）通过后法兰盘（15）与轴承（14）连接。
7.如权利要求1所述的一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，其特征在于：所述的支撑结构包括上板盖（18）、下板盖（19）、钢条（20）和辅助连接件（21）；上板盖（18）和下板盖（19）通过钢条（20）连接，辅助连接件（21）固定在上板盖（18）的边缘，单体穿过上板盖（18）和下板盖（19）。
8.如权利要求1所述的一种空间曲面薄壁件柔性夹持装置，其特征在于：吸盘（2）通过气动开关（24）与真空泵（22）连接。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
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Application publication date: 20140101