CN104526418A - 智能通用真空装夹系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能通用真空装夹系统，适用于飞机框梁肋类单双面零件数控加工中的智能装夹，其特征是所述的系统包括通用真空装夹板、通用真空吸附顶撑和智能随动装夹体。其中通用真空装夹板安装在机床工作台上，真空吸附顶撑和/或随动装夹体安装在通用真空装夹板上。对于单面零件，直接将零件安放在真空装夹板上，通过定位销或定位板定位，在零件周围采用密封条密封，抽真空装夹；对于双面零件，在真空装夹板上安装真空吸附顶撑，将零件安放在真空吸附顶撑上，同样通过定位销或定位板定位，抽真空装夹；对于需要压板压紧的零件，将随动装夹体安装在真空装夹板上进行压紧装夹。本发明可实现飞机框梁肋各种形状零件的智能真空吸附装夹，避免了每一个零件都需要专用真空工装的情况，降低了产品的成本。

Description

智能通用真空装夹系统
技术领域
本发明涉及一种智能通用真空装夹系统，具体是涉及一种适用于飞机框梁肋类单双面零件数控加工中的智能装夹系统。
背景技术
由于飞机结构件具有尺寸大，零件结构复杂，加工精度要求高等特点，目前飞机结构件如框梁肋类零件在加工时，采用专用的真空夹具进行装夹。由于飞机结构件的多样性和复杂性，每一件飞机结构件都需要特定的专用真空夹具。如此以来，需要多种类型的真空夹具，延长了飞机制造的准备周期，降低了零件生产效率，同时也增加了产品成本。随着航空制造业的发展，迫切需要一种通用真空夹具以适应不同零件的智能装夹。
发明内容
本发明的目的是针对飞机结构件数控加工中传统真空夹具通用性差、增加生产准备时间和生产成本的问题，发明了一种适用于飞机框梁肋类单双面零件数控加工中的智能装夹系统。
本发明的技术方案是：
 一种智能通用真空装夹系统，其特征是它包括通用真空装夹板A和通用真空吸附顶撑B或智能随动装夹体C中的至少一个，其中通用真空装夹板A安装在机床工作台上；通用真空吸附顶撑B和/或智能随动装夹体C通过螺纹连接安装在通用真空装夹板上A上，整个通用装夹系统通过真空吸附或随动装夹体压紧实现对不同零件的智能装夹。
所述的通用真空吸附顶撑B包括：真空吸盘1、连接螺钉4、真空连接件5、导柱6、活塞杆8和压力管9，其中真空吸盘1、真空连接件5及导柱之间通过连接螺钉4连接成一体，真空连接件5的中心设有与真空吸盘1相贯通的第二真空腔3，第二真空腔3与真空连接件5上的第一抽真空气孔2相贯通，导柱6的下端连接有活塞体，活塞体位于压力管9中，在压力管9与导柱6之间形成第一压力气腔16，在活塞体下端设有导柱凹槽14并与压力管9底壁之间形成第二压力气腔13；活塞杆8安装在导柱6的中心孔中，活塞杆8的直径小于导柱中心孔的孔径，活塞杆8的下端连接有活塞杆凸面体10，活塞杆凸面体10位于所述的导柱凹槽14中，在导柱6上设有用于连通第一压力气腔16和第二压力气腔13的活塞通孔15，活塞通孔15与导柱中心孔相连通，导柱中心孔与导柱凹槽14相连通；在压力管9的下端设有第一真空腔11和与第一真空腔11相贯通的第二抽真空气孔12，第一抽真空气孔2和第二抽真空气孔12通过弹簧真空管17进行连接。
所述的通用真空装夹板A包括：定位板18和真空装夹板零件安装面24，定位板18通过定位板连接螺钉19安装在真空装夹板零件安装面24上，在真空装夹板零件安装面24通过侧面的真空装夹板安装槽20或正面的真空装夹板安装螺孔23与机床相连，用于对通用真空吸附顶撑B抽真空的抽真空通气孔22设置在与真空装夹板安装槽20相垂直的侧面上，在真空装夹板零件安装面24的正面设有安装真空吸附顶撑B和/或智能随动装夹体C的安装螺孔25，在安装螺孔的周围设有定位销孔26和定位销28，在安装螺孔25中安装有密封螺钉27和密封圈31，安装螺孔25的侧面通过真空通气槽29与抽真空通气孔22相连通，在相邻的安装螺孔25之间设有密封槽30；零件安放在真空装夹板零件安装面24上通过定位板18或者定位销28进行定位，零件安放后，在零件周围的密封槽30中使用密封条进行密封，对于未使用且影响密封性的安装螺孔25采用密封螺钉27和密封圈31进行密封；真空吸附顶撑/或智能随动装夹体通过安装螺孔25安装在通用真空装夹板上；抽真空通气孔22同纵向一排安装螺孔25相通。
本发明的有益效果是：
1、可实现飞机框梁肋各种形状零件的智能真空吸附装夹。
2、真空吸附顶撑和随动装夹体安装方便，易于操作。
3、通用性好，避免生产专用真空夹具，节约了生产成本，缩短了生产准备时间。
附图说明
图1为智能通用真空装夹系统示意图。
图中：A通用真空装夹板，B通用真空吸附顶撑，C智能随动装夹体。
图2为本发明所述的通用真空吸附顶撑的结构示意图（最小高度状态）。
图中：1为真空吸盘，2为第一抽真空气孔，3为第二真空腔，4为连接螺钉，5为真空连接件，6为导柱，7为密封圈，8为活塞杆，9为压力管，10为活塞杆凸面，11为第一真空腔，12为第二抽真空气孔，13为第二压力气腔，14为导柱凹槽，15为活塞通孔，16为第一压力气腔。
图3为本发明所述的弹簧真空管的结构示意图。
图中：17为弹簧真空管。
图4为本发明所述的通用真空吸附顶撑最大高度状态。
图5为图2中导柱6的结构示意图。
图6为图2中真空吸盘1真空连接件5的结构示意图。
图7为图2中真空连接件5的结构示意图。
图8为本发明所述的通用真空装夹板的结构示意图。
图中：18为定位板，19为定位板连接螺钉，20为真空装夹板安装槽，21为定位板连接螺孔，22为抽真空通气孔，23为真空装夹板安装螺孔，24为真空装夹板零件安装面。
图9为图8的局部放大图。
图中：25为安装螺孔，26为定位销孔，27为密封螺钉，28为定位销，29为真空通气槽，30为密封槽,31为密封圈。
具体实施方法
以下结合附图和实例来说明本发明的具体实施方法，本发明不限于该实施例。
如图1-9所示。
一种智能通用真空装夹系统，它包括通用真空装夹板A和通用真空吸附顶撑B或智能随动装夹体C中的至少一个，其中通用真空装夹板A安装在机床工作台上；通用真空吸附顶撑B和/或智能随动装夹体C通过螺纹连接安装在通用真空装夹板上A上，整个通用装夹系统通过真空吸附或随动装夹体压紧实现对不同零件的智能装夹，如图1所示。
其中：
通用真空吸附顶撑B如图2、3、4所示，图2为非使用状态最低位置示意图，图4为使用状态最高位置示意图。整个通用真空吸附顶撑B包括：真空吸盘1（图6）、连接螺钉4、真空连接件5（图7）、导柱6（图5）、活塞杆8和压力管9，其中真空吸盘1、真空连接件5及导柱之间通过连接螺钉4连接成一体，真空连接件5的中心设有与真空吸盘1相贯通的第二真空腔3，第二真空腔3与真空连接件5上的第一抽真空气孔2相贯通，导柱6的下端连接有活塞体，活塞体位于压力管9中，在压力管9与导柱6之间形成第一压力气腔16，在活塞体下端设有导柱凹槽14并与压力管9底壁之间形成第二压力气腔13；活塞杆8安装在导柱6的中心孔中，活塞杆8的直径小于导柱中心孔的孔径，活塞杆8的下端连接有活塞杆凸面体10，活塞杆凸面体10位于所述的导柱凹槽14中，在导柱6上设有用于连通第一压力气腔16和第二压力气腔13的活塞通孔15，活塞通孔15与导柱中心孔相连通，导柱中心孔与导柱凹槽14相连通；在压力管9的下端设有第一真空腔11和与第一真空腔11相贯通的第二抽真空气孔12，第一抽真空气孔2和第二抽真空气孔12通过弹簧真空管17进行连接；在通用真空吸附顶撑不受压力情况下，第一压力气腔16通过活塞通孔15与第二压力气腔13气体连通，从而保证两腔压力恒定，由于导柱6在第一压力气腔16中空气压力的受力面积小于在第二压力气腔13中空气压力的受力面积，在空气压力差的作用下，导柱6位于最高处，活塞杆8在自身重力的作用下位于最低处，此时通用真空吸附顶撑的高度为通用真空吸附顶撑的最大高度，在通用真空吸附顶撑受压力作用下，压缩导柱6至最低高度时，此时通用真空吸附顶撑的高度为通用真空吸附顶撑的最小高度，最小和最大高度之间为通用真空吸附顶撑的运动行程；安装零件时，由于零件重力的影响下，压缩导柱6向下运动。抽真空时，第二真空腔3通过第一抽真空气孔2、弹簧真空管17、第二抽真空气孔12、第一真空腔11被抽真空，活塞杆8在真空吸力的作用下向上运动，使得活塞杆凸面10同导柱凹槽14紧密贴合在一起，第一压力气腔16与第二压力气腔13之间的气体被隔离，导柱6的位置被锁死。
通用真空装夹板A如图8、9所示，它包括：定位板18和真空装夹板零件安装面24，定位板18通过定位板连接螺钉19安装在真空装夹板零件安装面24上，在真空装夹板零件安装面24通过侧面的真空装夹板安装槽20或正面的真空装夹板安装螺孔23与机床相连，用于对通用真空吸附顶撑B抽真空的抽真空通气孔22设置在与真空装夹板安装槽20相垂直的侧面上，如图8所示，在真空装夹板零件安装面24的正面设有安装真空吸附顶撑B和/或智能随动装夹体C的安装螺孔25，如图9所示，在安装螺孔的周围设有定位销孔26和定位销28，在安装螺孔25中安装有密封螺钉27和密封圈31，安装螺孔25的侧面通过真空通气槽29与抽真空通气孔22相连通，在相邻的安装螺孔25之间设有密封槽30；零件安放在真空装夹板零件安装面24上通过定位板18或者定位销28进行定位，零件安放后，在零件周围的密封槽30中使用密封条进行密封，对于未使用且影响密封性的安装螺孔25采用密封螺钉27和密封圈31进行密封；真空吸附顶撑/或智能随动装夹体通过安装螺孔25安装在通用真空装夹板上；抽真空通气孔22同纵向一排安装螺孔25相通。
本发明具有多种装夹方式。当零件为单面零件时，零件可以直接安放在真空装夹板零件安装面24上，进行密封处理后，通过抽真空通气孔22抽真空即可实现单面零件的真空吸附装夹；当零件为双面零件时，零件第一面加工后，翻面进行第二面加工时，由于零件第一面的槽特征存在高度不同的腹板面，直接安放在真空装夹板上无法真空吸附。此时需要先在真空装夹板上安装通用真空吸附顶撑，然后将双面零件安放在真空吸附顶撑上，在自身重力因素的影响下，不同高度的腹板面对通用真空吸附顶撑进行了不同程度的压缩，通过对真空吸盘1进行抽真空，实现对双面零件的真空吸附装夹；当真空吸附装夹力无法满足加工要求时，按照零件的形状，在安装螺孔25上安装随动装夹体可以实现零件的智能随动压板装夹。
本发明的装夹使用方法为：
步骤一、首先选择合适的安装方式，可通过真空装夹板安装螺孔23或者真空装夹板安装槽20将通用真空安装板安装在机床工作台上。
步骤二、根据零件类型，确定合适的装夹方案，对于单面零件，直接将零件安放在真空装夹板上，对于双面零件，需要在真空装夹板上安装通用真空吸附顶撑，此外根据实际需要确定是否需要使用智能随动装夹体进行安装；
步骤三、对于单面零件，使用定位板18或定位销28进行定位，并根据零件外形计算需要抽真空的安装螺孔25，此零件安放后，在零件周围的密封槽30中使用密封条进行密封，对于未使用且影响密封性的安装螺孔25采用密封螺钉27和密封圈31进行密封；对于双面零件，根据零件特征及外形计算通用真空吸附顶撑的数目和安装位置，以及通用真空吸附顶撑的行程高度，并将真空吸附顶撑安装在真空装夹板上；
步骤四、需要使用智能随动装夹体进行装夹的，根据零件外形计算智能随动装夹体装夹位置，并安装在真空装夹板上；
步骤五、将零件安放在真空装夹板或者通用真空吸附顶撑上，将未使用并影响密封性的安装螺孔采用密封圈和密封螺钉进行密封，对于单面零件，在零件周围的密封槽中使用密封条进行密封；
步骤六、通过抽真空通气孔将安装螺孔或通用真空吸附顶撑的真空吸盘抽真空，实现对零件的真空吸附装夹。
本发明未涉及部分如智能随动装夹体C的结构与工作原理等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种智能通用真空装夹系统，其特征是它包括通用真空装夹板（A）和通用真空吸附顶撑（B）或智能随动装夹体（C）中的至少一个，其中通用真空装夹板（A）安装在机床工作台上；通用真空吸附顶撑（B）和/或智能随动装夹体（C）通过螺纹连接安装在通用真空装夹板上（A）上，整个通用装夹系统通过真空吸附或随动装夹体压紧实现对不同零件的智能装夹。
2.根据权利要求1所述的智能通用真空装夹系统，其特征在于所述的通用真空吸附顶撑（B）包括：真空吸盘（1）、连接螺钉（4）、真空连接件（5）、导柱（6）、活塞杆（8）和压力管（9），其中真空吸盘（1）、真空连接件（5）及导柱之间通过连接螺钉（4）连接成一体，真空连接件（5）的中心设有与真空吸盘（1）相贯通的第二真空腔（3），第二真空腔（3）与真空连接件（5）上的第一抽真空气孔（2）相贯通，导柱（6）的下端连接有活塞体，活塞体位于压力管（9）中，在压力管（9）与导柱（6）之间形成第一压力气腔（16），在活塞体下端设有导柱凹槽（14）并与压力管（9）底壁之间形成第二压力气腔（13）；活塞杆（8）安装在导柱（6）的中心孔中，活塞杆（8）的直径小于导柱中心孔的孔径，活塞杆（8）的下端连接有活塞杆凸面体（10），活塞杆凸面体（10）位于所述的导柱凹槽（14）中，在导柱（6）上设有用于连通第一压力气腔（16）和第二压力气腔（13）的活塞通孔（15），活塞通孔（15）与导柱中心孔相连通，导柱中心孔与导柱凹槽（14）相连通；在压力管（9）的下端设有第一真空腔（11）和与第一真空腔（11）相贯通的第二抽真空气孔（12），第一抽真空气孔（2）和第二抽真空气孔（12）通过弹簧真空管（17）进行连接。
3.根据权利要求1所述的智能通用真空装夹系统，其特征在于所述的通用真空装夹板（A）包括：定位板（18)和真空装夹板零件安装面（24），定位板（18)通过定位板连接螺钉（19）安装在真空装夹板零件安装面（24）上，在真空装夹板零件安装面（24）通过侧面的真空装夹板安装槽（20）或正面的真空装夹板安装螺孔（23）与机床相连，用于对通用真空吸附顶撑（B）抽真空的抽真空通气孔（22）设置在与真空装夹板安装槽（20）相垂直的侧面上，在真空装夹板零件安装面（24）的正面设有安装真空吸附顶撑（B）和/或智能随动装夹体（C）的安装螺孔（25），在安装螺孔的周围设有定位销孔（26）和定位销（28），在安装螺孔（25）中安装有密封螺钉（27）和密封圈（31），安装螺孔（25）的侧面通过真空通气槽（29）与抽真空通气孔（22）相连通，在相邻的安装螺孔（25）之间设有密封槽（30）；零件安放在真空装夹板零件安装面（24）上通过定位板（18）或者定位销（28）进行定位，零件安放后，在零件周围的密封槽（30）中使用密封条进行密封，对于未使用且影响密封性的安装螺孔（25）采用密封螺钉（27）和密封圈（31）进行密封；真空吸附顶撑或智能随动装夹体通过安装螺孔（25）安装在通用真空装夹板上；抽真空通气孔（22）同纵向一排安装螺孔（25）相通。
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