CN105522420B - 一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具，包括底座框、边缘定位支撑装置、万向支撑器、支撑器托架和多种形式的支撑件。边缘定位支撑装置设置在基座框导轨上，对零件边缘起定位支撑作用；支撑器托架设置在基座框中，用于万向支撑器的安装和位置调整；万向支撑器的角度和高度可调，能适应零件复杂曲面的支撑；支撑件形式多样，设置在万向支撑器上，与零件曲面接触，对零件起定位支撑作用。本发明适用于零件复杂曲面的定位装夹，能替代专用夹具和特殊工装，对曲面复杂、刚性差的零件具有良好的适应性，从而避免生产过程中的专用夹具设计和制作。本发明具有较高的柔性和可操作性，并且结构简单、成本低廉。

Description

一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具
技术领域
本发明涉及汽车内饰件加工领域，具体涉及一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具。
背景技术
汽车内饰件是汽车的重要组成部分，不同车型的内饰件往往在外形结构存在很大差异。随着新车型的推出，以及更新换代的不断加快，汽车内饰件的生产正往多品种、小批量的方向发展。
由于汽车仪表台等内饰类零件壁厚较薄、曲面复杂、结构尺寸大、刚性差，机械加工时极易变形，因此需要制作对应的工装夹具。但在多品种、小批量的生产情况下，夹具成本较高。实现汽车内饰件的柔性装夹是解决该问题的关键，但柔性装夹方法在汽车内饰件加工领域尚未得到解决和应用。
目前，大尺寸薄壁件的柔性夹具主要基于曲面多点成形技术，采用阵列式支撑结构实现对零件曲面的定位和支撑。例如中国专利 201310100659.X公开的一种薄壁大部件柔性夹具以及西班牙M.TORRES公司的TORRESTOOL柔性夹具系统。两者通过多台电机调节阵列式的支撑杆的水平位置和高度参数，配合可在任意方向上倾斜的真空吸盘，实现零件的曲面定位和柔性装夹。但这两种方式均不适用于汽车仪表台等内饰件的装夹。首先，这种阵列式支撑杆只能调节水平位置和高度参数，无法调节支撑杆的角度，无法适应汽车仪表台等内饰件过于复杂的曲面；其次，汽车仪表台等内饰件表面较为粗糙，且曲率变化很大，不利于吸盘的吸附。此外，这种柔性夹具需要多台控制电机，控制难度大，造价昂贵。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具，解决了零件复杂曲面不易定位装夹的问题。
本发明的技术方案为：一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具，包括基座框、边缘定位支撑装置、支撑器托架、万向支撑器和支撑件；基座框顶部设有第一滑轨，内壁设有第二滑轨，边缘定位支撑装置设置在基座框的第一滑轨上，对零件边缘起定位支撑作用；支撑器托架设置在基座框的第二滑轨上，万向支撑器设置在支撑器托架上，支撑件设置在万向支撑器顶部，对不同零件的曲面进行定位和支撑。
所述边缘定位支撑装置包括滑块、水平滑轨、导向柱、套筒和夹持件，滑块底部设置在第一滑轨上，沿第一滑轨滑动，并通过螺钉定位；水平滑轨设置在滑块顶部，与第一滑轨异面垂直，并通过螺钉定位；导向柱固连在水平滑轨的顶部，套筒套在导向柱上，沿导向柱滑动和转动，并通过螺钉定位；套筒顶部设有夹持件，用于夹持零件边缘。
所述万向支撑器包括顶杆、球形套筒、锁紧机构和固定框，锁紧机构设置在固定框内，固定框和锁紧机构之间设有球形套筒，顶杆穿过球形套筒，且与球形套筒螺纹连接，支撑件设置在顶杆顶部，固定框固定在支撑器托架上。
所述锁紧机构包括压块和凸轮，球形套筒位于压块和固定框之间，压块一侧卡住球形套筒，另一侧设有凸轮。
所述支撑件采用球面、弧面或平面。
与现有技术相比，本发明的优点是：（1）万向支撑器的角度任意可调，适应于汽车仪表台等内饰件十分复杂的曲面；（2）基座框能适应结构尺寸相差较大的不同零件，大大提高了夹具的柔性；（3）结构简单，可操作性强，造价低。
附图说明
图1为本发明的适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具的整体结构示意图。
图2为本发明的基座框结构示意图。
图3为本发明的边缘定位支撑装置结构示意图。
图4为本发明的支撑器托架结构示意图。
图5为本发明的万向支撑器与支撑器托架局部放大图。
图6为本发明的万向支撑器内部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明专利作进一步描述。
结合图1~图6，一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具，包括基座框1、边缘定位支撑装置2、支撑器托架3、万向支撑器4和支撑件5；基座框1顶部设有第一滑轨1-1，内壁设有第二滑轨1-2，边缘定位支撑装置2设置在基座框1的第一滑轨1-1上，对零件边缘起定位支撑作用；支撑器托架3设置在基座框1的第二滑轨1-2上，万向支撑器4设置在支撑器托架3上，支撑件5设置在万向支撑器4顶部，对不同零件的曲面进行定位和支撑。
所述边缘定位支撑装置2包括滑块2-1、水平滑轨2-2、导向柱2-3、套筒2-4和夹持件2-5，滑块2-1底部设置在第一滑轨1-1上，沿第一滑轨1-1滑动，并通过螺钉定位；水平滑轨2-2设置在滑块2-1顶部，与第一滑轨1-1异面垂直，并通过螺钉定位；导向柱2-3固连在水平滑轨2-2的顶部，套筒2-4套在导向柱2-3上，沿导向柱2-3滑动和转动，并通过螺钉定位；套筒2-4顶部设有夹持件2-5，用于夹持零件边缘。
所述万向支撑器4包括顶杆4-1、球形套筒4-2、锁紧机构和固定框4-3，锁紧机构设置在固定框4-3内，固定框4-3和锁紧机构之间设有球形套筒4-2，顶杆4-1穿过球形套筒4-2，且与球形套筒4-2螺纹连接，支撑件5设置在顶杆4-1顶部，固定框4-3固定在支撑器托架3上。
所述锁紧机构包括压块4-4和凸轮4-5，球形套筒4-2位于压块4-4和固定框4-3之间，压块4-4一侧卡住球形套筒4-2，另一侧设有凸轮4-5。
所述支撑件5采用球面、弧面或平面。在弧面和平面上设有螺纹孔，在零件开孔处或者被切割处，配合螺钉固定零件；在无开孔且要完整保留的零件曲面处，弧面和平面形支撑件配合磁性压块固定零件。
所述基座框1采用拼接结构，通过增减长度块1-3和宽度块1-4的数量实现长度和宽度尺寸的调整，以适应于不同结构尺寸零件的装夹。
所述支撑器托架3采用拼接结构，通过增减拼接块3-1，实现长度尺寸的调整。
实施例1
本发明中边缘支撑定位装置和万向支撑器的个数，以及基座框和托架拼接块的个数，根据零件的尺寸大小改变。本实施例中的柔性夹具，如图1所示，是一个含有六个边缘支撑定位装置和八个万向支撑器构成的柔性夹具，用来说明本发明的技术方案。
具体实施过程如下：
结合图2，基座框1采用拼接结构，通过增减长度块1-3和宽度块1-4的数量实现长度和宽度尺寸的调整。根据零件尺寸的大小，确定基座框1的长度块1-3和宽度块1-4个数，完成基座框的拼接。
边缘支撑装置2如图3所示，包括滑块2-1、水平滑轨2-2、导向柱2-3、套筒2-4和夹持件2-5。水平滑轨2-2设置在滑块2-1顶部，与第一滑轨1-1异面垂直；导向柱2-3固连在水平滑轨2-2的顶部，套筒2-4套在导向柱2-3上，沿导向柱2-3滑动和转动；套筒2-4顶部设有夹持件2-5，用于夹持零件边缘。根据零件边缘的结构特点，选择恰当个数的边缘支撑装置2；将滑块2-1安装在基座框1顶部第一滑轨1-1上，然后调节位置并用螺钉2-6固定；调节水平滑轨2-2和滑块2-1的相对位置并用螺钉2-7固定；调整套筒2-4与导向柱2-3的相对位置并固定，完成夹紧件2-5的位置调整；然后用加紧件2-5夹紧零件边缘。
支撑器托架3采用拼接结构，通过增减拼接块3-1，实现长度尺寸的调整。两端设有螺纹孔3-2，中间设有通孔3-3。根据基座框的宽度尺寸确定拼接块3-1的个数，完成拼接。然后将支撑器托架3安装在基座框1的第二滑轨1-2上，调整好位置，将螺钉3-4拧入螺纹孔3-2并拧紧，固定住支撑器托架3如图5所示。
支撑件5采用球面、弧面或平面，在弧面和平面上设有螺纹孔。在零件开孔处或被切割处，配合螺钉固定零件。在无开孔且要完整保留的零件曲面处，弧面和平面形支撑件配合磁性压块固定零件。根据零件的曲面特征，选择恰当的支撑件5，安装在对应的万向支撑器4上。
如图5所示，根据零件曲面特征，将安装万向支撑器4安装在支撑器托架3的恰当位置，并通过托架通孔3-3固结。如图6所示，万向支撑器4包括顶杆4-1、球形套筒4-2、锁紧机构和固定框4-3，锁紧机构设置在固定框4-3内，固定框4-3和锁紧机构之间设有球形套筒4-2，顶杆4-1穿过球形套筒4-2，且与球形套筒4-2螺纹连接，支撑件5设置在顶杆4-1顶部，固定框4-3固定在支撑器托架3上。锁紧机构包括压块4-4和凸轮4-5，球形套筒4-2位于压块4-4和固定框4-3之间，压块4-4一侧卡住球形套筒4-2，另一侧设有凸轮4-5。根据零件的曲面特征，在安装支撑器托架3的恰当位置安装万向支撑器4；通过球形套筒4-2，调整顶杆4-1的角度，通过螺纹连接调整顶杆4-1的高度，完成对零件曲面的定位支撑。

Claims (4)

1.一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具，其特征在于：包括基座框（1）、边缘定位支撑装置（2）、支撑器托架（3）、万向支撑器（4）和支撑件（5）；基座框（1）顶部设有第一滑轨（1-1），内壁设有第二滑轨（1-2），边缘定位支撑装置（2）设置在基座框（1）的第一滑轨（1-1）上，对零件边缘起定位支撑作用；支撑器托架（3）设置在基座框（1）的第二滑轨（1-2）上，万向支撑器（4）设置在支撑器托架（3）上，支撑件（5）设置在万向支撑器（4）顶部，对不同零件的曲面进行定位和支撑；
所述万向支撑器（4）包括顶杆（4-1）、球形套筒（4-2）、锁紧机构和固定框（4-3），锁紧机构设置在固定框（4-3）内，固定框（4-3）和锁紧机构之间设有球形套筒（4-2），顶杆（4-1）穿过球形套筒（4-2），且与球形套筒（4-2）螺纹连接，支撑件（5）设置在顶杆（4-1）顶部，固定框（4-3）固定在支撑器托架（3）上。
2.根据权利要求1所述的适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具，其特征在于：所述边缘定位支撑装置（2）包括滑块（2-1）、水平滑轨（2-2）、导向柱（2-3）、套筒（2-4）和夹持件（2-5），滑块（2-1）底部设置在第一滑轨（1-1）上，沿第一滑轨（1-1）滑动，并通过螺钉定位；水平滑轨（2-2）设置在滑块（2-1）顶部，与第一滑轨（1-1）异面垂直，并通过螺钉定位；导向柱（2-3）固连在水平滑轨（2-2）的顶部，套筒（2-4）套在导向柱（2-3）上，沿导向柱（2-3）滑动和转动，并通过螺钉定位；套筒（2-4）顶部设有夹持件（2-5），用于夹持零件边缘。
3.根据权利要求1所述的适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具，其特征在于：所述锁紧机构包括压块（4-4）和凸轮（4-5），球形套筒（4-2）位于压块（4-4）和固定框（4-3）之间，压块（4-4）一侧卡住球形套筒（4-2），另一侧设有凸轮（4-5）。
4.根据权利要求1所述的适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具，其特征在于：所述支撑件（5）采用球面、弧面或平面。
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