CN111890090A - 适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具 - Google Patents

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申运锋
杨生国
王洋
苏宏华
尚晓东
王平
鲍延华
单恺
何光文
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Nanjing Chenguang Group Co Ltd
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    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/02—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine for mounting on a work-table, tool-slide, or analogous part
    • B23Q3/06—Work-clamping means
    • B23Q3/08—Work-clamping means other than mechanically-actuated

Abstract

本发明公开了一种适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，该夹具包括底板、气缸座、滑动块、杠杆气缸、压板、气缸、斜面气缸垫块和中间气缸垫块，所述底板通过螺钉固定连接气缸座，气缸分别与气缸座以及两侧的斜面气缸垫块、中间气缸垫块连接；夹具尾部安装有用于固定装夹薄壁筒段工件的杠杆气缸，杠杆气缸与压板相连用于对工件的压紧，底部与滑块相连并通过螺钉一起固定于底板上。本发明提供的专用柔性夹具，能够根据所需支撑位置以及支撑力的大小调整气缸的升降与支撑力的大小，有效保证工件的夹紧状态、减小该类零件的加工变形以及装夹变形、提高产品的加工精度与质量，节约生产成本。

Description

适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具
技术领域
本发明涉及气动夹具领域，具体涉及到一种适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具。
背景技术
由于大型薄壁筒段零件具有尺寸大、质量大和壁薄等特征，往往材料去除量较大，以及壁厚一致性要求较高，在加工过程中伴随着应力释放，使得加工易变形、壁厚精度差、加工颤振等成为了一直困扰该类大型薄壁筒段零件的制造难题。
传统方法主要通过减少加工量，多次小量切削控制变形，减少颤振，加工效率低，周期长。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，能够有效控制大型薄壁筒段零件加工变形及装夹变形，节约成本、提高加工效率、保证了零件的加工质量，满足整个空间立体曲面结构的大型薄壁筒段零件的加工变形控制要求。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，包括底板、第一气缸座、滑动板、第二气缸座、杠杆气缸、第一斜面气缸垫块、压板、气缸、第二斜面气缸垫块、中间气缸垫块，其中滑动板、第二气缸座、杠杆气缸和压板构成夹紧组件；
所述第一气缸座设置在底板上，第一气缸座上方与气缸连接，气缸顶部设置有第一斜面气缸垫块、第二斜面气缸垫块、中间气缸垫块，其中第一斜面气缸垫块、第二斜面气缸垫块对称设置在中间气缸垫块两侧；
所述夹紧组件固定于底板一端尾部，滑动板固定于底板上，第二气缸座安装于滑动板通槽中，并与杠杆气缸相连，压板与杠杆气缸连接。
进一步的，所述底板中间为平面凸台，两侧为对称斜面。
进一步的，所述第一斜面气缸垫块和第二斜面气缸垫块底部开有倒圆角的方形槽，槽内开有螺纹孔，用于与气缸顶部相连接。
进一步的，所述底板安装滑动板处，开有4个U型槽，滑动板与底板通过螺栓连接。
进一步的，所述底板上排列安装有N列3行的气缸，N≥3。
进一步的，所述底板上中间一行的气缸顶部连接中间气缸垫块，另外两行的气缸顶部分别连接第一斜面气缸垫块、第二斜面气缸垫块。
进一步的，所述气缸和杠杆气缸通过电磁阀与外部控制系统电性连接。
进一步的，所述第一气缸座中间开有一螺纹孔，底板通过螺钉与第一气缸座相连接。
进一步的，所述第一气缸座与气缸的活塞杆底端相连接，所述第一斜面气缸垫块、中间气缸垫块和第二斜面气缸垫块通过螺钉与气缸的活塞杆顶端相连接。
进一步的，所述压板与杠杆气缸通过螺钉连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明提供一种适用于大型薄壁筒段零件加工变形的气动柔性夹具，通过底板、气缸座、滑动板、杠杆气缸、斜面气缸垫块、压板、气缸、斜面气缸垫块、中间气缸垫块、夹紧组件的相互配合使用，实现对大型薄壁筒段零件加工过程中的变形进行控制，提高该类零件的加工精度，节约了成本，提高了加工效率。
附图说明
图1为本发明的适用于大型薄壁筒段零件加工变形的气动柔性夹具轴测图。
图2为本发明适用于大型薄壁筒段零件加工变形的气动柔性夹具带有工件的左视图。
图3为本发明适用于大型薄壁筒段零件加工变形的气动柔性夹具带有工件的轴测图。
图4为本发明适用于大型薄壁筒段零件加工变形的气动柔性夹具带有工件的正视图。
附图标记说明：1.底板；2.第一气缸座；3.滑动板；4.第二气缸座；5.杠杆气缸；6.第一斜面气缸垫块；7.压板；8.气缸；9.第二斜面气缸垫块；10.中间气缸垫块。
具体实施方式
围绕大型薄壁筒段零件加工变形严重，壁厚均匀性差与精度难控制的问题，本发明提出一种大型薄壁筒段零件专用气动柔性夹具，在筒段零件外表面进行辅助支撑。工装压板采用浮动结构，可在一定范围内对压力进行稳定调整，压块的位置与方向可在一定范围内进行自动调整，并根据零件变形后的偏差量自动调整实际支撑位置，保证支撑块与零件接触有效可靠。
该工装一方面能够提高工艺系统的刚性，改善因原始悬臂式装夹带来的筒段零件挠曲变形，另一方面通过支撑待加工网格区域，有效减少加工过程中因刀具切削力带来的薄壁零件加工变形和震动引起的表面质量问题，为实现该类大型薄壁筒段零件的高效、精密加工技术提供工艺保障。
如图1、图2、图3和图4所示，本发明的一种适用于大型薄壁筒段零件加工变形的气动柔性夹具，包括底板1、第一气缸座2、滑动板3、第二气缸座4、杠杆气缸5、第一斜面气缸垫块6、压板7、气缸8、第二斜面气缸垫块9和中间气缸垫块10；其中滑动板3、第二气缸座4、杠杆气缸5和压板7构成夹紧组件。
所述底板1中间为平面凸台，用于安装中间气缸垫块10，凸台左右两侧为对称斜面，分别用于安装第一斜面气缸垫块6、第二斜面气缸垫块9。
所述底板1通过螺钉与第一气缸座2相连接，所述的第一气缸座2与气缸8的活塞杆底端相连接，所述的第一斜面气缸垫块6、中间气缸垫块10和第二斜面气缸垫块9通过螺钉与气缸8的活塞杆顶端相连接，用于使气缸8带动第一斜面气缸垫块6、中间气缸垫块10和第二斜面气缸垫块9上下运动；
所述夹紧组件中，滑动板3通过螺栓与底板1相连接，第二气缸座4安装于滑动板3通槽中，杠杆气缸5与第二气缸座4相连接，压板7与杠杆气缸5通过螺钉相连接，压板7依靠自身长度伸进薄壁零件内部，杠杆气缸5可以带动压板7对工件进行压紧，所述的夹紧组件设置在底板一端的尾部用于固定压紧薄壁筒段零件的尾端。
所述气缸8和杠杆气缸5通过电磁阀与外部控制系统电性连接，气缸8和杠杆气缸5通过电控系统对支撑力的大小以及位置进行控制，可根据薄壁零件本身在加工中的变形位置以及变形大小进行相应的调整。
所述的第一斜面气缸垫块6和第二斜面气缸垫块9底部开有倒圆角的方形槽，用于与气缸8顶部相连接。
所述底板1安装夹紧组件的滑动板3处，开有4个U型槽，方便滑动板3与底板1之间进行螺栓连接，以及调整整体夹紧组件的位置。可以根据零件尺寸要求，对压板7的压紧长度进行调节。
底板1上整齐排列安装有13列3行的气缸8，气缸8来作为筒段零件底部支撑，该排列顺序安排是由有限元仿真得到的，工件的实际加工变形位置以及变形量的大小来确定气缸8的位置以及气缸8所需提供的支撑力的大小。
所述夹具的一侧13个气缸顶部连接第一斜面气缸垫块6，另一侧13个气缸顶部连接第二斜面气缸垫块9，用于零件底部侧曲面支撑，13个中间气缸顶部连接中间气缸垫块10，用于正底部支撑。
每一个第一气缸座2中间均开有一个螺纹孔，用于气缸8与底板1直接的连接固定。
本发明的工作原理为：当开始工作时，将底板固定于加工中心上，首先，将薄壁筒段零件一端装夹与机床卡盘上，加工对象被初步固定；然后，在外部控制系统的控制下使得气缸向上方伸出，进而与工件外圆接触，至于哪些位置上的气缸需要工作以及每个位置上气缸需要提供多少支撑力，是事先通过有限元计算确定的，以此作为外部系统操控气缸的依据，给薄壁筒段零件施以支撑力；最后，通过外部控制系统操作杠杆气缸工作，让压板压紧筒段零件的另一端。至此，整个装夹的过程执行完毕。待加工完毕，在外部控制系统的控制下，让所有气缸进行复位，夹紧组件的压板同样复位。
上述仅为本发明的主要特征、工作原理和优点等，对于本领域的技术人员来说，本发明并不受上述实施例的限制，在不违背其基本原理的前提下，针对不同的实施例本发明可以进行灵活的更改和变化，这些更改和变化如在本发明的精神和范围之内，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，包括底板(1)、第一气缸座(2)、滑动板(3)、第二气缸座(4)、杠杆气缸(5)、第一斜面气缸垫块(6)、压板(7)、气缸(8)、第二斜面气缸垫块(9)、中间气缸垫块(10)，其中滑动板(3)、第二气缸座(4)、杠杆气缸(5)和压板(7)构成夹紧组件；
所述第一气缸座(2)设置在底板(1)上，第一气缸座(2)上方与气缸(8)连接，气缸(8)顶部设置有第一斜面气缸垫块(6)、第二斜面气缸垫块(9)、中间气缸垫块(10)，其中第一斜面气缸垫块(6)、第二斜面气缸垫块(9)对称设置在中间气缸垫块(10)两侧；
所述夹紧组件固定于底板(1)一端尾部，滑动板(3)固定于底板(1)上，第二气缸座(4)安装于滑动板(3)通槽中，并与杠杆气缸(5)相连，压板(7)与杠杆气缸(5)连接。
2.根据权利要求1所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述底板(1)中间为平面凸台，两侧为对称斜面。
3.根据权利要求1所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述第一斜面气缸垫块(6)和第二斜面气缸垫块(9)底部开有倒圆角的方形槽，槽内开有螺纹孔，用于与气缸顶部相连接。
4.根据权利要求1所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述底板(1)安装滑动板(3)处，开有4个U型槽，滑动板(3)与底板(1)通过螺栓连接。
5.根据权利要求1所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述底板(1)上排列安装有N列3行的气缸(8)。
6.根据权利要求5所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述底板(1)上中间一行的气缸(8)顶部连接中间气缸垫块(10)，另外两行的气缸(8)顶部分别连接第一斜面气缸垫块(6)、第二斜面气缸垫块(9)。
7.根据权利要求1所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述气缸(8)和杠杆气缸(5)通过电磁阀与外部控制系统电性连接。
8.根据权利要求1所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述第一气缸座(2)中间开有一螺纹孔，底板(1)通过螺钉与第一气缸座(2)相连接。
9.根据权利要求1所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述第一气缸座(2)与气缸(8)的活塞杆底端相连接，所述第一斜面气缸垫块(6)、中间气缸垫块(10)和第二斜面气缸垫块(9)通过螺钉与气缸(8)的活塞杆顶端相连接。
10.根据权利要求1所述的适用于大型薄壁筒段零件加工变形控制的气动柔性夹具，其特征在于，所述压板(7)与杠杆气缸(5)通过螺钉连接。
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