CN112475971B - 一种在位加工的装夹装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种在位加工的装夹装置，装夹装置包括：承载架以及两个支撑架，承载架用于装载机加工设备；两个支撑架分别与承载架的两侧可转动地连接；每个支撑架上均设有至少一个第一吸盘机构，多个第一吸盘机构用于吸附于待加工工件表面。第一吸盘机构包括定位件和吸盘主体，二者组合实现了在位加工装夹装置的定位和夹紧功能。在定位大曲率曲面的待加工工件时，可通过支撑架的角度调节和第一吸盘中定位件的组合，完成定位；通过第一吸盘机构和第二吸盘机构中的吸盘吸力完成夹紧，实现可靠装夹，从而降低装夹误差，提高加工质量。

Description

一种在位加工的装夹装置

技术领域

本发明涉及机加工技术领域，具体而言，涉及一种在位加工的装夹装置。

背景技术

大型飞机、高速列车、导弹及风机等高端装备是制造水平和综合实力的集中体现，大曲率曲面在高端装备造型中逐渐增多，制造业的快速发展使得很多工业产品以大曲率曲面形式造型。随着大曲率曲面需求的增加，在大曲率表面工件的检测和加工装备等方面受到人们的广泛关注。

经发明人研究发现，现有的用于加工大曲率曲面工件的设备存在如下缺点：

由于大曲率表面形状复杂，现有的装夹装置装夹误差大，大曲率曲面工件加工质量难保证。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在位加工的装夹装置，其能够提高机加工设备与待加工工件的定位准确性，从而提高大曲率表面的加工质量。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明提供一种在位加工的装夹装置，包括：

承载架，承载架用于装载机加工设备；

以及两个支撑架，两个支撑架分别与承载架的两侧可转动地连接；每个支撑架上均设有至少一个第一吸盘机构，多个第一吸盘机构用于吸附于待加工工件表面。

在可选的实施方式中，第一吸盘机构包括基件、安装件和第一吸盘主体，安装件与基件可滑动地连接，第一吸盘主体与安装件连接，安装件用于调节第一吸盘主体相对于基件的高度；

基件与支撑架连接。

在可选的实施方式中，第一吸盘主体设有第一连接部，安装件设有第二连接部，第一连接部和第二连接部连接，且第一连接部和第二连接部为相互配合的球铰结构。

在可选的实施方式中，第一吸盘机构还包括第一弹性件和第一锁紧螺母；安装件包括主杆和限位凸起，限位凸起与主杆连接，且限位凸起沿垂直于主杆的延伸方向凸出主杆的外周面；第一锁紧螺母与主杆螺接，基件位于第一锁紧螺母与第一吸盘主体之间；第一弹性件套设于主杆外，第一弹性件被夹持于限位凸起和基件之间，第一弹性件用于使第一吸盘主体产生远离基件的运动趋势。

在可选的实施方式中，基件包括三个安装臂，三个安装臂的一端汇集，三个安装臂的另一端沿不同的方向延伸；

安装件以及第一吸盘主体的数量均为三个，三个安装件分别与三个安装臂可滑动地连接，三个第一吸盘主体分别与三个安装件连接。

在可选的实施方式中，第一吸盘机构还包括定位杆和定位板，定位板设有用于与待加工工件贴合的定位曲面，定位杆与定位板连接，定位杆贯穿三个安装臂的汇集位置且与支撑架可滑动地连接。

在可选的实施方式中，定位板与定位杆通过球铰结构连接。

在可选的实施方式中，装夹装置还包括角度调节机构，角度调节机构同时连接于承载架和支撑架，用于调节支撑架相对于承载架的角度。

在可选的实施方式中，角度调节机构包括连接架、连接头、调节杆和锁紧螺钉，连接架与连接头可转动地连接，连接头与支撑架可滑动地连接，调节杆的一端与承载架固定连接，调节杆的另一端贯穿连接架；锁紧螺钉与连接架螺接，锁紧螺钉的端部能抵持于调节杆上，用于锁定调节杆与连接架；当锁紧螺钉的端部与调节杆具有间距时，连接架能沿调节杆的延伸方向相对于调节杆滑动，从而带动连接头相对于支撑架滑动，进而调节支撑架相对于承载架的角度。

在可选的实施方式中，装夹装置还包括第二吸盘机构，第二吸盘机构与承载架连接。

本发明实施例的有益效果是：

综上所述，本实施例提供的装夹装置，利用第一吸盘机构将承载架和支撑架固定于待加工工件上，承载架用于安装机加工设备，也即，机加工设备通过装夹装置直接固定在待加工工件上，装夹装置与待加工工件的位置保持相对静止，机加工设备与待加工工件的相对位置稳定可靠，即使在加工过程中待加工工件的位置发生改变，机加工设备与待加工工件的相对位置也不会发生改变，机加工设备相对于装夹装置运动即可调节其与待加工工件的位置，机加工设备与待加工工件的定位准确性高，待加工工件的加工质量高。

同时，在定位大曲率曲面的待加工工件时，可以调节支撑架相对于承载架的角度，从而使第一吸盘机构更好地吸附在待加工工件的表面，使装夹装置与待加工工件的位置更加准确，从而提高装夹装置与待加工工件的位置的准确性，进而提高加工质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例的装夹装置的结构示意图；

图2为图1中的II处的局部放大结构示意图；

图3为本发明实施例的第一吸盘机构的结构示意图；

图4为本发明实施例的第二吸盘机构的结构示意图；

图5为本发明实施例的装夹装置与待加工工件配合的一视角的结构示意图；

图6为本发明实施例的装夹装置与待加工工件配合的另一视角的结构示意图。

图标：

001-装夹装置；002-待加工工件；100-承载架；110-第一矩形杆；120-第二矩形杆；130-第三矩形杆；140-第四矩形杆；150-第一滑槽；200-支撑架；210-横杆；220-纵杆；221-第二滑槽；300-第一吸盘机构；310-基件；320-安装件；321-第二连接部；330-第一弹性件；340-第一锁紧螺母；350-第一吸盘主体；351-第一连接部；360-定位杆；370-定位板；400-合页；500-角度调节机构；510-连接架；511-第一固定杆；512-第二固定杆；520-连接头；530-调节杆；540-第一连接座；550-第二连接座；560-锁紧螺钉；600-第二吸盘机构；610-伸缩结构；620-安装杆；630-第二锁紧螺母；640-第二弹性件；650-第二吸盘主体。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-图4，本实施例提供的一种在位加工的装夹装置001，用于承载机加工设备，装夹装置001与待加工工件002的定位准确稳固，机加工设备与待加工工件002的相对位置不会随待加工工件002的位置的改变而改变，减少重复定位的工序，降低加工难度；同时，机加工设备与待加工工件002的定位准确性高，加工质量高。

请参阅图1，本实施例中，装夹装置001包括：

承载架100，承载架100用于装载机加工设备(图未示)；

以及两个支撑架200，两个支撑架200分别与承载架100的两侧可转动地连接；每个支撑架200上均设有至少一个第一吸盘机构300，多个第一吸盘机构300用于吸附于待加工工件002表面。

本实施例中，使用装夹装置001时，利用第一吸盘机构300将承载架100和支撑架200固定于待加工工件002上，机加工设备通过装夹装置001直接固定在待加工工件002上，装夹装置001与待加工工件002的位置保持相对静止。机加工设备与待加工工件002的相对位置稳定可靠，即使在加工过程中待加工工件002的位置发生改变，机加工设备与待加工工件002的相对位置也不会发生改变，机加工设备相对于装夹装置001运动即可调节其与待加工工件002的位置，机加工设备与待加工工件002的定位准确性高，待加工工件002的加工质量高。

同时，在定位大曲率曲面的待加工工件002时，可以调节支撑架200相对于承载架100的角度，从而使第一吸盘机构300更好地吸附在待加工工件002的表面，使装夹装置001与待加工工件002的位置更加准确，从而提高装夹装置001与待加工工件002的位置的准确性，进而提高加工质量。换句话说，在将装夹装置001定位于待加工工件002表面时，可以先调整支撑架200相对于承载架100的角度，实现初步定位，而后，再将第一吸盘机构300吸附于待加工工件002表面，从而完成装夹装置001与待加工工件002的装配，使装夹装置001相对于待加工工件002静止。

此外，在使用装夹装置001时，机加工设备可以先与装夹装置001装配后再将装夹装置001定位于待加工工件002表面。或者，先将装夹装置001定位于待加工工件002表面后再将机加工设备固定于装夹装置001上。

本实施例中，可选的，承载架100为矩形框架，承载架100包括依次首尾连接的第一矩形杆110、第二矩形杆120、第三矩形杆130和第四矩形杆140，第一矩形杆110和第三矩形杆130相对且平行，第二矩形杆120和第四矩形杆140相对且平行，第一矩形杆110、第二矩形杆120、第三矩形杆130和第四矩形杆140共同围成矩形孔，机加工设备固定于承载架100上，且机加工设备的作业端位于矩形孔中，以便于与待加工工件002接触，对待加工工件002进行打磨、划线、喷涂或曲面检测等作业。

进一步的，第一矩形杆110和第三矩形杆130为承载架100长度方向的两根杆，第一矩形杆110和第三矩形杆130上均设有第一滑槽150，第一滑槽150可以为燕尾槽或“T”形槽等，第一滑槽150沿承载架100的长度方向延伸。机加工设备与承载架100装配后，机加工设备可以与第一滑槽150可滑动地配合，从而调整机加工设备相对于待加工工件002的位置。

显然，机加工设备自身可以设置为作业端位置可调的结构，例如，作业端设于三维运动平台或二维运动平台上，作业端可以在三维或二维空间中按需运动。

需要说明的是，在其他实施例中，承载架100可以不是矩形框架，例如还可以是三角形框架、梯形框架或菱形框架等。此外，构成承载架100的杆，可以不是矩形杆，例如还可以是圆柱形杆等。

本实施例中，可选的，支撑架200设置为两个，两个支撑架200分别与第二矩形杆120和第四矩形杆140可转动地连接，也即，支撑件能够绕转动位置相对于第二矩形杆120或第四矩形杆140转动，从而调整支撑架200相对于承载架100的角度。

可选的，每个支撑架200包括多根横杆210和多根纵杆220，多根横杆210平行设置，多根纵杆220平行设置，且多个横杆210和多个纵杆220交错排布，横杆210与纵杆220垂直设置，且横杆210与纵杆220位于同一平面中，横杆210和纵杆220在交叉处固定连接。其中，横杆210与第二矩形杆120或第四矩形杆140平行，纵杆220与第二矩形杆120或第四矩形杆140垂直。

为了便于描述，设定多个纵杆220中包括在横杆210的延伸方向间隔排布的第一纵杆220和第二纵杆220，第一纵杆220和第二纵杆220上均设置有第二滑槽221，第二滑槽221沿纵杆220的延伸方向延伸，第二滑槽221可以是燕尾槽或“T”形槽。

可选的，两个支撑架200中的一个通过合页400与第二矩形杆120铰接，两个支撑架200中的另一个通过合页400与第四矩形杆140铰接。每个支撑架200与承载架100可以通过两个合页400铰接，提高稳定性。

本实施例中，可选的，装夹装置001还包括角度调节机构500，角度调节机构500同时连接于承载架100和支撑架200，用于调节支撑架200相对于承载架100的角度。

可选的，角度调节机构500包括连接架510、连接头520、调节杆530、第一连接座540、第二连接座550和锁紧螺钉560。连接架510为矩形框架，连接架510包括两根第一固定杆511和两根第二固定杆512，两根第一固定杆511相对且平行设置，两根第二固定杆512平行且相对设置，每根第一固定杆511同时与两根第二固定杆512连接。每根第一固定杆511的两端可转动地连接有一个连接头520，换句话说，角度调节机构500包括四个连接头520，两个连接头520为一组，同一组的两个连接头520分别与第一固定杆511的两端可转动地连接，且其中一组的两个连接头520分别与两个第一纵杆220可滑动地连接，另一组的两个连接头520分别与两个第二纵杆220可滑动地连接。

连接架510与两个支撑架200装配后，第一固定杆511和第一矩形杆110平行，第二固定杆512和第二矩形杆120平行，且以固定杆和第一矩形杆110的长度不等，使得支撑架200与承载架100的角度可调。同时，连接头520与第一固定杆511的转动轴线与第二矩形杆120或第四矩形杆140平行，也即连接头520与第一固定杆511的转动轴线和支撑架200与承载架100的转动轴线平行。第一连接座540设于第一矩形杆110上，第二连接座550设于第一固定杆511上，且调节杆530的一端固定于第一连接座540上，调节杆530的另一端贯穿第一固定杆511以及第二连接座550，锁紧螺钉560与第二连接座550螺接，且锁紧螺钉560在相对于第二连接座550转动时，其端部能够抵持于调节杆530上，从而锁定调节杆530与第一固定杆511，使第一固定杆511不能够沿调节杆530的延伸方向滑动，此时，也即锁定了连接架510与调节杆530，连接架510不能够相对于调节杆530滑动。最终，连接架510、承载架100和两个支撑架200构成的四边形结构被锁定，支撑架200与承载架100之间的角度保持不变。当需要调节支撑架200与承载架100的角度时，操作锁紧螺钉560，使其解除对调节杆530和第二连接座550的锁定，连接架510可以相对于调节杆530滑动，从而带动连接头520相对于支撑架200滑动，连接头520相对于支撑架200滑动时，带动支撑架200相对于承载架100转动，从而实现支撑架200相对于承载架100的角度调节。

需要说明的是，调节杆530的数量可以设置为多根，从而提高支撑架200、承载架100和连接架的稳定性。

请参阅图3，本实施例中，可选的，第一吸盘机构300包括基件310、安装件320、第一弹性件330、第一锁紧螺母340和第一吸盘主体350，安装件320与基件310连接，第一弹性件330设于第一吸盘主体350和基件310之间，第一锁紧螺母340与安装件320螺接，位于基件310远离第一吸盘主体350的一侧。

可选的，基件310包括三个安装臂，三个安装臂的一端汇集，三个安装臂的另一端沿不同的方向延伸；安装件320以及第一吸盘主体350的数量均为三个，三个安装件320分别与三个安装臂可滑动地连接，三个第一吸盘主体350分别与三个安装件320连接。通过设置三个第一吸盘主体350，与待加工工件002的接触位置为三点式接触，吸附牢固可靠，不易脱落。

进一步的，第一吸盘主体350上设有第一连接部351，安装件320上设有第二连接部321，第一连接部351和第二连接部321活动连接，且第一连接部351和第二连接部321为相互配合的球铰结构。第一连接部351可以是球形槽或球头，第二连接部321可以是对应的球头或球形槽。第一吸盘主体350可以进行多方位的角度调节，适应能力强。

进一步的，安装件320包括主杆和固定与主杆上的限位凸起，限位凸起为环形结构，限位凸起凸出主杆的外周面，第二连接部321设于主杆的端部。第一弹性件330被夹持于限位凸起和基件之间。

可选的，第一弹性件330设置为弹簧，第一弹性件330套设与安装件320外，且同时与基件310和第一吸盘主体350抵持，使得第一吸盘机构300具有缓存减震的能力。

本实施例中，可选的，第一吸盘机构300还包括定位杆360和定位板370，定位板370设有用于与待加工工件002贴合的定位曲面，定位杆360与定位板370连接，定位杆360贯穿三个安装臂的汇集位置且与支撑架200可滑动地连接。定位时，定位曲面与待加工工件002的表面接触，接触面积大，定位效果好。且定位杆360能够相对于支撑架200运动以调节其高度，从而提高其适应能力。

可选的，定位杆360和定位板370通过球铰结构连接。例如，定位杆360的端部设有球头，定位板370设有球形连接口，球头和球形连接头可转动地配合。

需要说明的是，第一吸盘机构300设于支撑架200上的纵杆220上，且每个纵杆220上均可以设置一个第一吸盘机构300，提高吸附的稳定性。

请参阅图4，本实施例中，可选的，装夹装置001还包括第二吸盘机构600，第二吸盘机构600包括伸缩结构610、安装杆620、第二锁紧螺母630、第二弹性件640和第二吸盘主体650，第一矩形杆110和第三矩形杆130上均设有至少一个第二吸盘机构600，第二吸盘机构600的伸缩结构610的一端与第一矩形杆110或第三矩形杆130连接，另一端通过安装杆620与第二吸盘主体650连接，第二吸盘主体650和伸缩结构610之间设有第二弹性件640；安装杆620贯穿伸缩结果，第二锁紧螺母630螺接在安装杆620上且位于伸缩结构610远离第二吸盘主体650的一侧。

进一步的，第二吸盘主体650和安装杆620通过球铰结构连接。

需要说明的是，第二吸盘机构600的数量按需设置，例如，可以在第一矩形杆110和第三矩形杆130上分别设置一个第二吸盘机构600，且第二吸盘机构600位于第一矩形杆110和第三矩形杆130的长度方向的中部位置。

本实施例提供的装夹装置001，承载架100用于装载机加工设备，将机加工设备利用装夹装置001固定于待加工工件002表面时，向使锁定螺钉处于解除调节杆530和第二固定座的锁定状态，沿调节杆530的延伸方向使连接架510相对于调节杆530滑动，通过连接头520带动两侧的支撑架200相对于承载架100转动，实现角度支撑架200的角度调节，第一吸盘机构300设于支撑架200上，第一吸盘机构300相对于承载架100的角度实现调节，也即，实现装夹装置001与待加工工件002的粗调节，而后，通过旋拧第一锁紧螺母340调节第一吸盘主体350的高度，同时可以直接调节第一吸盘主体350相对于安装件320的角度，实现第一吸盘主体350的精确调节，使第一吸盘主体350与待加工工件002的表面以最大的面积接触，提高稳固性。同理，进行第二吸盘主体650的高度和角度的精确调节，使第二吸盘主体650与待加工工件002的表面接触面积最大化。至此，待加工设备通过装夹装置001准确地装配至待加工工件002上，利用待加工设备对待加工工件002进行作业即可，加工质量高。

请参阅图5和图6，本实施例还提供了一种机加工系统，包括机加工设备和上述实施例提到的装夹装置001，机加工设备与装夹装置001的第一矩形杆110和第三矩形杆130连接。

可选的，机加工设备可以是但不限于是抛光机、打磨机、曲面测量仪或喷涂仪。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种在位加工的装夹装置，其特征在于，包括：

承载架，所述承载架用于装载机加工设备；

两个支撑架，所述两个支撑架分别与所述承载架的两侧可转动地连接；每个所述支撑架上均设有至少一个第一吸盘机构，多个所述第一吸盘机构用于吸附于待加工工件表面；

以及角度调节机构，所述角度调节机构同时连接于所述承载架和所述支撑架，用于调节所述支撑架相对于所述承载架的角度；所述角度调节机构包括连接架、连接头、调节杆和锁紧螺钉，所述连接架与所述连接头可转动地连接，所述连接头与所述支撑架可滑动地连接，所述调节杆的一端与所述承载架固定连接，所述调节杆的另一端贯穿所述连接架；所述锁紧螺钉与所述连接架螺接，所述锁紧螺钉的端部能抵持于所述调节杆上，用于锁定所述调节杆与所述连接架；当所述锁紧螺钉的端部与所述调节杆具有间距时，所述连接架能沿所述调节杆的延伸方向相对于所述调节杆滑动，从而带动所述连接头相对于所述支撑架滑动，进而调节所述支撑架相对于所述承载架的角度。

2.根据权利要求1所述的装夹装置，其特征在于：

所述第一吸盘机构包括基件、安装件和第一吸盘主体，所述安装件与所述基件可滑动地连接，所述第一吸盘主体与所述安装件连接，所述安装件用于调节所述第一吸盘主体相对于所述基件的高度；

所述基件与所述支撑架连接。

3.根据权利要求2所述的装夹装置，其特征在于：

所述第一吸盘主体设有第一连接部，所述安装件设有第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部连接，且所述第一连接部和所述第二连接部为相互配合的球铰结构。

4.根据权利要求2所述的装夹装置，其特征在于：

所述第一吸盘机构还包括第一弹性件和第一锁紧螺母；所述安装件包括主杆和限位凸起，所述限位凸起与所述主杆连接，且所述限位凸起沿垂直于所述主杆的延伸方向凸出所述主杆的外周面；所述第一锁紧螺母与所述主杆螺接，所述基件位于所述第一锁紧螺母与所述第一吸盘主体之间；所述第一弹性件套设于所述主杆外，所述第一弹性件被夹持于所述限位凸起和所述基件之间，所述第一弹性件用于使所述第一吸盘主体产生远离所述基件的运动趋势。

5.根据权利要求2所述的装夹装置，其特征在于：

所述基件包括三个安装臂，所述三个安装臂的一端汇集，所述三个安装臂的另一端沿不同的方向延伸；

所述安装件以及所述第一吸盘主体的数量均为三个，三个所述安装件分别与所述三个安装臂可滑动地连接，三个所述第一吸盘主体分别与所述三个所述安装件连接。

6.根据权利要求5所述的装夹装置，其特征在于：

所述第一吸盘机构还包括定位杆和定位板，所述定位板设有用于与所述待加工工件贴合的定位曲面，所述定位杆与所述定位板连接，所述定位杆贯穿所述三个安装臂的汇集位置且与所述支撑架可滑动地连接。

7.根据权利要求6所述的装夹装置，其特征在于：

所述定位板与所述定位杆通过球铰结构连接。

8.根据权利要求1所述的装夹装置，其特征在于：

所述装夹装置还包括第二吸盘机构，所述第二吸盘机构与所述承载架连接。

Images