CN113547277B - 一种轿车顶盖柔性夹具系统及其使用方法 - Google Patents

一种轿车顶盖柔性夹具系统及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种轿车顶盖柔性夹具系统及其使用方法，属于夹紧定位装置技术领域。系统包括基座、导轨电机、丝杠A、柔性定位面装置和柔性定位销装置，其中，基座上均匀对称布置有圆形导轨，圆形导轨内设置有导轨电机，导轨电机上设置有柔性定位面装置，基座一侧并排设置有2根长导轨，2根长导轨之间设置有2条丝杠A，丝杠A两端通过轴承连接于基座，丝杠A一端连接有丝杠电机A，丝杠A上设置有柔性定位销装置。本发明通过三自由度调整，实现不同结构和不同尺寸轿车顶盖的定位和夹紧，可以用于顶盖焊接和检测，替代传统的专用夹具，降低新产品开发的成本。

Description

一种轿车顶盖柔性夹具系统及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种轿车顶盖柔性夹具系统及其使用方法，属于夹紧定位装置技术领域。
背景技术
轿车车身是由很多冲压制造的零件经多个焊接工位焊接而成，在每个焊接工位均有一套专用夹具系统用以保证焊接零部件之间的相对定位位置和焊接夹紧，夹具开发成本是新车型开发过程中非常重要组成部分。为了降低夹具开发成本，采用柔性夹具系统代替传统的专用夹具系统十分必要。
中国专利文件CN105171642B公开了一种伺服控制的轿车顶盖组合柔性定位装置。该柔性定位装置由基座、定位块柔性机构、定位销柔性机构、控制系统构成；按照检测对象选择定位块柔性机构、定位销柔性机构分别安装在基座上与控制系统相连接；控制系统，是由调整量计算模块和定位调整控制模块组成，与各定位块柔性机构和定位销柔性机构中的水平移动部件和垂直移动部件的各步进电机，及定位块柔性机构中的定位块夹紧部件的气缸电动阀相连接。虽然该柔性定位装置能适应不同车型的不同尺寸顶盖的定位和夹紧，但该装置中柔性定位的调整只能实现两个方向的伺服调整，而第三方向需手动调整，难以实现三个方向的高精度快速伺服调整，因此难以适用更大范围不同结构和不同尺寸顶盖的定位和夹紧。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种轿车顶盖柔性夹具系统，通过三自由度调整，实现不同结构和不同尺寸轿车顶盖的定位和夹紧，可以用于顶盖焊接和检测，替代传统的专用夹具，降低新产品开发的成本。
本发明还提供上述轿车顶盖柔性夹具系统的使用方法。
本发明的技术方案如下：
一种轿车顶盖柔性夹具系统，包括基座、导轨电机、丝杠A、柔性定位面装置和柔性定位销装置，其中，基座上均匀对称布置有圆形导轨，圆形导轨内设置有导轨电机，导轨电机上设置有柔性定位面装置，基座一侧并排设置有2根长导轨，2根长导轨之间设置有2条丝杠A，丝杠A两端通过轴承连接于基座，丝杠A一端连接有丝杠电机A，丝杠A上设置有柔性定位销装置。
优选的，柔性定位面装置包括移动底架、丝杠电机B、丝杠B和第一油缸，移动底架一端连接于导轨电机，移动底架下端滑动连接于圆形导轨，丝杠B两端通过轴承固定于移动底架内部，丝杠B一端连接有丝杠电机B，丝杠B上设置有丝杠螺母B，丝杠螺母B上设置有第一油缸，第一油缸上设置有磁性定位块。
进一步优选的，移动底架一端设置有连接板，移动底架通过连接板连接于导轨电机，移动底架下侧设置有导轨槽，移动底架通过导轨槽滑动连接于圆形导轨。
优选的，移动底架上设置有底架导轨，丝杠螺母B下侧设置有导轨槽，丝杠螺母B通过导轨槽滑动连接于底架导轨。
优选的，柔性定位面装置至少设置4个。
优选的，柔性定位销装置包括转动底架、丝杠电机C、丝杠C和第二油缸、转动底架下侧连接于丝杠A和长导轨，丝杠C两端通过轴承固定于转动底架内部，丝杠C一端连接有丝杠电机C，丝杠C上设置有丝杠螺母C，丝杠螺母C上设置有第二油缸，第二油缸上设置有磁性定位销。
进一步优选的，转动底架下侧中间位置设置有螺母板，螺母板两侧对称设置有导轨槽，转动底架分别通过螺母板和导轨槽连接于丝杠A和长导轨，丝杠螺母C滑动连接于转动底架。
上述轿车顶盖柔性夹具系统的使用方法，操作步骤如下：
(1)以基座一侧2根长导轨的交叉中心为夹具系统的坐标系统中心，取夹具系统中磁性定位块和磁性定位销的调整中心为初始定位位置，获取磁性定位块和磁性定位销在夹具系统的坐标系统中的坐标值；
(2)根据新焊接或检测顶盖的各定位面、定位孔在其整车设计坐标系统的位置坐标，以顶盖一侧两定位孔间的中心位置为顶盖局部坐标系统中心，计算顶盖各定位面、定位孔在其局部坐标系统中各坐标值；
(3)以顶盖各定位面、定位孔局部坐标系统坐标值分别减去对应柔性夹具系统中各初磁性始定位块、磁性定位销的局部坐标系统坐标值，得到柔性夹具系统中磁性定位块、磁性定位销的三个方向的调整量；磁性定位销直接按调整量进行调整，磁性定位块水平两个方向的调整转换为一个转动角度和一个直线移动量；
(4)柔性定位面装置和柔性定位销装置调整到位后，将待焊接或检测的顶盖放到该柔性夹具系统上进行定位，通电产生磁力，实现夹紧。
本发明的有益效果在于：
1、本发明通过三自由度调整，实现不同结构和不同尺寸轿车顶盖的定位和夹紧，可以用于顶盖焊接和检测，替代传统的专用夹具，降低新产品开发的成本。
2、本发明能有效减少顶盖新产品开发过程中夹具的开发工作，降低新产品开发周期、成本，节省制造空间。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的基座结构示意图；
图3为本发明的柔性定位面装置结构示意图；
图4为本发明的柔性定位面装置俯视图示意图；
图5为本发明的柔性定位销装置结构示意图；
图6为本发明的初始位置结构示意图；
图7为本发明的调整位置结构示意图；
其中，1、基座，1-1、底板，1-2、圆形导轨，1-3、导轨电机，1-4、长导轨，1-5、丝杠电机A，1-6、丝杠A，1-7、轴承；
2、柔性定位面装置，2-1、移动底架，2-1-1、连接板，2-1-2、导轨槽，2-1-3、底架导轨，2-2、丝杠电机B，2-3、丝杠B，2-4、丝杠螺母B，2-5、轴承，2-6、第一油缸，2-7、磁性定位块；
3、柔性定位销装置，3-1、转动底架，3-1-1、螺母板，3-1-2、导轨槽，3-2、丝杠电机C，3-3、丝杠C，3-4、丝杠螺母C，3-5、轴承，3-6、第二油缸，3-7、磁性定位销。
具体实施方式
下面通过实施例并结合附图对本发明做进一步说明，但不限于此。
实施例1：
如图1-7所示，本实施例提供一种轿车顶盖柔性夹具系统，包括基座1、导轨电机1-3、丝杠A1-6、柔性定位面装置2和柔性定位销装置3，其中，基座1底板1-1上均匀对称布置有6个圆形导轨1-2，圆形导轨1-2内设置有导轨电机1-3，导轨电机1-3上设置有柔性定位面装置，基座1一侧并排设置有2根长导轨1-4，2根长导轨1-4之间设置有2条丝杠A1-6，丝杠A1-6两端通过轴承1-7连接于基座，丝杠A一端连接有丝杠电机A1-5，丝杠A上设置有柔性定位销装置。
柔性定位面装置包括移动底架2-1、丝杠电机B2-2、丝杠B2-3和第一油缸2-6，移动底架2-1一端连接于导轨电机1-3，移动底架2-1下端滑动连接于圆形导轨1-2，丝杠B2-3两端通过轴承2-5固定于移动底架2-1内部，丝杠B2-3一端连接有丝杠电机B2-2，丝杠B2-3上设置有丝杠螺母B2-4，丝杠螺母B2-4上设置有第一油缸2-6，第一油缸2-6的活塞上设置有磁性定位块2-7，磁性定位块2-7连接有电磁系统，通过磁力实现顶盖的夹紧。
通过导轨电机1-3驱动柔性定位面装置沿圆形导轨1-2转动，实现磁性定位块2-7的水平方向调整，通过丝杠电机B2-2转动调整柔性定位面装置的伸缩量，提高磁性定位块2-7的水平调整范围，通过第一油缸伸缩调整磁性定位块2-7的垂直高度，通过磁性定位块2-7水平方向、范围的调整和垂直高度的调整实现空间三个方向的位置调整，适用于不同尺寸顶盖的定位。
柔性定位销装置包括转动底架3-1、丝杠电机C3-2、丝杠C3-3和第二油缸3-6、转动底架3-1下侧连接于丝杠A1-6和长导轨1-4，丝杠C3-3两端通过轴承3-5固定于转动底架3-1内部，丝杠C3-3一端连接有丝杠电机C3-2，丝杠C3-3上设置有丝杠螺母C3-4，丝杠螺母C3-4上设置有第二油缸3-6，第二油缸3-6上设置有磁性定位销3-7，磁性定位销3-7连接有电磁系统，通过磁力实现顶盖的夹紧。
通过丝杠电机A驱动丝杠A转动调整柔性定位销装置的横向位置，实现磁性定位销3-7的横向调整，通过丝杠电机C3-2转动调整柔性定位销装置的纵向距离，实现磁性定位销3-7的纵向距离调整，通过第二油缸3-6伸缩调整磁性定位销3-7的垂直高度，实现磁性定位销空间三个方向的位置调整，适用于不同尺寸顶盖的定位。
上述轿车顶盖柔性夹具系统的使用方法，操作步骤如下：
(1)以基座一侧2根长导轨的交叉中心为夹具系统的坐标系统中心，取夹具系统中磁性定位块和磁性定位销的调整中心为初始定位位置，获取磁性定位块和磁性定位销在夹具系统的坐标系统中的坐标值；
(2)根据新焊接或检测顶盖的各定位面、定位孔在其整车设计坐标系统的位置坐标，以顶盖一侧两定位孔间的中心位置为顶盖局部坐标系统中心，计算顶盖各定位面、定位孔在其局部坐标系统中各坐标值；
(3)以顶盖各定位面、定位孔局部坐标系统坐标值分别减去对应柔性夹具系统中各初磁性始定位块、磁性定位销的局部坐标系统坐标值，得到柔性夹具系统中磁性定位块、磁性定位销的三个方向的调整量；磁性定位销直接按调整量进行调整，磁性定位块水平两个方向的调整转换为一个转动角度和一个直线移动量；调整过程是将局部坐标系统和夹具系统的坐标系统对准，根据对应位置差值进行调整，后续放零件定位时夹具已经调整到位。
(4)柔性定位面装置和柔性定位销装置调整到位后，将待焊接或检测的顶盖放到该柔性夹具系统上进行定位，通电产生磁力，实现夹紧。
实施例2：
一种轿车顶盖柔性夹具系统，结构如实施例1所述，不同之处在于，移动底架2-1一端设置有连接板2-1-1，移动底架2-1通过连接板2-1-1连接于导轨电机1-3，移动底架2-1下侧设置有导轨槽2-1-2，移动底架2-1通过导轨槽滑动连接于圆形导轨。
移动底架2-1上设置有底架导轨2-1-3，丝杠螺母B2-4下侧设置有导轨槽，丝杠螺母B通过导轨槽滑动连接于底架导轨。
实施例3：
一种轿车顶盖柔性夹具系统，结构如实施例1所述，不同之处在于，转动底架3-1下侧中间位置设置有螺母板3-1-1，螺母板3-1-1两侧对称设置有导轨槽3-1-2，转动底架3-1分别通过螺母板3-1-1和导轨槽3-1-2连接于丝杠A和长导轨，丝杠螺母C3-4滑动连接于转动底架。

Claims (5)

1.一种轿车顶盖柔性夹具系统的使用方法，其特征在于，夹具系统包括基座、导轨电机、丝杠A、柔性定位面装置和柔性定位销装置，其中，基座上均匀对称布置有多个圆形导轨，圆形导轨内设置有导轨电机，导轨电机上设置有柔性定位面装置，基座一侧并排设置有2根长导轨，2根长导轨之间设置有2条丝杠A，丝杠A两端通过轴承连接于基座，丝杠A一端连接有丝杠电机A，丝杠A上设置有柔性定位销装置；
柔性定位面装置包括移动底架、丝杠电机B、丝杠B和第一油缸，移动底架一端连接于导轨电机，移动底架下端滑动连接于圆形导轨，丝杠B两端通过轴承固定于移动底架内部，丝杠B一端连接有丝杠电机B，丝杠B上设置有丝杠螺母B，丝杠螺母B上设置有第一油缸，第一油缸上设置有磁性定位块；
柔性定位销装置包括转动底架、丝杠电机C、丝杠C和第二油缸、转动底架下侧连接于丝杠A和长导轨，丝杠C两端通过轴承固定于转动底架内部，丝杠C一端连接有丝杠电机C，丝杠C上设置有丝杠螺母C，丝杠螺母C上设置有第二油缸，第二油缸上设置有磁性定位销；
上述轿车顶盖柔性夹具系统的操作步骤如下：
(1)以基座一侧2根长导轨的交叉中心为夹具系统的坐标系统中心，取夹具系统中磁性定位块和磁性定位销的调整中心为初始定位位置，获取磁性定位块和磁性定位销在夹具系统的坐标系统中的坐标值；
(2)根据新焊接或检测顶盖的各定位面、定位孔在其整车设计坐标系统的位置坐标，以顶盖一侧两定位孔间的中心位置为顶盖局部坐标系统中心，计算顶盖各定位面、定位孔在其局部坐标系统中各坐标值；
(3)以顶盖各定位面、定位孔局部坐标系统坐标值分别减去对应柔性夹具系统中各初磁性始定位块、磁性定位销的局部坐标系统坐标值，得到柔性夹具系统中磁性定位块、磁性定位销的三个方向的调整量；磁性定位销直接按调整量进行调整，磁性定位块水平两个方向的调整转换为一个转动角度和一个直线移动量；
(4)柔性定位面装置和柔性定位销装置调整到位后，将待焊接或检测的顶盖放到该柔性夹具系统上进行定位，通电产生磁力，实现夹紧。
2.如权利要求1所述的轿车顶盖柔性夹具系统的使用方法，其特征在于，移动底架一端设置有连接板，移动底架通过连接板连接于导轨电机，移动底架下侧设置有导轨槽，移动底架通过导轨槽滑动连接于圆形导轨。
3.如权利要求1所述的轿车顶盖柔性夹具系统的使用方法，其特征在于，移动底架上设置有底架导轨，丝杠螺母B下侧设置有导轨槽，丝杠螺母B通过导轨槽滑动连接于底架导轨。
4.如权利要求1所述的轿车顶盖柔性夹具系统的使用方法，其特征在于，柔性定位面装置至少设置4个。
5.如权利要求1所述的轿车顶盖柔性夹具系统的使用方法，其特征在于，柔性定位销装置的转动底架下侧中间位置设置有螺母板，螺母板两侧对称设置有导轨槽，转动底架分别通过螺母板和导轨槽连接于丝杠A和长导轨，丝杠螺母C滑动连接于转动底架。
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