CN116079163B - 柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台 - Google Patents

Abstract

本发明提出柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，包括工作台、立柱、浮动机构、配重机构，浮动机构包括Z向浮动组件、X向浮动组件、Y向浮动组件、A轴B轴向浮动组件，以及定位安装的定位卡盘、角向定位夹具；工作台的台面上安装定位夹盘，定位夹盘上定位夹持随行夹具。本方案中的阀套类零件随浮动机构的五自由度浮动不仅消除了零件在定位装夹转换中的不同心、不垂直误差，使零件的零件装夹定位基准部与随行夹具的随行定位装夹部能顺畅配合定位，而且使得零件的角向定位基准部保持准确的角向预定位位置不变，从而实现以内孔、端面和角向定位基准的零件在随行夹具上的定心定位和角向定位并夹持。

Description

柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台

技术领域

本发明涉及数控电火花自动化加工技术领域，具体涉及柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台。

背景技术

在某类柔性自动化电加工生产线中，需要用电加工机床针对多规格、小批量的阀套类零件进行加工，类似于液压阀的阀套、阀体等精密的阀套类零件，在这类阀套类零件柔性自动线的生产过程中，需要采用随行夹具，一方面，要求这种随行夹具能够对工件进行高精度的定位夹紧、自动装卸，另一方面要求其能在自动线上各个装备（线内、线外）之间都要求准确、可靠、高精度定位、装夹和传递。

在零件进入柔性自动加工线前，需要把该类零件定位装夹到随行夹具中，考虑该类零件在线内经过某些工序加工后，需要在自动线内将零件与随行夹具拆分，随行夹具采用精密涨套对工件定位内孔进行自动定位夹紧和松开，以满足自动线运行的要求。但是该类零件在以内孔在精密涨套上定位安装时，需要对零件进行周向的角向定位，使零件的周向角向与随行夹具的定位面之间具有准确的角向位置，以使得装在随行夹具上的零件进行加工中，可以准确确定零件与加工设备坐标的角向位置，以满足加工要求。该类零件的角向定位基准有的是外圆柱面上所削与自身轴线（零件定位内孔轴线）平行的平面，或与定位内孔轴线垂直的径向孔，有的是在零件定位端面开设的与零件定位内孔垂直的端面槽。同时，考虑到如果把对零件进行角向定位的机构设置在随行夹具上，不仅会使随行夹具的机构臃肿，重量加大，不利于随行夹具在线内的运行，尤其是角向定位机构会挡住零件上线后需进行加工部位，而无法进行加工。

因此，如何解决该类精密阀套类零件在装入随行夹具上时，既能实现角向定位，又不至于使随行夹具结构臃肿，重量加大，不利于随行夹具在自动线中运行，更不至于角向定位机构挡住零件的加工部位而导致在线内无法加工的问题，成了本课题的研究内容。

发明内容

本发明提供一种柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，具体是在数控柔性自动化加工线中某类精密阀类零件在随行夹具的精密涨套上精确定位夹持时，能进行角向预定位的五自由度浮动预定位平台，以解决上述存在的问题。本预定位平台，不仅可以使该类需角向定位的阀套类零件在随行夹具上可以实现准确的角向定位，而且角向定位机构不用设置在随行夹具上，使随行夹具轻便、简捷，也不会挡住零件需要加工部位，还可以避免每个随行夹具上都设置一个角向定位机构，降低数控自动化加工线的建设成本。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，所述五自由度浮动包含沿X向、Y向、Z向灵活直线运动及绕X向轴线的A轴、绕Y向轴线的B轴灵活摆动，所述阀套类零件具有角向定位基准部、零件装夹定位基准部，角向定位基准部包括平面或径向孔或端面槽，零件装夹定位基准部包括零件定位内孔和零件定位端面；所述角向预定位平台包括工作台、立柱、浮动机构、配重机构；其中，

所述立柱定位安装在工作台上，所述浮动机构、配重机构配合安装在立柱上，所述配重机构的作用端与所述浮动机构连接并给浮动机构施加作用力，以平衡所述浮动机构Z向的重力；

所述浮动机构包括Z向浮动组件、X向浮动组件、Y向浮动组件、A轴B轴向浮动组件；

所述Z向浮动组件包含Z向浮动直线移动副及Z向浮动拖板，所述Z向浮动拖板通过所述Z向浮动直线移动副与所述立柱连接，所述Z向浮动拖板在Z向作灵活直线运动，所述Z向浮动组件上具有与所述配重机构的作用端进行连接的连接部；

所述X向浮动组件包含X向浮动直线移动副及X向浮动拖板，所述X向浮动拖板通过所述X向浮动直线移动副与所述Z向浮动拖板定位连接，所述X向浮动拖板在X向作灵活直线运动；

所述Y向浮动组件包含Y向浮动直线移动副及Y向浮动拖板，所述Y向浮动拖板通过所述Y向浮动直线移动副与所述X向浮动拖板定位连接，所述Y向浮动拖板在Y向作灵活直线运动；

所述A轴B轴向浮动组件包含上连接板、中间件及下摆动板，所述上连接板相对于所述Y向浮动拖板定位连接；所述上连接板与中间件通过设置的A轴摆动幅连接，所述A轴摆动幅的摆动轴线与X轴平行，且位于上连接板及中间件的中间位置，所述中间件可绕所述A轴摆动幅轴线相对于所述上连接板灵活摆动；所述下摆动板与所述中间件通过设置的B轴摆动幅连接，所述B轴摆动幅的摆动轴线与Y轴平行，且位于中间件及下摆动板的中间位置，所述下摆动板可绕所述B轴摆动幅轴线相对于所述中间件灵活摆动，同时，所述中间件也带动所述下摆动板绕A轴摆动幅摆动，以使所述下摆动板即可绕X向轴线摆动又可绕Y轴线摆动。

所述下摆动板的下方固定有定位卡盘，所述定位卡盘上具有卡盘定位基准部，所述卡盘定位基准部在X向基准与所述X向浮动拖板运动平行；

所述定位卡盘下端部夹持有角向定位夹具，所述角向定位夹具用于对阀套类零件进行角向定位，所述角向定位夹具上具有与所述卡盘定位基准部定位配合的第一定位片，所述角向定位夹具上设置有角向定位部，由所述角向定位部与所述阀套类零件的角向定位基准部配合，以使所述阀套类零件上的角向定位基准部与所述角向定位夹具上的第一定位片的在X或Y轴方向定位基准保证准确的平行或垂直关系；所述定位卡盘下可根据不同的阀套类零件准确交换不同的角向定位夹具；

所述工作台的台面上安装有定位夹盘，所述定位夹盘上具有夹盘定位基准部，所述夹盘定位基准部在Z向基准与所述Z向浮动拖板运动平行、在X向基准与所述X向浮动拖板运动平行，使得定位装夹在所述浮动机构上角向定位夹具中阀套类零件的角向定位基准部与所述夹盘定位基准部的X向定位基准平行或垂直且不能绕Z向轴线的C轴摆动；

所述定位夹盘上定位夹持有随行夹具，所述随行夹具用于定位装夹阀套类零件，所述随行夹具上具有与所述夹盘定位基准部定位配合的第二定位片；所述随行夹具上设置随行定位装夹部，所述随行定位装夹部与所述阀套类零件的零件装夹定位基准部定位装夹配合，所述随行夹具的随行定位装夹部的相应对零件定位端面和零件定位内孔的定位基准与Z轴分别垂直和平行；

在完成某阀套类零件在浮动机构下的角向定位夹具中定位安装及随行夹具在夹具上的定位安装后，操作人员在开通精密涨套松开压缩空气气源，松开随行夹具上的精密涨套后，拉移浮动机构，将零件定位内孔套入随行夹具上部的精密涨套内，并使零件的下端定位面与随行夹具上端法兰的上端定位面相抵触，此时关闭精密涨套松开气源，精密涨套在弹性力的作用下，将零件的定孔精确涨拉定位，夹紧。最后，打开零件在角向定位夹具中的夹紧机构，拉移浮动机构，使角向定位夹具与零件脱离，完成该阀套类零件在随行夹具精密涨套上精确定位安装并保持精确角向定位。

所述角向预定位平台被配置成：在将所述阀套类零件通过所述浮动机构及角向定位夹具转换定位装夹到随行夹具的随行定位装夹部上的过程中，所述阀套类零件随所述浮动机构的五自由度浮动消除所述阀套类零件的零件装夹定位基准部与所述随行夹具的随行定位装夹部之间的不同心、不垂直误差，使所述阀套类零件的零件装夹定位基准部与随行夹具的随行定位装夹部能顺畅配合定位，同时，由于定位装夹在浮动机构和角向定位夹具中的阀套类零件不能绕Z向轴线的C轴摆动，以此使得阀套类零件的零件装夹定位基准部保持准确的角向位置不变，从而实现以零件定位内孔和零件定位端面为定位基准的阀套类零件的轴向定心定位和角向定位。

本发明设计原理和技术构思是：为了可以满足数控自动化加工线中某类精密阀套类零件在随行夹具精密涨套上精确定位夹具时，能预先对零件进行周向的角向定位，又不至于使随行夹具结构臃肿、重量加大，不利于随行夹具在自动线中运行，更不至于角向定位机构挡住零件的加工部位而导致在线内无法加工，而进行了研发设计。首先是设计能够进行五自由度浮动的浮动机构来对装夹有角向定位夹具的定位卡盘进行连接，阀套类零件能在X、Y、Z向灵活直线运动及绕A、B轴灵活摆动的五自由度灵活自由浮动，但在C向（绕Z轴）是不能浮动的，也就是零件的角向基准与X轴向是确保平行（或垂直的）；然后是对定位夹盘、角向定位夹具、定位夹盘以及随行夹具做一系列配套的配合装夹定位，在将所述阀套类零件通过所述浮动机构及角向定位夹具转换定位装夹到随行夹具的随行定位装夹部上的过程中，所述阀套类零件随所述浮动机构的五自由度浮动消除所述阀套类零件的零件装夹定位基准部与所述随行夹具的随行定位装夹部之间的不同心、不垂直误差，使所述阀套类零件的零件装夹定位基准部与随行夹具的随行定位装夹部能顺畅配合定位，同时，由于定位装夹在浮动机构和角向定位夹具中的阀套类零件不能绕Z向轴线的C轴摆动，以此使得阀套类零件的零件装夹定位基准部保持准确的角向位置不变，从而实现以零件定位内孔和零件定位端面为定位基准的阀套类零件的轴向定心定位和角向定位。采用上述方案，不仅可以使该类需角向定位的阀套类零件在随行夹具上可以实现准确的角向定位，而且角向定位机构不用设置在随行夹具上，使随行夹具轻便、简捷，也不会挡住零件需要加工部位，还可以避免每个随行夹具上都设置一个角向定位机构，降低数控自动化加工线的建设成本。

上述技术方案中的有关内容解释如下：

1．在本申请的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、 “垂直”、“内”、“外”、“X”、“Y”、“Z”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

2．上述方案中，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

3．上述方案中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

4．上述方案中，为了使浮动机构的整体结构更加紧凑，使得工作人员在操作浮动机构时更加省力、方便，所述立柱的右侧面通过所述Z向浮动直线移动副与所述Z向浮动拖板的左侧面连接，所述Z向浮动拖板的右侧面通过所述X向浮动直线移动副与所述X向浮动拖板连接，所述X向浮动拖板的下表面通过Y向浮动直线移动副与所述Y向浮动拖板连接，所述Y向浮动拖板的下表面固定所述上连接板，这样的结构让浮动机构的体积小，五自由度浮动时灵活、顺畅，也便于整个角向预定平台的整体布局。

5．上述方案中，为了让A轴B轴向浮动组件的结构更紧凑，并使所述下摆动板绕X向轴线的摆动、绕Y轴线的摆动更轻便、顺畅，所述上连接板为门字形结构，所述上连接板具有向下的开口，所述上连接板上具有沿X向设置的两个第一侧板，两个第一侧板的相对位置上沿X向开设有同轴X向孔；所述下摆动板为门字形结构，所述下摆动板具有向上的开口，所述下摆动板上具有沿Y向设置的两个第二侧板，两个第二侧板的相对位置上沿Y向开设有同轴Y向孔。

6．上述方案中，为了使中间件与其他部件的相对摆动更加顺滑、灵活，所述同轴X向孔、同轴Y向孔中安装有滚动轴承，所述中间件上在X向和Y向共对称设置有4个短轴，所述短轴一端套入所述滚动轴承内孔中、另一端固定套入所述中间件。

7．上述方案中，为了使A轴B轴向浮动组件在无附加外力时能够处于摆角中位的平衡状态，所述中间件与所述上连接板之间设置有A轴摆动平衡件，所述A轴摆动平衡件作用于所述中间件与所述上连接板，以使所述中间件在无附加外力时在A轴处于摆角中位的平衡状态；

所述中间件与所述下摆动板之间设置所述B轴摆动平衡件，所述B轴摆动平衡件作用于所述中间件与所述下摆动板，以使所述中间件在无附加外力时在B轴处于摆角中位的平衡状态；

具体的，所述A轴摆动平衡件、B轴摆动平衡件均为弹簧。

8．上述方案中，所述阀套类零件上的角向定位基准部为以下中的其中一种：

为所述阀套类零件上的在外圆柱面上所削与自身轴线平行的平面；

为所述阀套类零件上的与所述零件定位内孔轴线垂直的径向孔；

为所述阀套类零件上的所述零件定位内孔垂直的零件定位端面槽。

9．上述方案中，为了让所述浮动机构的重力得以平衡，且平衡效果有效、可靠，所述配重机构包括配重块、连接绳索及过渡轮，所述过渡轮与所述立柱固定连接，所述连接绳索滑动装配在过渡轮上，所述连接绳索的一端与所述配重块固定连接、另一端与所述Z向浮动拖板固定连接；但是本发明不以此为限，配重机构还可以是气缸、油缸等结构，缸体的作用端作用在与重力方向反向的位置。

10．上述方案中，为了使阀套类零件在X、Y、Z向灵活直线运动，响应更快速、顺畅，所述Z向浮动直线移动副、X向浮动直线移动副、Y向浮动直线移动副均为滚动导轨副。

11.上述方案中，所述Z向浮动组件上还包括锁紧机构，所述锁紧机构用于限制所述Z向浮动组件在Z向上的直线运动；所述锁紧机构包括导轨钳，所述导轨钳的一端安装在所述Z向浮动拖板上、另一端作用在Z向浮动直线移动副的导轨上。

12.上述方案中，所述角向定位夹具与定位卡盘的定位装夹以及所述随行夹具与所述定位夹盘的定位装夹，角向定位夹具、随行夹具上均具有标准定位装夹组件，标准定位装夹组件包括定位片（第一定位片、第二定位片）、撑脚、拉钉，可以使角向定位夹具、随行夹具在各自的定位卡盘、定位夹盘中准确、可靠地定位装夹，并可以快速反复换装。

13.上述方案中，所述随行夹具的随行定位装夹部为设置在随行夹具的上部的精密涨套，通过设计和制造保证精密涨套的定位基准在轴向与平台的工作台面（即Z向）是垂直的，其端面即阀套类零件下端面的定位面与工作台面是平行的。

14.上述方案中，所述Y向浮动拖板与上连接板可设计为一体，在Y向浮动拖板下方设置门字形结构即为上连接板。

由于上述方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：

1.本发明的上述方案中，针对精密阀套类零件的精确装夹定位需求，创新设计了X、Y、Z、A、B五自由度浮动，而绕X轴向的C向不允许浮动机构，巧妙实现了某阀套类零件在预调台的随行夹具中的内孔和角向的精准、可靠定位，满足了某阀套类零件在某数控自动化生产线上应用的随行夹具中定位装夹的要求。

2.本发明的上述方案中，X、Y、Z、A、B浮动机构，均采用了滚动副，保证了各浮动方向的灵活性，同时，对Z轴方向设置配重平衡机构，A、B浮动轴采用了弹簧平衡结构，使浮动机构在无外力作用时，处在平衡状态，操作灵活方便可靠。

3.本发明的上述方案中，本方案准确建立起了浮动头的X、Z轴与、定位卡盘、定位夹盘、角向定位夹具及随行夹具X向和Z向定位基准的位置关系，保证了零件在随行夹具定位、装夹的精确度。

4.本发明的上述方案中，本方案浮动机构与角向定位夹具之间设置了定位卡盘和标准定位装夹组件实现各角向定位夹具与浮动机构之间的精确、可靠、快捷换装。可通过换装各种角向定位夹具适应不用角向定位结构的阀套类零件在本浮动预调台上应用。

5.本发明的上述方案中，本浮动预调台的结构设计与各角向定位夹具结构设计的配合，能使各种阀套类零件在随行夹具上定位夹紧后，可以实现该种零件在随行夹具上快速、准确、可靠地定心和角向定位装夹，并能顺利实现角向定位夹具与装夹在随行夹具上的零件的脱离，满足使用要求。

附图说明

附图1为本发明实施例角向预定位平台的立体示意图；

附图2为本发明实施例角向预定位平台的正面视图；

附图3为图2中Ⅰ部的放大示意图；

附图4为图2中Ⅱ部的放大示意图；

附图5为本发明实施例角向预定位平台的侧面视图；

附图6为图2中A-A向剖面示意图；

附图7为图6中Ⅲ部的放大示意图；

附图8为图7中Ⅳ部的放大示意图；

附图9为图5中B-B向剖面示意图；

附图10为图6中C-C向剖面示意图。

以上附图中：

1、浮动机构；

11、Z向浮动组件；111、Z向浮动直线移动副；112、Z向浮动拖板；

12、X向浮动组件；121、X向浮动直线移动副；122、X向浮动拖板；

13、Y向浮动组件；131、Y向浮动直线移动副；132、Y向浮动拖板；

14、A轴B轴向浮动组件；141、上连接板；1411、A轴摆动幅；1412、A轴摆动平衡件；142、中间件；143、下摆动板；1431、B轴摆动幅；1432、B轴摆动平衡件；

15、导轨钳；

2、工作台；

3、立柱；

4、配重机构；41、配重块；42、连接绳索；43、过渡轮；

5、定位卡盘；51、卡盘定位基准部；

6、角向定位夹具；61、第一定位片；62、角向定位部；

7、定位夹盘；71、夹盘定位基准部；

8、随行夹具；81、第二定位片；82、随行定位装夹部；

9、阀套类零件；91、角向定位基准部；92、零件装夹定位基准部。

具体实施方式

以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。应注意的是，在附图中虽然也绘制了阀套类零件9的结构，但是阀套类零件9并不是本案所要保护的内容。

实施例：参见附图1至附图10所示，本发明实施例提供了柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，在本文中的五自由度浮动，包含沿X向、Y向、Z向灵活直线运动及绕X向轴线的A轴、绕Y向轴线的B轴灵活摆动，在该三轴坐标系中，还包含绕Z向轴线的C轴，本方案中对所述阀套类零件9的C轴进行限制，从而确保角向定位准确，因此称为五自由度浮动。在本方案中，所述阀套类零件9具有角向定位基准部91、零件装夹定位基准部92，角向定位基准部91包括平面或径向孔或端面槽，零件装夹定位基准部92包括零件定位内孔和零件定位端面；具体的，所述阀套类零件9上的角向定位基准部91为以下中的其中一种：为所述阀套类零件9上的在外圆柱面上所削与自身轴线平行的平面；或为所述阀套类零件9上的与所述零件定位内孔轴线垂直的径向孔；或为所述阀套类零件9上的所述零件定位内孔垂直的零件定位端面槽。

在本发明实施例中，所述角向预定位平台包括工作台2、立柱3、浮动机构1、配重机构4；其中，

所述立柱3定位安装在工作台2上，所述浮动机构1、配重机构4配合安装在立柱3上，所述配重机构4的作用端与所述浮动机构1连接并给浮动机构1施加作用力，以平衡所述浮动机构1Z向的重力；

所述浮动机构1包括Z向浮动组件11、X向浮动组件12、Y向浮动组件13、A轴B轴向浮动组件14；

所述Z向浮动组件11包含Z向浮动直线移动副111及Z向浮动拖板112，所述Z向浮动拖板112通过所述Z向浮动直线移动副111与所述立柱3连接，所述Z向浮动拖板112在Z向作灵活直线运动，所述Z向浮动组件11上具有与所述配重机构4的作用端进行连接的连接部；

所述X向浮动组件12包含X向浮动直线移动副121及X向浮动拖板122，所述X向浮动拖板122通过所述X向浮动直线移动副121与所述Z向浮动拖板112定位连接，所述X向浮动拖板122在X向作灵活直线运动；

所述Y向浮动组件13包含Y向浮动直线移动副131及Y向浮动拖板132，所述Y向浮动拖板132通过所述Y向浮动直线移动副131与所述X向浮动拖板122定位连接，所述Y向浮动拖板132在Y向作灵活直线运动；

所述A轴B轴向浮动组件14包含上连接板141、中间件142及下摆动板143，所述上连接板141相对于所述Y向浮动拖板132定位连接；所述上连接板141与中间件142通过设置的A轴摆动幅1411连接，所述A轴摆动幅1411的摆动轴线与X轴平行，且位于上连接板141及中间件142的中间位置，所述中间件142可绕所述A轴摆动幅1411轴线相对于所述上连接板141灵活摆动；所述下摆动板143与所述中间件142通过设置的B轴摆动幅1431连接，所述B轴摆动幅1431的摆动轴线与Y轴平行，且位于中间件142及下摆动板143的中间位置，所述下摆动板143可绕所述B轴摆动幅1431轴线相对于所述中间件灵活摆动，同时，所述中间件142也带动所述下摆动板143绕A轴摆动幅1411摆动，以使所述下摆动板143即可绕X向轴线摆动又可绕Y轴线摆动；

所述下摆动板143的下方固定有定位卡盘5，所述定位卡盘5上具有卡盘定位基准部51，所述卡盘定位基准部51在X向基准与所述X向浮动拖板122运动平行；

所述定位卡盘5下端部夹持有角向定位夹具6，所述角向定位夹具6用于对阀套类零件9进行角向定位，所述角向定位夹具6上具有与所述卡盘定位基准部51定位配合的第一定位片61，所述角向定位夹具6上设置有角向定位部62，由所述角向定位部62与所述阀套类零件9的角向定位基准部91配合，以使所述阀套类零件9上的角向定位基准部91与所述角向定位夹具6上的第一定位片61的在X或Y轴方向定位基准保证准确的平行或垂直关系；根据阀套类零件9上的角向定位基准部91不同来设置不同的角向定位部62。

所述工作台2的台面上安装有定位夹盘7，所述定位夹盘7上具有夹盘定位基准部71，所述夹盘定位基准部在Z向基准与所述Z向浮动拖板112运动平行、在X向基准与所述X向浮动拖板122运动平行，使得定位装夹在所述浮动机构1上角向定位夹具6中阀套类零件9的角向定位基准部91与所述定位夹盘7上的夹盘定位基准部71的X向定位基准平行或垂直且不能绕Z向轴线的C轴摆动；

所述定位夹盘7上定位夹持有随行夹具8，所述随行夹具8用于定位装夹阀套类零件9，所述随行夹具8上具有与所述夹盘定位基准部71定位配合的第二定位片81；所述随行夹具8上设置随行定位装夹部82，所述随行定位装夹部82与所述阀套类零件9的零件装夹定位基准部92定位装夹配合，所述随行夹具8的随行定位装夹部82的相应对零件定位端面和零件定位内孔的定位基准与Z轴分别垂直和平行。

所述角向预定位平台被配置成：在将所述阀套类零件9通过所述浮动机构1及角向定位夹具6转换定位装夹到随行夹具8的随行定位装夹部82上的过程中，所述阀套类零件9随所述浮动机构1的五自由度浮动消除所述阀套类零件9的角向定位基准部91与所述随行夹具8的随行定位装夹部82之间的不同心、不垂直误差，使所述阀套类零件9的零件装夹定位基准部92与随行夹具8的随行定位装夹部82能顺畅配合定位，同时，由于定位装夹在浮动机构1和角向定位夹具6中的阀套类零件9不能绕Z向轴线的C轴摆动，以此使得阀套类零件9的角向定位基准部91保持准确的角向位置不变，从而实现以零件定位内孔和零件定位端面为定位基准的阀套类零件9的轴向定心定位和角向定位。

在本发明的上述实施例中，首先是设计能够进行五自由度浮动的浮动机构1来对装夹有角向定位夹具6的定位卡盘5进行连接，阀套类零件9能在X、Y、Z向灵活直线运动及绕A、B轴灵活摆动的五自由度灵活自由浮动，但在C向（绕Z轴）是不能浮动的，也就是零件的角向位置与X轴向是确保平行（或垂直的）；然后是对定位夹盘7、角向定位夹具6、定位夹盘7以及随行夹具8做一系列配套的配合装夹定位，在将所述阀套类零件9通过所述浮动机构1及角向定位夹具6转换定位装夹到随行夹具8的随行定位装夹部82上的过程中，所述阀套类零件9随所述浮动机构1的五自由度浮动消除所述阀套类零件9的零件装夹定位基准部92与所述随行夹具8的随行定位装夹部82之间的不同心、不垂直误差，使所述阀套类零件9的定位基准与随行夹具8的随行定位装夹部82能顺畅配合定位，同时，由于定位装夹在浮动机构1和角向定位夹具6中的阀套类零件9不能绕Z向轴线的C轴摆动，以此使得阀套类零件9的角向定位基准部91保持准确的角向位置不变，从而实现以零件定位内孔和零件定位端面为定位基准的阀套类零件9的轴向定心定位和角向定位。采用上述方案，不仅可以使该类需角向定位的阀套类零件9在随行夹具8上可以实现准确的角向定位，而且角向定位机构不用设置在随行夹具8上，使随行夹具8轻便、简捷，也不会挡住零件需要加工部位，还可以避免每个随行夹具8上都设置一个角向定位机构，降低数控自动化加工线的建设成本。

在本发明实施例中，为了使浮动机构1的整体结构更加紧凑，使得工作人员在操作浮动机构1时更加省力、方便，所述立柱3的右侧面通过所述Z向浮动直线移动副111与所述Z向浮动拖板112的左侧面连接，所述Z向浮动拖板112的右侧面通过所述X向浮动直线移动副121与所述X向浮动拖板122连接，所述X向浮动拖板122的下表面通过Y向浮动直线移动副131与所述Y向浮动拖板132连接，所述Y向浮动拖板132的下表面固定所述上连接板141，这样的结构让浮动机构1的体积小，五自由度浮动时灵活、顺畅，也便于整个角向预定平台的整体布局。

在本发明实施例中，为了让A轴B轴向浮动组件14的结构更紧凑，并使所述下摆动板143绕X向轴线的摆动、绕Y轴线的摆动更轻便、顺畅，所述上连接板141为门字形结构，所述上连接板141具有向下的开口，所述上连接板141上具有沿X向设置的两个第一侧板，两个第一侧板的相对位置上沿X向开设有同轴X向孔；所述下摆动板143为门字形结构，所述下摆动板143具有向上的开口，所述下摆动板143上具有沿Y向设置的两个第二侧板，两个第二侧板的相对位置上沿Y向开设有同轴Y向孔。具体的，为了使中间件142与其他部件的相对摆动更加顺滑、灵活，所述同轴X向孔、同轴Y向孔中安装有滚动轴承，所述中间件142上在X向和Y向共对称设置有4个短轴，所述短轴一端套入所述滚动轴承内孔中、另一端固定套入所述中间件142。即A轴摆动幅1411、B轴摆动幅1431均包含滚动轴承、短轴。同时，为了使A轴B轴向浮动组件14在无附加外力时能够处于摆角中位的平衡状态，所述中间件142与所述上连接板141之间设置有A轴摆动平衡件1412，所述A轴摆动平衡件1412作用于所述中间件142与所述上连接板141，以使所述中间件在无附加外力时在A轴处于摆角中位的平衡状态；所述中间件142与所述下摆动板143之间设置所述B轴摆动平衡件1432，所述B轴摆动平衡件1432作用于所述中间件142与所述下摆动板143，以使所述中间件142在无附加外力时在B轴处于摆角中位的平衡状态；具体的，所述A轴摆动平衡件1412、B轴摆动平衡件1432均为弹簧。

在本发明实施例中，为了让所述浮动机构1的重力得以平衡，且平衡效果有效、可靠，所述配重机构包括配重块41、连接绳索42及过渡轮43，所述过渡轮43与所述立柱3固定连接，所述连接绳索42滑动装配在过渡轮43上，所述连接绳索42的一端与所述配重块41固定连接、另一端与所述Z向浮动拖板112固定连接；但是本发明不以此为限，配重机构还可以是气缸、油缸等结构，缸体的作用端作用在与重力方向反向的位置。

在本发明实施例中，所述Z向浮动组件11上还包括锁紧机构，所述锁紧机构用于限制所述Z向浮动组件11在Z向上的直线运动；所述锁紧机构包括导轨钳15，所述导轨钳15的一端安装在所述Z向浮动拖板112上、另一端作用在Z向浮动直线移动副111的导轨上。

下面再对本发明在实际应用中所采用的一种优选技术方案进行进一步的详细说明：

在该优选技术方案中，提出了一种柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台。该角向预定位平台由工作台2、定位夹盘7、随行夹具8、涨套、立柱3、配重、钢丝绳（连接绳索42）、过渡轮43、Z向浮动拖板112、X向浮动拖板122、Y向浮动拖板132、A轴B轴向浮动组件14、定位卡盘5、拉钉、撑脚、定位片（第一定位片61、第二定位片81）、角向定位夹具6等组成。

立柱3固定安装在工作台2面上，立柱3右侧面通过滚动导轨副（Z向浮动直线移动副111）与Z向浮动拖板112左侧面连接、Z向浮动拖板112可在与工作台2面垂直向（Z向）灵活自由运行，Z向浮动拖板112及下连接构件通过过渡轮43、钢丝绳与配重块41相连，使两者之间的重力处于摆角中位的平衡状态，Z向浮动拖板112右侧面通过滚动导轨副（X向浮动直线移动副121）与X向浮动拖板122连接。X向浮动拖板122可在与工作台2面平行的Y 向灵活自由运动，在X向浮动拖板122的下面通过滚动导轨副（Y向浮动直线移动副131）与Y向浮动拖板132连接，Y向浮动拖板132可在与工作台2面平行的Y向灵活自由运动。

在Y向浮动拖板132下端设置为门形结构，即上连接板141，上连接板141两侧板上沿X轴线方向设置二同轴孔，孔内各装一滚动轴承，左、右法兰将两轴承轴向定位，左右两短轴的一端套入轴承内孔，另一一端固定套入中间件142，使中间件142可以绕X轴线作A轴微量浮动摆动，在中间件142上端面与Y向浮动拖板132门形结构下端面之间设置了二平衡弹簧，使中间件142在无附加外力时，处于摆角中位的平衡状态。

在中间件142下方设置有开口朝上的门形结构的下摆动板143，在中间件142与门形结构的下摆动板143之间的Y轴线方面，通过设置与X轴线方向同样结构使得下摆动板143可以绕Y轴线作B轴微量浮动摆头。

在下摆动板143的下端面下固定装有定位夹盘7，定位卡盘5的X向定位基准与上述的X向浮动拖板122的方面运动平行。

在定位卡盘5下方设置用于装夹零件的角向定位夹具6，角向定位夹具6通过标准的拉钉、撑脚、第一定位片61与定位卡盘5实现精准的定位并夹持。角向定位夹具6根据阀套类零件9的具体不同的角向定位结构进行设计，使得不同角向定位结构的零件在不同的角向定位夹具6中能实现准确的角向定位，并确保零件角向定位的孔或面或端面定位槽的对称线（面）与角向定位夹具6上部的定位片的定位基准在X（或Y）轴方向保证准确的平行（或垂直）关系。

因此，当装在角向定位夹具6中保证了准确的角向定位，阀套类零件9连同角向定位夹具6在定位卡盘5下端定位夹紧后，阀套类零件9在X、Y、Z向及A、B向都是可以灵活自由浮动的，但在C向（绕Z轴）是不能浮动的，也就是零件的角向位置与X轴向是确保平行（或垂直的）。

在工作台2平面装有定位夹盘7，其定位的基准面在Z向与立柱3上的Z向浮动拖板112运动平行，特别是通过相应的调整保证其在X向的定位基准与立柱3的X向浮动拖板122运动精准平行，亦即保证了装在五自由度浮动机构1上工件的角向位置与定位夹盘7的X向定位基准是准确平行并不能浮动的。

在定位夹盘7上定位夹持随行夹具8，随行夹具8下部的定位安装基准结构与定位夹盘7的定位安装是相对应的，能确保随行夹具8在夹具上的定位安装及重复定位安装精度在微米级水平（能达±0.003mm）。

在随行夹具8的上部设置有自动化精密涨套定位安装机构，通过设计和制造保证精密涨套的定位基准在轴向与平台的工作台2面（即Z向）是垂直的，其端面即阀套类零件9下端面的定位面与工作台2面是平行的。该涨套对零件定位内孔的定位精度和重复定位精度能达到微米级水平（±0.005mm）。

在完成某阀套类零件9在浮动机构1下的角向定位夹具6中定位安装及随行夹具8在夹具上的定位安装后，操作人员在开通精密涨套松开压缩空气气源，松开随行夹具8上的精密涨套后，拉移浮动机构1，将零件定位内孔套入随行夹具8上部的精密涨套内，并使零件下端的零件定位端面与随行夹具8上端法兰的上端定位面相抵触，此时关闭精密涨套松开气源，精密涨套在弹性力的作用下，将零件的定孔精确涨拉定位，夹紧。最后，打开零件在角向定位夹具6中的夹紧机构，拉移浮动机构1，使角向定位夹具6与零件脱离，完成该阀套类零件9在随行夹具8精密涨套上精确定位安装并保持精确角向定位。

在操作人员将浮动机构1拉移，将阀套类零件9的零件定位内孔套入精密涨套中，由于将在浮动机构1下的零件X、Y、Z向及A、B向是灵活自由浮动的，可以自动消除随零件定位内孔与精密涨套定位面之间的不同心、不垂直误差，不仅使零件定位内孔能顺利套入精密涨套中，而且在精密涨套对零件定位内孔进行涨拉定位夹紧中，在精密涨套涨拉力的作用下，使得零件能自由地沿精密涨套的定位基准运动并夹紧，进而，实现了阀套类零件9在精密涨套上高精度的定位夹紧。尤其是装在浮动机构1角向定位夹具6中的零件在C向是不能浮动的，这就确保了零件在定位装入随行夹具8的涨套中后，角向位置相向X轴向是平行的，从而准确实现了阀套类零件9在随行夹具8中的角向预定位，以此来达到本发明的目的。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：

所述五自由度浮动包含沿X向、Y向、Z向灵活直线运动及绕X向轴线的A轴、绕Y向轴线的B轴灵活摆动，所述阀套类零件(9)具有角向定位基准部(91)、零件装夹定位基准部(92)，角向定位基准部(91)包括平面或径向孔或端面槽，零件装夹定位基准部(92)包括零件定位内孔和零件定位端面；所述角向预定位平台包括工作台(2)、立柱(3)、浮动机构(1)、配重机构(4)、定位夹盘(7)；其中，

所述立柱(3)定位安装在工作台(2)上，所述浮动机构(1)、配重机构(4)配合安装在立柱(3)上，所述配重机构(4)的作用端与所述浮动机构(1)连接并给浮动机构(1)施加作用力，以平衡所述浮动机构(1)Z向的重力；所述定位夹盘(7)安装在工作台(2)上；

所述浮动机构(1)包括Z向浮动组件(11)、X向浮动组件(12)、Y向浮动组件(13)、A轴B轴向浮动组件(14)；

所述Z向浮动组件(11)包含Z向浮动直线移动副(111)及Z向浮动拖板(112)，所述Z向浮动拖板(112)通过所述Z向浮动直线移动副(111)与所述立柱(3)连接，所述Z向浮动拖板(112)在Z向作灵活直线运动，所述Z向浮动组件(11)上具有与所述配重机构(4)的作用端进行连接的连接部；

所述X向浮动组件(12)包含X向浮动直线移动副(121)及X向浮动拖板(122)，所述X向浮动拖板(122)通过所述X向浮动直线移动副(121)与所述Z向浮动拖板(112)定位连接，所述X向浮动拖板(122)在X向作灵活直线运动；

所述Y向浮动组件(13)包含Y向浮动直线移动副(131)及Y向浮动拖板(132)，所述Y向浮动拖板(132)通过所述Y向浮动直线移动副(131)与所述X向浮动拖板(122)定位连接，所述Y向浮动拖板(132)在Y向作灵活直线运动；

所述A轴B轴向浮动组件(14)包含上连接板(141)、中间件(142)及下摆动板(143)，所述上连接板(141)相对于所述Y向浮动拖板(132)定位连接；所述上连接板(141)与中间件(142)通过设置的A轴摆动幅(1411)连接，所述A轴摆动幅(1411)的摆动轴线与X轴平行，且位于上连接板(141)及中间件(142)的中间位置，所述中间件(142)可绕所述A轴摆动幅(1411)轴线相对于所述上连接板(141)灵活摆动；所述下摆动板(143)与所述中间件(142)通过设置的B轴摆动幅(1431)连接，所述B轴摆动幅(1431)的摆动轴线与Y轴平行，且位于中间件(142)及下摆动板(143)的中间位置，所述下摆动板(143)可绕所述B轴摆动幅(1431)轴线相对于所述中间件(142)灵活摆动，同时，所述中间件(142)也带动所述下摆动板(143)绕A轴摆动幅(1411)摆动，以使所述下摆动板(143)即可绕X向轴线摆动又可绕Y轴线摆动；

所述下摆动板(143)的下方固定有定位卡盘(5)，所述定位卡盘(5)上具有卡盘定位基准部(51)，所述卡盘定位基准部(51)在X向基准与所述X向浮动拖板(122)运动平行；

所述定位卡盘(5)下端部夹持有角向定位夹具(6)，所述角向定位夹具(6)用于对阀套类零件(9)进行角向定位，所述角向定位夹具(6)上具有与所述卡盘定位基准部(51)定位配合的第一定位片(61)，所述角向定位夹具(6)上设置有角向定位部(62)，由所述角向定位部(62)与所述阀套类零件(9)的角向定位基准部(91)配合，以使所述阀套类零件(9)上的角向定位基准部(91)与所述角向定位夹具(6)上的第一定位片(61)在X或Y轴方向定位基准保证准确的平行或垂直关系；所述定位卡盘(5)可根据不同的阀套类零件准确交换不同的角向定位夹具(6)；

所述工作台(2)的台面上安装有定位夹盘(7)，所述定位夹盘(7)上具有夹盘定位基准部(71)，所述夹盘定位基准部(71)在Z向基准与所述Z向浮动拖板(112)运动平行、在X向基准与所述X向浮动拖板(122)运动平行，使得定位装夹在所述角向定位夹具(6)中所述阀套类零件(9)上的角向定位基准部(91)与所述定位夹盘(7)上的夹盘定位基准部(71)的X向定位基准平行或垂直且不能绕Z向轴线的C轴摆动；

所述定位夹盘(7)上定位夹持有随行夹具(8)，所述随行夹具(8)用于定位装夹阀套类零件(9)，所述随行夹具(8)上具有与所述夹盘定位基准部(71)定位配合的第二定位片(81)；所述随行夹具(8)上设置随行定位装夹部(82)，所述随行定位装夹部(82)与所述阀套类零件(9)的零件装夹定位基准部(92)定位装夹配合，所述随行夹具(8)的随行定位装夹部(82)的相应对零件定位端面和零件定位内孔的定位基准与Z轴分别垂直和平行；

所述角向预定位平台被配置成：在将所述阀套类零件(9)通过所述浮动机构(1)及角向定位夹具(6)转换定位装夹到随行夹具(8)的随行定位装夹部(82)上的过程中，所述阀套类零件(9)随所述浮动机构(1)的五自由度浮动消除所述阀套类零件(9)的零件装夹定位基准部(92)与所述随行夹具(8)的随行定位装夹部(82)之间的不同心、不垂直误差，使所述阀套类零件(9)的零件装夹定位基准部(92)与随行夹具(8)的随行定位装夹部(82)能顺畅配合定位，同时，由于定位装夹在浮动机构(1)和角向定位夹具(6)中的阀套类零件(9)不能绕Z向轴线的C轴摆动，以此使得阀套类零件(9)的角向定位基准部(91)保持准确的角向位置不变，从而实现以零件定位内孔和零件定位端面为零件装夹定位基准部(92)的阀套类零件(9)的轴向定心定位和角向定位。

2.根据权利要求1所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：所述立柱(3)的右侧面通过所述Z向浮动直线移动副(111)与所述Z向浮动拖板(112)的左侧面连接，所述Z向浮动拖板(112)的右侧面通过所述X向浮动直线移动副(121)与所述X向浮动拖板(122)连接，所述X向浮动拖板(122)的下表面通过Y向浮动直线移动副(131)与所述Y向浮动拖板(132)连接，所述Y向浮动拖板(132)的下表面固定所述上连接板(141)。

3.根据权利要求1所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：所述上连接板(141)为门字形结构，所述上连接板(141)具有向下的开口，所述上连接板(141)上具有沿X向设置的两个第一侧板，两个第一侧板的相对位置上沿X向开设有同轴X向孔；所述下摆动板(143)为门字形结构，所述下摆动板(143)具有向上的开口，所述下摆动板(143)上具有沿Y向设置的两个第二侧板，两个第二侧板的相对位置上沿Y向开设有同轴Y向孔。

4.根据权利要求3所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：所述同轴X向孔、同轴Y向孔中安装有滚动轴承，所述中间件(142)上在X向和Y向共对称设置有4个短轴，所述短轴一端套入所述滚动轴承内孔中、另一端固定套入所述中间件(142)。

5.根据权利要求1所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：

所述中间件(142)与所述上连接板(141)之间设置有A轴摆动平衡件(1412)，所述A轴摆动平衡件(1412)作用于所述中间件(142)与所述上连接板(141)，以使所述中间件(142)在无附加外力时在A轴处于摆角中位的平衡状态；

所述中间件(142)与所述下摆动板(143)之间设置所述B轴摆动平衡件(1432)，所述B轴摆动平衡件(1432)作用于所述中间件(142)与所述下摆动板(143)，以使所述中间件(142)在无附加外力时在B轴处于摆角中位的平衡状态。

6.根据权利要求5所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：所述A轴摆动平衡件(1412)、B轴摆动平衡件(1432)均为弹簧。

7.根据权利要求1所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于，所述阀套类零件(9)上的角向定位基准部(91)为以下中的其中一种：

为所述阀套类零件(9)上的在外圆柱面上所削与自身轴线平行的平面；

为所述阀套类零件(9)上的与所述零件定位内孔轴线垂直的径向孔；

为所述阀套类零件(9)上的所述零件定位内孔垂直的零件定位端面槽。

8.根据权利要求1所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：所述配重机构(4)包括配重块(41)、连接绳索(42)及过渡轮(43)，所述过渡轮(43)与所述立柱(3)固定连接，所述连接绳索(42)滑动装配在过渡轮(43)上，所述连接绳索(42)的一端与所述配重块(41)固定连接、另一端与所述Z向浮动拖板(112)固定连接。

9.根据权利要求1所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：所述Z向浮动直线移动副(111)、X向浮动直线移动副(121)、Y向浮动直线移动副(131)均为滚动导轨副。

10.根据权利要求1所述的柔性自动线用五自由度浮动的阀套类零件角向预定位平台，其特征在于：所述Z向浮动组件(11)上还包括锁紧机构，所述锁紧机构用于限制所述Z向浮动组件(11)在Z向上的直线运动；所述锁紧机构包括导轨钳(15)，所述导轨钳(15)的一端安装在所述Z向浮动拖板(112)上、另一端安装在Z向浮动直线移动副(111)的导轨上。

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