CN116460633A - 一种航空薄壁件用气动夹具 - Google Patents

Abstract

一种航空薄壁件用气动夹具，包括T型槽工作台、在T型槽工作台上的位置可调的下壳体、固定在下壳体上的上壳体、与装夹工件可拆卸连接的定位销；下壳体和上壳体形成腔体，定位销插入或拔出腔体的顶面；腔体内分别容纳有均布在定位销周向的多个球体、支撑球体的支撑盘、弹性部件；下壳体的底盘的径向内侧设置有一圈的内凸起，支撑盘整体为环状，支撑盘同轴叠置在内凸起的顶面上；内凸起包围弹性部件，弹性部件抵接在定位销和底盘之间；定位销的周向开设有一圈凹槽，驱动部件可驱动球体靠近或远离凹槽用以锁定或解除定位销。本发明采用定位销形式固定壳类件，定位位置灵活、牢固。

Description

一种航空薄壁件用气动夹具

技术领域

本发明涉及薄壳类零件使用的夹具领域，特别是一种航空薄壁件用气动夹具。

背景技术

当前，随着我国工业日新月异的发展，对夹具的灵活性，高效性有着很高的要求。在过去，卡盘是机床上比较常用的装夹装置，它利用了活动卡爪的径向移动，但是容易导致工件夹紧变形，且可能出现夹具干涉，需要多次装夹。对于复杂形状工件，卡盘难以对工件实现有效的固定，需要使用不同夹持方式或制作特殊夹具，设计大数量的夹具会造成巨大的夹具准备工作量，占用了较多的人力和很长的周期，当产品改型时，又要重新设计和制造夹具，综上所述不够灵活给加工企业带来较大负担。

因此，有必要设计一种减少夹紧变形、布局灵活的适用航空薄壁件用的夹具，来解决上述的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种装夹位置灵活、适用航空薄壁件、不使用卡盘等夹紧装夹加工件周向的夹具。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种航空薄壁件用气动夹具，包括T型槽工作台、在所述T型槽工作台上的固定位置可调的下壳体、同轴固定在所述下壳体顶面上的上壳体、与装夹工件可拆卸连接的定位销；

所述下壳体和所述上壳体形成顶面具有插入孔的腔体，所述上壳体的轴线处开设有所述插入孔供所述定位销插入或拔出所述腔体；

所述腔体内分别容纳有均布在所述定位销周向上的多个球体、支撑所述球体的支撑盘、弹性支撑所述定位销的弹性部件；气动夹具还包括驱动所述球体运动的驱动部件；

所述下壳体的底盘的径向内侧设置有一圈的内凸起，所述支撑盘整体为环状，所述支撑盘同轴叠置在所述内凸起的顶面上；

所述凸起包围所述弹性部件，所述弹性部件抵接在所述定位销和所述底盘之间；

所述定位销沿所述支撑盘的径向运动，所述支撑盘的顶面为向外、向下倾斜的斜面；

所述定位销的周向开设有一圈凹槽，所述驱动部件可推动所述球体运动至所述凹槽用以锁定插入的所述定位销；

所述驱动部件可松开所述球体用以解锁所述定位销，同时所述球体在所述支撑盘的顶面作用下向所述支撑盘的径向外侧运动。

在上述技术方案中，本发明提供的一种航空薄壁件用气动夹具，具有以下有益效果：

先利用机械常用的螺栓等连接件将定位销和装夹工件固定，然后再将定位销插入T型槽工作台。装夹工件安装定位销的位置和T型槽工作台上定位销的位置都可以根据实际需求进行灵活的双重的变化。没有采用传统的夹紧装夹工件周向的夹紧方法，本发明有效减少了夹具的体积，降低了对装夹工件对于安装夹具的形状的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明公开的气动夹具的主视结构示意图；

图2是本发明公开的气动夹具工作时的剖面结构示意图；

图3是本发明公开的定位销的结构示意图；

图4是本发明公开的气动夹具的立体结构示意图；

图5是本发明公开的下壳体的结构示意图；

图6是本发明公开的支撑盘的结构示意图；

图7是本发明公开的气动夹具非工作时的剖面结构示意图；

图8是本发明公开的上壳体的结构示意图；

图9是本发明公开的自锁滑盘的结构示意图。

附图标记：

工作台1、下壳体2、上壳体3、定位销4、球体5、支撑盘6、自锁滑盘7、碟型弹簧9、螺母10；

内凸起21、外凸起22；

插入孔31、第三圆环33、第四圆环34、腔体台阶面35、环形腔36、气压插口37；

凹槽41、外倒角42；

隔断61；

斜面71、第一圆环72、第二圆环73、滑盘台阶面74；

随行弹簧81、随行塞82。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

如图1-9所示，一种航空薄壁件用气动夹具，包括T型槽工作台1、在T型槽工作台1上的固定位置可调的下壳体2、同轴固定在下壳体2顶面上的上壳体3、与装夹工件可拆卸连接的定位销4。

其中，T型槽工作台1带有多个T型槽，下壳体2通过与T型槽配套的螺栓固定在T型槽工作台1上。

下壳体2和上壳体3形成顶面具有插入孔31的腔体，上壳体3的轴线处开设有插入孔31供定位销4插入或拔出腔体。下壳体2有一个贴合在T型槽工作台1上的底盘，底盘上垂直固定有两圈和定位销4同轴的凸起，分别为在径向内侧的内凸起21、在径向外侧的外凸起22。上壳体3的顶面是一个圆盘，圆盘的径向外侧垂直固定、并置有两圈凸起以形成内高外矮的台阶面。上壳体3的相应位置形状与外凸起22匹配，使下壳体2和上壳体3无缝拼接，即该台阶面正好扣合在外凸起22上。其中上壳体3的径向内侧高的凸起设置为第三圆环33。外凸起22贴合在第三圆环33外部，下壳体2和上壳体3形成密封，不易掉落灰尘。利于下壳体2和上壳体3形成腔体。

腔体的内部有均布在定位销4周向上的多个球体5、支撑球体5的支撑盘6、弹性支撑定位销4的弹性部件。

其中，用来锁定定位销的球体5位于支撑盘6上，包围被插入的定位销4。球体5沿支撑盘6的径向运动，定位销4的周向开设有一圈凹槽41，球体5卡入到凹槽41时可锁定插入的定位销4。

其中，支撑盘6整体为环状，支撑盘6同轴叠置在内凸起21的顶面上；支撑盘6的顶面为向外、向下倾斜的斜面，使球体在默认状态下是向外运动的。定位销4插入腔体时，定位销4的底部置于支撑盘6内。

优选的，支撑盘6的外表面上粗、下细。粗的圆环的顶面设置多个长度方向沿支撑盘6的径向布置的隔断61，球体5置于相邻的隔断61形成的通道中。每个球体5都在对应的通道中运动，能同时靠近或远离定位销。隔断61有利于球体均匀分布，均匀夹紧定位销的中间部位。

其中，内凸起21形成空间用来包围弹性部件，弹性部件抵接在定位销4和底盘之间。弹性部件包括随行弹簧81和随行塞82，随行弹簧81支撑随行塞82，随行塞82同轴接触定位销4的底面；定位销4拔出时，随行塞82在随行弹簧81的作用下封闭插入孔31。随型塞82的设计有助于防止灰尘或加工过程的碎屑进入腔体中；另外也起到支撑定位销4的作用，使定位销4能缓慢的插入或拔出。随行塞82能够随着定位销的进入而下降，随着定位销的退出而上升。

其中，气动夹具还包括驱动球体5运动的驱动部件；驱动部件可推动球体向定位销4运动至凹槽41以锁定定位销，驱动部件可驱动球体5远离凹槽41用以解锁定位销4，同时球体5在支撑盘6的顶面作用下向支撑盘6的径向外侧运动。球体5优选为不锈钢小球。

优选的，驱动部件包括位于腔体内的自锁滑盘7、套在内凸起21和支撑盘6外的碟型弹簧9和驱动自锁滑盘7上下运动的上下移动机构；

环状的自锁滑盘7在支撑盘6的外边缘和腔体的内壁形成的滑道内上下滑动，自锁滑盘7的顶面的径向内侧设置有斜面71；

初始状态时，自锁滑盘7的内壁面是位于支撑盘6顶面的下方的，也就是上下移动机构下压自锁滑盘7用以球体5远离凹槽41便于插入定位销。然后自锁滑盘7在碟型弹簧9的作用下上移，碟型弹簧9弹性支撑自锁滑盘7使球体5夹于凹槽41和自锁滑盘7的内壁面之间；上下移动机构的作用在于实现自锁滑盘7向下直线运动，上下移动机构的作用可以参考直线运动机构，如液压缸、电动推杆等长度可调的伸缩杆。伸缩杆的自由端固定连接自锁滑盘7，伸缩杆的固定端固定在下壳体或上壳体的外部上。其中，斜面71的作用在于自锁滑盘7上移过程中，自锁滑盘7的径向内侧距离球体的距离慢慢变小。开始是由斜面71向上、向定位销方向驱动球体运动，慢慢过渡到是自锁滑盘7的内壁面锁定球体。

当需要加工某个复杂工件时，直接在工件外侧设计几个能够和定位销配合的螺栓孔。将航空薄壁件用气动夹具灵活移动到工作位置六角头螺栓、螺母配合固定安装，安装气压系统。和现有的夹具相比，大幅度降低了机械加工装夹前的准备工作，提高机床的实际生产效率。

优选的，自锁滑盘7的外表面上细、下粗，其从上到下依次包括第一圆环72和第二圆环73使自锁滑盘7的外表面形成一个内凹的滑盘台阶面74；

腔体的内壁面上细、下粗，其从上到下依次包括第三圆环33和第四圆环34使腔体的内壁面形成一个向下外凸的、与滑盘台阶面74匹配的腔体台阶面35；其中第四圆环34可以设置在下壳体2的外凸起22上。

自锁滑盘7上下运动时，第一圆环72分别贴合第三圆环33和支撑盘的粗的圆环滑动，第二圆环73贴合第四圆环34滑动，第一圆环72、第二圆环73、第三圆环33和第四圆环34形成一个环形腔36；也就是环形腔36截面上的矩形分别来自腔体台阶面35和滑盘台阶面74。优选第三圆环33距离支撑盘顶面的距离小于球体的直径，防止球体掉落。该航空薄壁件用气动夹具紧凑设计了支撑盘、自锁滑盘，和现有的夹具相比缩短了钢球的移动范围，减少了冲击避免卡顿。

优选的，上下移动机构为可为环形腔36加载气压的压力装置，上壳体3设置气压插口37用以和外部的压力装置连通。压力装置用于填充或释放气体控制自锁滑盘的运动。

使用时，航空薄壁件用气动夹具通过六角头螺栓和螺母10与T型槽工作台进行配合固定。如图7所示，压力装置先给自锁滑盘7加压、自锁滑盘7下移，使自锁滑盘7的斜面71远离球体，球体也远离凹槽41；然后插入定位销4；压力装置慢慢卸载压力，自锁滑盘7在碟型弹簧的支撑下向上运动至图2状态，斜面71推动球体慢慢靠近凹槽41直至球体被夹在自锁滑盘7的内壁面和凹槽41之间。自锁滑盘自动锁住不锈钢的球体，定位销被不锈钢小球一侧夹紧从而不能移动，定位销另一侧用于连接被加工或装配的零件；自锁滑盘上移到腔体台阶面35和滑盘台阶面74接触，维持锁定定位销的状态；压力装置先给自锁滑盘7加压、自锁滑盘7下移，定位销4拔出。该航空薄壁件用气动夹具通过六角头螺栓和螺母与T型槽工作台进行灵活固定，大幅度降低了机械加工装夹前的准备工作。

工作原理：在夹紧复杂工件时，根据复杂工件的外型来设计航空薄壁件用气动夹具的布局摆放，利用下壳体的T型槽将气动夹具整体移动到设计好的位置，和T型槽工作台1进行螺栓连接。将被加工工件外侧制作出能够和定位销4配合的螺栓孔，将定位销4固定在被加工工件上，安装气压系统，从而做好装夹前的准备工作了，灵活的布局有利于更高的装夹前准备效率。

示意性的被加工工件是方型的，在四周外侧制作出四个能够和定位销4配合的螺栓孔，将四个定位销4固定在被加工工件上，之后开启气压装置，此时气体压力大于自锁装置中的碟型弹簧的弹力，碟型弹簧被气压力压紧收缩，从而自锁滑盘9处于松开状态，球体由于支撑盘的倾斜所以向远离圆心方向移动，从而定位销4可以进行定位。此时自锁滑盘、上壳体3、下壳体2三者围成一个环形腔，环形腔只有图7状态可以观测到，环形腔充满气体。此时让定位销4缓缓的进入航空薄壁件用气动夹具内部，定位销的接头设置有8mm宽的45度倒角，上壳体3设置了2mm宽的45度倒角，两者配合，所以偏离8mm之内的误差能够自动找正，并且定位销的接头能够在偏移45度角之内插入夹具。

关闭气压装置收回气体，第三腔体之中的气体逐渐减少直到没有气体，气体压力小于自锁装置中的碟型弹簧的弹力，从而自锁滑盘下表面受弹力向上移动，移动范围受碟型弹簧高度限制。从而所述自锁滑盘自动锁住球体，此时完成了装夹的全过程。本发明更好的缩短了球体的移动范围，减少了冲击避免卡顿。之后进行切削，在切削时定位销4和上壳体3的上端面进行45度倒角配合。随行塞能够随着定位销的进入而下降，随着定位销的退出而上升。大幅度减少了灰尘和切屑进入夹具体内，提高夹具的使用寿命。

优选的，定位销4的底面设有一圈的外倒角42。定位销的下端为一个圆锥台状，这样便于插入腔体。偏离8mm之内的误差能够自动找正，并且定位销的接头能够在偏移45度角之内插入夹具。和现有的夹具相比，解决了在实际生产环境中需要夹具水平的要求，还减轻了技术人员为了将定位接头对准定位器的工作量。

优选的，定位销4和插入孔31通过一对配套的倒角接触。切削时定位销和上壳体的顶面进行45度倒角配合，缩短了钢球的移动范围，减少了冲击避免卡顿。下壳体中部存在限位凸台，限制了定位销向下的移动，上壳体存在限位凸台、即第三圆环，限制了自锁滑盘向上的移动。

优选的，如图7所示，自锁滑盘7的第二圆环73的内壁面开设槽体，使第一圆环72的内径小于第二圆环73。支撑盘6的外表面上粗、下细。自锁滑盘7和支撑盘6的这种形状都形成了一个限位的作用，碟型弹簧被支撑盘6的外表面的上粗的部分限位，也可以被第二圆环73限位。下壳体、自锁滑盘、支撑盘三者包围成一个环形空间，将此环形空间设为第二腔体，第二腔体内部放置着碟型弹簧。该航空薄壁件用气动夹具设置有碟型弹簧，利用气体的压力变化以及弹簧的弹性应变力能够更好的固定不锈钢小球，提高了拉紧力，并且还可以灵活的充放气体。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。

Claims (10)

1.一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，包括T型槽工作台(1)、在所述T型槽工作台(1)上的固定位置可调的下壳体(2)、同轴固定在所述下壳体(2)顶面上的上壳体(3)、与装夹工件可拆卸连接的定位销(4)；

所述下壳体(2)和所述上壳体(3)形成顶面具有插入孔(31)的腔体，所述上壳体(3)的轴线处开设有所述插入孔(31)供所述定位销(4)插入或拔出所述腔体；

所述腔体内分别容纳有均布在所述定位销(4)周向上的多个球体(5)、支撑所述球体(5)的支撑盘(6)、弹性支撑所述定位销(4)的弹性部件；气动夹具还包括驱动所述球体(5)运动的驱动部件；

所述下壳体(2)的底盘的径向内侧设置有一圈的内凸起(21)，所述支撑盘(6)整体为环状，所述支撑盘(6)同轴叠置在所述内凸起(21)的顶面上；

所述内凸起(21)包围所述弹性部件，所述弹性部件抵接在所述定位销(4)和所述底盘之间；

所述球体(5)沿所述支撑盘(6)的径向运动，所述支撑盘(6)的顶面为向外、向下倾斜的斜面；

所述定位销(4)的周向开设有一圈凹槽(41)，所述驱动部件可推动所述球体(5)运动至所述凹槽(41)用以锁定插入的所述定位销(4)；

所述驱动部件可松开所述球体(5)用以解锁所述定位销(4)，同时所述球体(5)在所述支撑盘(6)的顶面作用下向所述支撑盘(6)的径向外侧运动。

2.根据权利要求1所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述驱动部件包括位于所述腔体内的自锁滑盘(7)、套在所述内凸起(21)外的碟型弹簧(9)和驱动所述自锁滑盘(7)上下运动的上下移动机构；

环状的所述自锁滑盘(7)在所述支撑盘(6)的外边缘和所述腔体的内壁形成的滑道内上下滑动，所述自锁滑盘(7)的顶面的径向内侧设置有斜面(71)；

初始状态下所述上下移动机构下压所述自锁滑盘(7)用以所述球体(5)远离所述凹槽(41)；

所述自锁滑盘(7)上移后所述碟型弹簧(9)弹性支撑所述自锁滑盘(7)使所述球体(5)夹于所述凹槽(41)和自锁滑盘(7)的内壁面之间。

3.根据权利要求2所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述自锁滑盘(7)的外表面上细、下粗，其从上到下依次包括第一圆环(72)和第二圆环(73)使所述自锁滑盘(7)的外表面形成一个内凹的滑盘台阶面(74)；

所述腔体的内壁面上细、下粗，其从上到下依次包括第三圆环(33)和第四圆环(34)使所述腔体的内壁面形成一个外凸的、与所述滑盘台阶面(74)匹配的腔体台阶面(35)；

所述自锁滑盘(7)上下运动时，所述第一圆环(72)贴合所述第三圆环(33)滑动，所述第二圆环(73)贴合所述第四圆环(34)滑动，所述第一圆环(72)、第二圆环(73)、第三圆环(33)和第四圆环(34)形成一个环形腔(36)。

4.根据权利要求3所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述上下移动机构为可为环形腔(36)加载气压的压力装置，所述上壳体(3)设置气压插口(37)用以和外部的压力装置连通。

5.根据权利要求1所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述定位销(4)的底面设有一圈的外倒角(42)。

6.根据权利要求1所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述定位销(4)和所述插入孔(31)通过一对配套的倒角接触。

7.根据权利要求1所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述弹性部件包括随行弹簧(81)和随行塞(82)，所述随行弹簧(81)支撑所述随行塞(82)，所述随行塞(82)接触所述定位销(4)的底面；

所述定位销(4)拔出时，所述随行塞(82)在所述随行弹簧(81)的作用下封闭所述插入孔(31)。

8.根据权利要求1所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述下壳体(2)的盘面的径向外侧设置有一圈的外凸起(22)，所述上壳体(3)的相应位置形状与所述外凸起(22)匹配，使所述下壳体(2)和所述上壳体(3)无缝拼接。

9.根据权利要求1所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述支撑盘(6)的顶面设置多个长度方向沿所述支撑盘(6)的径向布置的隔断(61)，所述球体(5)置于相邻的隔断(61)形成的通道中。

10.根据权利要求1所述的一种航空薄壁件用气动夹具，其特征在于，所述支撑盘(6)的外表面上粗、下细。