CN117943870A - 一种数控加工模锻件的微调姿方法、应用及柔性调姿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种数控加工模锻件的微调姿方法、该微调姿方法的应用及该微调姿方法中涉及的柔性调姿装置。所述微调姿方法采用具有浮动元件的柔性调姿装置对零件姿态进行微调，同时通过选择部分浮动元件作为主调姿件的方式实现零件的快速调姿，提高调姿效率，进而提高定位装夹、轮廓验证、数控加工等操作的效率。所述柔性调姿装置结构简单，调整尺寸即可适应更多的使用场景，采购及维修成本较低。

Description

一种数控加工模锻件的微调姿方法、应用及柔性调姿装置

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其涉及一种数控加工模锻件的微调姿方法、该微调姿方法的应用及该微调姿方法中涉及的柔性调姿装置。

背景技术

随着航空制造领域的快速发展，航空结构件主承力件主要采用TC4、TC21钛合金及一些特殊高强度钢材等，此种材料大部分采用模锻件进行数控加工，模锻件在数控加工中需要经过轮廓验证，防止加工过程中余量不均匀导致零件质量问题，余量不均匀也可能导致在实际加工过程中的设备隐患等。

现有的轮廓验证方法有铣刀铣削法、钳工划线法、探针接触法等等多种方法。

一、现有技术中的铣刀铣削法

如图1所示，采用铣刀铣削法进行轮廓验证时，需要操作人员人为控制刀具200轴向深度在零件上一层一层进行轮廓验证，直到出现切削的轮廓400完成验证。装夹时采用底部加垫片进行调平处理，控制方法完全靠操作人员经验控制，存在操作质量风险，切削加工后无可逆性，验证过程效率低。

二、现有技术中的钳工划线法

如图2所示，采用钳工划线法进行轮廓验证时，需要钳工采用高度尺等划线工具在零件上，根据零件轮廓尺寸要求画出轮廓线进行验证，其中画的轮廓线500在图中以虚线表示。此方法划线效率低、精度低、需人为控制，不适合批量生产制造模式。

三、现有技术中的探针接触法

如图3所示，采用探针接触法进行轮廓验证时，将探针300移动到典型测量点位600处进行测量，测量值与对应的理论值对比，以进行轮廓验证。装夹时采用底部加垫片进行调平处理，控制方法完全靠操作人员经验控制，探针移动速度慢、效率低，还存在撞针的风险。

将上述轮廓验证方法用于数控加工的模锻件时，发现了调平操作麻烦、轮廓验证效率低的问题，于是提出“可调姿的工装+激光测距仪”的方案以解决上述问题，其技术构思类似“授权公告号为CN109747863B”的中国发明专利中公开的一种刚柔耦合调姿系统及其调姿方法。该专利公开的刚柔耦合调姿系统包括保形工装、柔性定位调姿组件、至少三台刚性数控定位调姿装置以及激光跟踪仪。该专利中公开的技术方案可以通过激光跟踪仪等设备进行零件空间位姿数据的采集、反馈，从而能够解决快速进行轮廓验证的问题，但其中调姿用的工装结构复杂，调姿时需要驱动的部件较多，整套设备体积较大且采购及维修成本昂贵，不适用于数控加工模锻件的调姿。

基于上述现有技术的现状，需要解决的问题是针对数控加工模锻件如何简化调姿工装结构、提高调姿效率。

发明内容

本发明的目的在于针对数控加工模锻件如何简化调姿工装结构、提高调姿效率的问题，提供了一种数控加工模锻件的微调姿方法、该微调姿方法的应用及该微调姿方法中涉及的柔性调姿装置。所述微调姿方法采用具有浮动元件的柔性调姿装置对零件姿态进行微调，同时通过选择部分浮动元件作为主调姿件的方式实现零件的快速调姿，提高调姿效率，进而提高定位装夹、轮廓验证、数控加工等操作的效率。所述柔性调姿装置结构简单，调整尺寸即可适应更多的使用场景，采购及维修成本较低。

首先，本发明提供了一种数控加工模锻件的微调姿方法，采用安装在数控机床主轴上的激光测距仪反馈零件多个检测点处当前点位数据，由工控机计算当前点位数据与设定点位数据的差值A，并根据差值A判断零件此时位姿是否满足检测或加工要求，若不满足要求，则通过安装在数控机床工作台上的工装直接作用于零件而进行零件调姿，直至零件的位姿满足检测或加工要求；所述微调姿方法采用柔性调姿装置作为零件调姿的工装，将柔性调姿装置中的多个浮动元件安装在工装底板上，利用能够沿数控机床主轴轴向运动而位置可调的浮动元件改变零件的位姿；零件调姿时，先从多个能够与零件接触的浮动元件中选择至少1个浮动元件作为主顶尖，其余浮动元件作为辅助顶尖；然后根据差值A通过改变主顶尖的轴向位置而改变零件位姿；待零件位姿满足检测或加工要求后，保持此时零件位姿不变，调整辅助顶尖的轴向位置使所有浮动元件的顶尖刚好与零件连接；完成零件的调姿。

本发明所述微调姿方法中采用柔性调姿装置，通过多个浮动元件承托零件并通过改变浮动元件伸出工装底板的高度而改变零件位姿；同时从多个浮动元件中选择少数浮动元件作为主顶尖，其余浮动元件作为辅助顶尖，在调姿时仅通过改变主顶尖的高度调整零件位姿，调姿完成后适应性改变辅助顶尖的高度，使辅助顶尖与零件接触而保证承托力。

进一步地，虽然多个浮动元件随意分布也可以承托零件并调姿，但为了标准化以便于计算调姿参数、减少运算量，通常根据零件在工装底板上投射的轮廓或拟定浮动元件承托型面的形状，将多个浮动元件按照矩形阵列、圆形阵列等规则方式进行排布，进而提高调姿效率。

多个浮动元件的一种典型排布方式：矩形阵列。若干个能够与零件接触的所述浮动元件呈矩形阵列排布在所述工装底板上；将位于矩形阵列四个角的浮动元件作为主顶尖，其余浮动元件作为辅助顶尖；此结构的柔性调姿装置在进行零件位姿调整时，根据差值A将位于对角的主顶尖作为一组进行调整，零件平面度满足要求后，再调整其余的辅助顶尖。

多个浮动元件的另一种典型排布方式：圆形阵列。若干个能够与零件接触的所述浮动元件呈圆形阵列排布在所述工装底板上；将位于圆形阵列四个象限轴上的浮动元件作为主顶尖，其余浮动元件作为辅助顶尖；此结构的柔性调姿装置在进行零件位姿调整时，根据差值A将位于对角的主顶尖作为一组进行调整，零件平面度满足要求后，再调整其余的辅助顶尖。

其次，本发明提供了上述微调姿方法的应用。所述微调姿方法对数控加工的模锻件进行装夹姿态的微调后，进行后续的定位装夹或轮廓验证或数控机械加工操作。

最后，本发明还提供了上述微调姿方法中涉及的柔性调姿装置的具体结构。

第一种柔性调姿装置的具体结构：柔性调姿装置包括工装底板和安装在工装底板上的多个浮动元件；所述浮动元件包括连接成一个整体的底座、锁紧螺钉、中心顶杆、接触顶头、弹簧；所述中心顶杆的底部安装在所述底座中并通过设置在所述底座周向的多个所述锁紧螺钉紧固；所述中心顶杆的顶部端面与所述接触顶头的底部端面接触；所述中心顶杆的顶部端面、所述接触顶头的底部端面一凸一凹的圆弧型面且二者型面相合；当所述中心顶杆的顶部端面为凸型圆弧型面时，所述中心顶杆的凸型圆弧型面的下方设置有限位所述接触顶头的凸缘；所述中心顶杆通过套设在所述中心顶杆上的所述弹簧与所述底座浮动连接。

进一步地，所述中心顶杆的底部沿周向均布N个键槽，均布安装在所述底座上的N个所述锁紧螺钉与N个键槽的位置一一匹配；其中，N为不小于2的正整数。

进一步地，所述锁紧螺钉分为依次设置的内六角螺头、外螺纹段、球头部；所述外螺纹段与设置在所述底座上的沉头螺纹孔螺纹连接，所述球头部能伸入所述键槽中，且所述球头部的最大横截面直径不大于所述键槽的宽度。

第二种柔性调姿装置的具体结构：柔性调姿装置包括工装底板和安装在工装底板上的多个浮动元件；所述柔性调姿装置的工装底板上设有若干用于安装所述浮动元件的插孔；所述浮动元件主要由螺纹连接的球头顶杆、锁紧螺母组成；所述球头顶杆的下部插入所述插孔，通过调节所述锁紧螺母相对于所述球头顶杆顶部的位置调整所述球头顶杆伸出的高度并通过所述锁紧螺母锁定。

第三种柔性调姿装置的具体结构：柔性调姿装置包括工装底板和安装在工装底板上的多个浮动元件；所述工装底板上设有若干用于安装所述浮动元件的插孔；所述浮动元件主要由球头顶杆、杆套和侧固式螺钉组成；所述杆套外套在所述球头顶杆上；所述侧固式螺钉沿所述球头顶杆的径向螺纹安装在所述杆套上；所述球头顶杆的下部插入所述插孔，通过调节所述杆套相对于所述球头顶杆顶部的位置调整所述球头顶杆伸出的高度并通过所述侧固式螺钉锁定。

第四种柔性调姿装置的具体结构：柔性调姿装置包括工装底板和安装在工装底板上的多个浮动元件；所述浮动元件主要由球头顶杆和能够驱动球头顶杆轴向直线移动的驱动装置组成；所述驱动装置为液压缸或气缸或电缸。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法，通过设置有多个浮动元件的柔性调姿装置进行零件调姿，且调姿时仅通过调整主顶尖的伸长高度改变零件的空间姿态，其他辅助顶尖只是起到辅助承托的作用，提高调姿效率；

(2)本发明所述的柔性调姿装置，结构简单，制作成本和维护成本可控，而且很容易改变其尺寸以适应大尺寸零件、小尺寸零件的调姿；

(3)本发明所述的柔性调姿装置、微调姿方法，可以广泛应用于数控加工领域，如定位装夹、轮廓验证、数控机械加工等具体操作工艺。

附图说明

图1是现有技术中铣刀铣削法进行轮廓验证时原理示意图。

图2是现有技术中钳工划线法进行轮廓验证时原理示意图。

图3是现有技术中探针接触法进行轮廓验证时原理示意图。

图4是本发明中一种柔性调姿装置的结构示意图。

图5是本发明中激光测距仪测量目标点位时使用过程示意图。

图6是本发明中对模锻零件进行微调姿操作时的示意图。

图7是刀柄与激光测距仪连接结构示意图。

图8是实施例2中柔性调姿装置使用状态示意图。

图9是图8中A处的放大示意图。

图10是实施例3中柔性调姿装置使用状态示意图。

图11是图10中B处的放大示意图。

图12是实施例4中柔性调姿装置使用状态示意图。

图13是实施例4中柔性调姿装置的结构示意图。

图14是实施例5中浮动元件的结构示意图。

图15是实施例5中底座、锁紧螺钉、中心顶杆的连接关系示意图。

图16是实施例5中中心顶杆上键槽的结构示意图。

图17是实施例5中锁紧螺钉的结构示意图。

图18是实施例5中中心顶杆与接触顶头自适应接触结构中一种接触型面的示意图。

图19是实施例5中中心顶杆与接触顶头自适应接触结构中另一种接触型面的示意图。

其中，100、模锻零件；200、刀具；300、探针；400、切削的轮廓；500、画的轮廓线；600、待验证的轮廓线；700、刀柄；

1、工装底板；1001、插孔；

2、浮动元件；2A、主顶尖；2B、辅助顶尖；

211、球头顶杆；212、锁紧螺母；213、杆套；214、侧固式螺钉；

221、底座；

222、锁紧螺钉；2221、内六角螺头；2222、外螺纹段；2223、球头部；

223、中心顶杆；2231、键槽；2232、凸缘；

224、接触顶头；

225、弹簧；

3、激光测距仪；3001、激光收发口；

4、刀柄；

5、第一点位；6、第二点位；7、第三点位；8、第四点位。

具体实施方法

以下结合实施例的具体实施方式，对本发明的上述内容再做进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例1：

首先，本实施例提供了一种数控加工模锻件的微调姿方法，采用安装在数控机床主轴上的激光测距仪3反馈零件多个检测点处当前点位数据，由工控机计算当前点位数据与设定点位数据的差值A，并根据差值A判断零件此时位姿是否满足检测或加工要求，若不满足要求，则通过安装在数控机床工作台上的工装直接作用于零件而进行零件调姿，直至零件的位姿满足检测或加工要求。

所述微调姿方法采用柔性调姿装置作为零件调姿的工装，将柔性调姿装置中的多个浮动元件2安装在工装底板1上，利用能够沿数控机床主轴轴向运动而位置可调的浮动元件2改变零件的位姿；零件调姿时，先从多个能够与零件接触的浮动元件2中选择至少1个浮动元件2作为主顶尖2A，其余浮动元件2作为辅助顶尖2B；然后根据差值A通过改变主顶尖2A的轴向位置而改变零件位姿；待零件位姿满足检测或加工要求后，保持此时零件位姿不变，调整辅助顶尖2B的轴向位置使所有浮动元件2的顶尖刚好与零件连接；完成零件的调姿。

以如图4所示的柔性调姿装置为例，结合图5、图6、图7说明对模锻零件100进行位姿调整及轮廓验证的过程。

步骤a、根据零件理论模型，采用内置在工控机中的CAD或者CAM或者其他机械加工用软件编辑理论数据点位程序，根据待验证的轮廓线600规划数控机床主轴的运行轨迹，还根据模锻零件100相关尺寸数据、加工数据等获取该模锻零件100待验证的轮廓线600上的目标点位的坐标，即获取设定点位数据，并将所有设定点位数据入到机床系统R参数中，以备后续对比使用。

需要说明的是，本实施例中获取零件的尺寸数据、加工数据、目标定位坐标数据等数据采用数控加工领域中现有技术手段，其本质就是获取目标点位的理论值。当然理论值也可以通过直接输入、从其他系统中调用等等方式获取。也即是说，机床系统R参数仅为理论值输入方式之一，不排除其他输入方式。

步骤b、一方面，如图7所示，将激光测距仪3装夹在刀柄700上，再将其安装到数控机床主轴上，并满足同轴度要求；另一方面，如图5、图6所示，将实际的模锻零件100安装到柔性调姿装置上。

需要说明的是，本实施例中模锻零件100安装到柔性调姿装置上，可以只是放置，也可以再配合其他夹紧工装对模锻零件100进行固定。有几种典型的直接放置的安装方式：第一种是将模锻零件100直接放置在所述柔性调姿装置上，完全由柔性调姿装置上的浮动元件2承托，模锻零件100在其自重作用下不会随意移动；第二种是将模锻零件100直接放置在所述柔性调姿装置上，完全由柔性调姿装置上的浮动元件2承托，模锻零件100与浮动元件2磁吸并在磁力作用下模锻零件100不会随意移动；第三种是预先在模锻零件100上设计或加工出工艺安装孔，工艺安装孔与浮动元件2配套使用，浮动元件2的顶部刚好可以安装在工艺安装孔中，从而对模锻零件100整体进行限位。采用其他工装配合固定时，可以采用片夹、负压装置等等工装固定模锻零件100而防止其随意移动。

步骤c、运行理论数据点位程序，工控机驱使数控机床主轴通过刀柄700带动激光测距仪3移动，获取各个目标点位对应的当前点位数据。

本实施例中激光测距仪3用于通过激光信号往返时间获得目标点位与激光收发口3001的距离，或者进一步由工控机将其转换为工作坐标系中该目标点位的坐标，即获取当前点位数据。本实施例中，采用激光测距仪3获取目标点位的距离，属于非接触式检测方法，相对于探针300接触法此类接触式检测方法，非接触式检测方法可以有效降低检测装置、待测零件的损伤。由于激光测距仪3进行距离检测属于现有技术，并非本实施例的改进点，故不再赘述。

步骤d、由工控机计算当前点位数据与设定点位数据的差值A，若差值A不满足[1/5t，1/3t]的要求，则调整浮动元件2以微调模锻零件100的位姿直至差值A满足要求；其中，t为制造公差。此时可认为该模锻零件100待验证的轮廓线600上各点位沿Z轴在同一高度，该模锻零件100的当前位姿满足调平装配要求。

在对该模锻零件100进行调姿时，如图5、图6所示，选取待验证的轮廓线600上第一点位5、第二点位6、第三点位7、第四点位8四个点位进行分析。选取柔性调姿装置中四个角的浮动元件2作为主顶尖2A，其余浮动元件2作为辅助顶尖2B。调姿时，先通过主顶尖2A对模锻零件100位姿进行调整，待模锻零件100位姿到位后，调节辅助顶尖2B使其刚好顶紧模锻零件100但不改变模锻零件100位姿，保证安装稳定性。需要说明的是，实际使用时通常只使用一个激光测距仪3进行目标点位距离的测量，图5中呈现的4个激光测距仪3只是示意在进行图6中四个目标点位测量时，与之对应的激光测距仪3的使用状态而已。

以一种典型的简化模型为例进行说明：若第一点位5、第三点位7对应的点位数据差值A超出阈值要求时，先计算激光测距仪3在第一点位5、第三点位7测得距离的差值并记为2a，当a＞0时，将第三点位7下方对应的主顶尖2A向下调节距离a；当a＜0时，将第三点位7下方对应的主顶尖2A向上调节距离a；第二点位6、第四点位8也同理调节，即可完成调平。通常，调姿调整完成后会再次复查验证。采用此方法对零件位姿进行调整以使待验证的轮廓线600上各目标点位的Z轴坐标满足调平要求，调姿操作简单且高效，进一步提升零件找正效率。

需要说明的是，现有技术中，采用其他辅助检测设备或预先输入的数据还能够获取各个浮动元件2中心轴坐标数据，再由工控机根据各个点位数据、各个浮动元件2数据规划出微调方案，自动输出需要调整的主顶尖2A及需要调整的高度等调姿数据。进一步地，调整浮动元件2伸出高度的操作可以直接人工操作，也可以采用伺服控制系统、气压控制系统等动力系统驱动。

还需要说明的是，本实施例中柔性调姿装置主要通过各个浮动元件2伸长高度不同而改变零件位姿的调整方式，相对于机械手抓取零件进行整体位姿大幅度调整的情况而言，本实施例的调姿范围较小，因此将其描述为微调姿。

进一步说明，本实施例所述的微调姿方法是在解决模锻件数控加工过程中如何提高零件调姿效率这一问题时产生的成果，但该方法不仅可以用于模锻件的调姿，也可以用于其他零部件的调姿。而且由于整个柔性调姿装置结构简单，可以跟进使用需求调整其尺寸等配置，以适应更多应用场景的需求。

综上所述，本实施例所述的微调姿方法，能快速调整模锻零件100的位姿使其满足调平安装要求，进而顺利开展后续轮廓验证等任务。当然，提高零件调姿效率后，再配合其他装夹工装，也能提高零件固定装夹效率，进而提高零件铣、镗等数控机械加工效率。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，详细说明一种柔性调姿装置的典型结构。

如图4、图8、图9所示，所述柔性调姿装置包括工装底板1和可拆卸安装在工装底板1上的若干个浮动元件2。所述工装底板1上设有若干用于安装所述浮动元件2的插孔1001；如图9所示，所述浮动元件2主要由螺纹连接的球头顶杆211、锁紧螺母212组成；所述球头顶杆211的下部插入所述插孔1001，通过调节所述锁紧螺母212相对于所述球头顶杆211顶部的位置调整所述球头顶杆211伸出的高度并通过所述锁紧螺母212锁定。

将上述结构的浮动元件2安装在所述工装底板1上，由于所述锁紧螺母212的下端面与所述工装底板1的工作面贴合而限位，因此旋转所述锁紧螺母212使锁紧螺母212的在所述球头顶杆211上的位置发生变化，所述锁紧螺母212的上端面与所述球头顶杆211的顶端之间的距离就会发生变化，相当于所述球头顶杆211的顶端与所述工装底板1的工作面的距离发生变化。因此，旋转锁紧螺母212即可改变该球头顶杆211伸出的高度。

所述浮动元件2的球头顶杆211可以直接插入所述工装底板1的插孔1001中，起到XY平面定位安装的效果；所述浮动元件2与所述工装底板1也可以采用磁吸的方式进行连接，此时所述浮动元件2不受插孔1001位置的限制，可以放置在所述工装底板1其工作面的任意位置。

采用本实施例所述的柔性调姿装置对零件进行调姿时，调姿方法同实施例1所述，先通过调整浮动元件2中主顶尖2A的伸出高度调节零件位姿至目标状态，再将辅助顶尖2B的伸出高度调整到刚好贴住零件型面以进行更好地承托。

本实施例所述的柔性调姿装置应用于轮廓验证时，配合测试实际点位数据的激光测距仪3先进行零件调平操作再进行零件轮廓验证操作。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例3：

本实施例在实施例1的基础上，详细说明一种与实施例2结构不同的柔性调姿装置，确切地说本实施例与实施例2中浮动元件2的具体结构不同。

如图10、图11所示，柔性调姿装置包括工装底板1和安装在工装底板1上的多个浮动元件2；所述工装底板1上设有若干用于安装所述浮动元件2的插孔1001；所述浮动元件2主要由球头顶杆211、杆套213和侧固式螺钉214组成；所述杆套213外套在所述球头顶杆211上；如图11所示，所述侧固式螺钉214沿所述球头顶杆211的径向螺纹安装在所述杆套213上；所述球头顶杆211的下部插入所述插孔1001，通过调节所述杆套213相对于所述球头顶杆211顶部的位置调整所述球头顶杆211伸出的高度并通过所述侧固式螺钉214锁定。

将上述结构的浮动元件2安装在所述工装底板1上，由于所述杆套213的下端面与所述工装底板1的工作面贴合而限位，因此旋出所述侧固式螺钉214而改变所述球头顶杆211与所述杆套213相对位置时，所述杆套213的上端面与所述球头顶杆211的顶端之间的距离就会发生变化，相当于所述球头顶杆211的顶端与所述工装底板1的工作面的距离发生变化。因此，旋出侧固式螺钉214可以改变该球头顶杆211伸出的高度，旋入侧固式螺钉214可以固定该球头顶杆211伸出的高度。

采用本实施例所述的柔性调姿装置对零件进行调姿时，调姿方法同实施例1所述，先通过调整浮动元件2中主顶尖2A的伸出高度调节零件位姿至目标状态，再将辅助顶尖2B的伸出高度调整到刚好贴住零件型面以进行更好的承托。

本实施例所述的柔性调姿装置应用于轮廓验证时，配合测试实际点位数据的激光测距仪3先进行零件调平操作再进行零件轮廓验证操作。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例4：

本实施例在实施例1的基础上，详细说明一种与实施例2、实施例3结构不同的柔性调姿装置，确切地说本实施例与实施例2、实施例3中浮动元件2的具体结构不同。

所述柔性调姿装置包括工装底板1和安装在工装底板1上的多个浮动元件2；如图12、图13所示，所述浮动元件2主要由球头顶杆211和能够驱动球头顶杆211轴向直线移动的驱动装置组成；所述驱动装置为液压缸或气缸或电缸。

将上述结构的浮动元件2安装在所述工装底板1上，通过驱动装置驱使所述球头顶杆211轴向直线移动而改变该球头顶杆211伸出的高度。驱动装置驱使杆件直线移动的技术非常成熟，且本实施例的改进点并不在此，故不再赘述。

采用本实施例所述的柔性调姿装置对零件进行调姿时，调姿方法同实施例1所述，先通过调整浮动元件2中主顶尖2A的伸出高度调节零件位姿至目标状态，再将辅助顶尖2B的伸出高度调整到刚好贴住零件型面以进行更好的承托。

本实施例所述的柔性调姿装置应用于轮廓验证时，配合测试实际点位数据的激光测距仪3先进行零件调平操作再进行零件轮廓验证操作。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

实施例5：

本实施例在实施例1的基础上，详细说明一种与实施例2、实施例3、实施例4结构不同的柔性调姿装置，确切地说本实施例与实施例2、实施例3、实施例4中浮动元件2的具体结构不同。

所述柔性调姿装置包括工装底板1和可拆卸安装在工装底板1上的若干个浮动元件2。如图14所示，所述浮动元件2包括连接成一个整体的底座221、锁紧螺钉222、中心顶杆223、接触顶头224、弹簧225；如图15、图16所示，所述中心顶杆223的底部安装在所述底座221中并通过设置在所述底座221周向的多个所述锁紧螺钉222紧固；如图18、图19所示，所述中心顶杆223的顶部端面与所述接触顶头224的底部端面接触；所述中心顶杆223的顶部端面、所述接触顶头224的底部端面一凸一凹的圆弧型面且二者型面相合；如图18所示，当所述中心顶杆223的顶部端面为凸型圆弧型面时，所述中心顶杆223的凸型圆弧型面的下方设置有限位所述接触顶头224的凸缘2232；所述中心顶杆223通过套设在所述中心顶杆223上的所述弹簧225与所述底座221浮动连接。

如图14、图15、图16所示，所述中心顶杆223的底部沿周向均布4个键槽2231，所述底座221上设置4个沉头螺纹孔，4个键槽2231与4个沉头螺纹孔的位置刚好一一匹配；每个浮动元件2配置4个锁紧螺钉222，一个锁紧螺钉222安装在一个沉头螺纹孔中并伸入与该沉头螺纹孔位置匹配的键槽2231中。由于所述中心顶杆223通过套设在所述中心顶杆223上的所述弹簧225与所述底座221浮动连接，因此所述弹簧225可以提供所述中心顶杆223一个复位的作用力，同时所述中心顶杆223移动到目标位置后能够通过旋入键槽2231的所述锁紧螺钉222进行锁紧固定，防止其上下移位。另一方面，所述中心顶杆223与所述接触顶头224采用自适应接触结构，使得所述接触顶头224能够根据承托零件的型面进行自适应位姿调整。

如图18所示的中心顶杆223与接触顶头224自适应接触结构，其中接触型面整体呈中间高、两边低的中凸的弧形接触型面，此时中心顶杆223的接触型面为凸型型面、接触顶头224的接触型面为凹型型面。

如图19所示的中心顶杆223与接触顶头224自适应接触结构，其中接触型面整体呈中间低、两边高的中凹的弧形接触型面，此时中心顶杆223的接触型面为凹型型面、接触顶头224的接触型面为凸型型面。

在另一具体实施例中，如图17所示，所述锁紧螺钉222分为依次设置的内六角螺头2221、外螺纹段2222、球头部2223；所述外螺纹段2222与设置在所述底座221上的沉头螺纹孔螺纹连接，所述球头部2223能伸入所述键槽2231中，且所述球头部2223的最大横截面直径不大于所述键槽2231的宽度α。此结构既能保证所述锁紧螺钉222紧固在所述底座221中，且锁紧螺钉222的球头部2223能正常伸入键槽2231锁紧所述中心顶杆223。

在另一具体实施例中，所述底座221可以采用磁吸式、插拔式、旋钮式中任意一种或多种组合的方式安装在所述工装底板1上。

采用本实施例所述的柔性调姿装置对零件进行调姿时，先根据零件尺寸大小、在所述工装底板1上投影的区域在所述工装底板1上布置多个浮动元件2。具体调姿方法同实施例1所述，先通过调整浮动元件2中主顶尖2A的伸出高度调节零件位姿至目标状态，再将辅助顶尖2B的伸出高度调整到刚好贴住零件型面以进行更好的承托。

本实施例的其他部分与实施例1相同，故不再赘述。

以上所述的，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替代，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应以所述的权利要求的保护范围为准。

Claims (13)

1.一种数控加工模锻件的微调姿方法，采用安装在数控机床主轴上的激光测距仪(3)反馈零件多个检测点处当前点位数据，由工控机计算当前点位数据与设定点位数据的差值A，并根据差值A判断零件此时位姿是否满足检测或加工要求，若不满足要求，则通过安装在数控机床工作台上的工装直接作用于零件而进行零件调姿，直至零件的位姿满足检测或加工要求；其特征在于：所述微调姿方法采用柔性调姿装置作为零件调姿的工装，将柔性调姿装置中的多个浮动元件(2)安装在工装底板(1)上，利用能够沿数控机床主轴轴向运动而位置可调的浮动元件(2)改变零件的位姿；零件调姿时，先从多个能够与零件接触的浮动元件(2)中选择至少1个浮动元件(2)作为主顶尖(2A)，其余浮动元件(2)作为辅助顶尖(2B)；然后根据差值A通过改变主顶尖(2A)的轴向位置而改变零件位姿；待零件位姿满足检测或加工要求后，保持此时零件位姿不变，调整辅助顶尖(2B)的轴向位置使所有浮动元件(2)的顶尖刚好与零件连接；完成零件的调姿。

2.根据权利要求1所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法，其特征在于：若干个能够与零件接触的所述浮动元件(2)呈矩形阵列排布在所述工装底板(1)上；将位于矩形阵列四个角的浮动元件(2)作为主顶尖(2A)，其余浮动元件(2)作为辅助顶尖(2B)；此结构的柔性调姿装置在进行零件位姿调整时，根据差值A将位于对角的主顶尖(2A)作为一组进行调整，零件平面度满足要求后，再调整其余的辅助顶尖(2B)。

3.根据权利要求1所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法，其特征在于：若干个能够与零件接触的所述浮动元件(2)呈圆形阵列排布在所述工装底板(1)上；将位于圆形阵列四个象限轴上的浮动元件(2)作为主顶尖(2A)，其余浮动元件(2)作为辅助顶尖(2B)；此结构的柔性调姿装置在进行零件位姿调整时，根据差值A将位于对角的主顶尖(2A)作为一组进行调整，零件平面度满足要求后，再调整其余的辅助顶尖(2B)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法，其特征在于：所述浮动元件(2)包括连接成一个整体的底座(221)、锁紧螺钉(222)、中心顶杆(223)、接触顶头(224)、弹簧(225)；所述中心顶杆(223)的底部安装在所述底座(221)中并通过设置在所述底座(221)周向的多个所述锁紧螺钉(222)紧固；所述中心顶杆(223)的顶部端面与所述接触顶头(224)的底部端面接触；所述中心顶杆(223)的顶部端面、所述接触顶头(224)的底部端面一凸一凹的圆弧型面且二者型面相合；当所述中心顶杆(223)的顶部端面为凸型圆弧型面时，所述中心顶杆(223)的凸型圆弧型面的下方设置有限位所述接触顶头(224)的凸缘(2232)；所述中心顶杆(223)通过套设在所述中心顶杆(223)上的所述弹簧(225)与所述底座(221)浮动连接。

5.根据权利要求4所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法，其特征在于：所述中心顶杆(223)的底部沿周向均布N个键槽(2231)，均布安装在所述底座(221)上的N个所述锁紧螺钉(222)与N个键槽(2231)的位置一一匹配；其中，N为不小于2的正整数。

6.根据权利要求5所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法，其特征在于：所述锁紧螺钉(222)分为依次设置的内六角螺头(2221)、外螺纹段(2222)、球头部(2223)；所述外螺纹段(2222)与设置在所述底座(221)上的沉头螺纹孔螺纹连接，所述球头部(2223)能伸入所述键槽(2231)中，且所述球头部(2223)的最大横截面直径不大于所述键槽(2231)的宽度。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法，其特征在于：所述柔性调姿装置的工装底板(1)上设有若干用于安装所述浮动元件(2)的插孔(1001)；所述浮动元件(2)主要由螺纹连接的球头顶杆(211)、锁紧螺母(212)组成；所述球头顶杆(211)的下部插入所述插孔(1001)，通过调节所述锁紧螺母(212)相对于所述球头顶杆(211)顶部的位置调整所述球头顶杆(211)伸出的高度并通过所述锁紧螺母(212)锁定。

8.根据权利要求1-3任一项所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法，其特征在于：所述柔性调姿装置的工装底板(1)上设有若干用于安装所述浮动元件(2)的插孔(1001)；所述浮动元件(2)主要由球头顶杆(211)、杆套(213)和侧固式螺钉(214)组成；所述杆套(213)外套在所述球头顶杆(211)上；所述侧固式螺钉(214)沿所述球头顶杆(211)的径向螺纹安装在所述杆套(213)上；所述球头顶杆(211)的下部插入所述插孔(1001)，通过调节所述杆套(213)相对于所述球头顶杆(211)顶部的位置调整所述球头顶杆(211)伸出的高度并通过所述侧固式螺钉(214)锁定。

9.一种数控加工模锻件的微调姿方法的应用，其特征在于：采用如权利要求1-7任一项所述的一种数控加工模锻件的微调姿方法对数控加工的模锻件进行装夹姿态的微调后，进行后续的定位装夹或轮廓验证或数控机械加工操作。

10.一种柔性调姿装置，其特征在于：包括工装底板(1)和安装在工装底板(1)上的多个浮动元件(2)；所述浮动元件(2)包括连接成一个整体的底座(221)、锁紧螺钉(222)、中心顶杆(223)、接触顶头(224)、弹簧(225)；所述中心顶杆(223)的底部安装在所述底座(221)中并通过设置在所述底座(221)周向的多个所述锁紧螺钉(222)紧固；所述中心顶杆(223)的顶部端面与所述接触顶头(224)的底部端面接触；所述中心顶杆(223)的顶部端面、所述接触顶头(224)的底部端面一凸一凹的圆弧型面且二者型面相合；当所述中心顶杆(223)的顶部端面为凸型圆弧型面时，所述中心顶杆(223)的凸型圆弧型面的下方设置有限位所述接触顶头(224)的凸缘(2232)；所述中心顶杆(223)通过套设在所述中心顶杆(223)上的所述弹簧(225)与所述底座(221)浮动连接。

11.一种柔性调姿装置，其特征在于：包括工装底板(1)和安装在工装底板(1)上的多个浮动元件(2)；所述工装底板(1)上设有若干用于安装所述浮动元件(2)的插孔(1001)；所述浮动元件(2)主要由螺纹连接的球头顶杆(211)、锁紧螺母(212)组成；所述球头顶杆(211)的下部插入所述插孔(1001)，通过调节所述锁紧螺母(212)相对于所述球头顶杆(211)顶部的位置调整所述球头顶杆(211)伸出的高度并通过所述锁紧螺母(212)锁定。

12.一种柔性调姿装置，其特征在于：包括工装底板(1)和安装在工装底板(1)上的多个浮动元件(2)；所述工装底板(1)上设有若干用于安装所述浮动元件(2)的插孔(1001)；所述浮动元件(2)主要由球头顶杆(211)、杆套(213)和侧固式螺钉(214)组成；所述杆套(213)外套在所述球头顶杆(211)上；所述侧固式螺钉(214)沿所述球头顶杆(211)的径向螺纹安装在所述杆套(213)上；所述球头顶杆(211)的下部插入所述插孔(1001)，通过调节所述杆套(213)相对于所述球头顶杆(211)顶部的位置调整所述球头顶杆(211)伸出的高度并通过所述侧固式螺钉(214)锁定。

13.一种柔性调姿装置，其特征在于：包括工装底板(1)和安装在工装底板(1)上的多个浮动元件(2)；所述浮动元件(2)主要由球头顶杆(211)和能够驱动球头顶杆(211)轴向直线移动的驱动装置组成；所述驱动装置为液压缸或气缸或电缸。