[發明專利]曲面類航空薄壁件的氣動柔性夾具

在審

• 申請號: 201711172823.2
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107984270A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 丁子珊;江小輝;田應偉;李郝林
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B23Q3/08
• 分類號: B23Q3/08;B23Q3/00;B23Q1/25
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根,王晶

技術領域

本發明涉及一種用于航空加工領域內的曲面類薄壁類零件加工裝夾夾具，尤其是一種氣動柔性夾具。

背景技術

航空加工領域中曲面類薄壁類零件的加工是一個久攻不破的難題，對于航空領域的薄壁框類零件，重量輕、厚度薄、剛度小且極易變形，特別是其精度高、尺寸小、外形要求特殊，這些都使得薄壁類零件的機械加工變得尤為困難，而其加工所面臨的首要技術性難題就是曲面類薄壁零件的裝夾問題。隨著目前市場化中薄壁件產品批量小、品種多的需求日益增長，必將導致夾具、加工成本上漲。粗銑零件外表面時，因為曲面類航空薄壁件的加工性能不好，使得曲面類薄壁零件在加工的過程中容易變形。在加工的過程中，若采用傳統夾具對曲面類薄壁框類零件進行裝夾，一方面由于傳統夾具的通用性，無法滿足薄壁框類零件特殊外形裝夾的需要，進而無法滿足裝夾定位精度；另一方面，傳統夾具無法確定其夾緊力，不合理的夾緊力會導致零件的變形，造成零件加工的誤差，使零件加工的合格率降低。

目前的機械加工領域，對于薄壁類零件的裝夾，常采用的方法是：

方法1.傳統裝夾方式，即使用傳統夾具對薄壁框類零件的外邊緣進行夾緊。這種裝夾方式雖然簡單，但是其明顯缺陷在于：傳統夾具由于無法控制其夾緊力，容易導致薄壁框類零件的變形，導致加工精度誤差較大；

方法2.利用油膜產生真空進行裝夾。裝夾過程中，首先在夾具體上的安裝體凹槽內的滑動定位板上端面均勻涂抹機油，然后將薄壁框類零件與滑動定位板的端面貼平，在薄壁框類零件的上端面沿縱向均勻施加壓力，將薄壁框類零件和滑動板之間的空氣排空，使其中間成為真空，從而利用油吸產生的大氣壓力以及機油表面的張力將薄壁框類零件吸附在滑動定位板上。這種裝夾方式的缺陷在于：1)機油容易造成系統設備的污染，成本高，不環保；2)由于薄壁框類零件是緊貼在滑動定位板上的，從而無法實現對零件的粗加工；3)除此之外，由于帶有凹槽的安裝板的形狀比較單一，因而不能滿足不規則外形的薄壁框類零件的裝夾。

方法3.利用磁力吸附裝夾。通過施加磁力吸附夾緊，自適應任意薄板類零件、薄壁框類零件外形尺寸。這種裝夾方式的缺陷在于：1)無法實現一次夾具的定位及夾緊，需要輔助添加其他附件，夾具調整時間久。2)磁性夾緊力很難控制，薄壁件形狀受限較大。

綜上可知現有技術的主要缺點為：

1)柔性化程度不高，加工零件的外形受限較大、粗精加工方式受局限。

2)夾具調整時間長、成本高，而且夾緊力很難調整控制。

3)可適性較差，夾具調整過于依賴經驗，精度難以控制。

針對以上缺陷，特別需要一種簡單而又實用的薄壁類零件的裝夾裝置，來滿足日益增長的多品種小批量曲面類薄壁零件精密機械加工的需要。

當待加工零件為類球面的曲面類零件時，為了不破壞零件表面被加工過的地方和采用傳統夾緊方式帶來的使零件變形及夾具夾印，把夾具設計成一個柔性夾具體，使它利用吸盤結構吸附住加工零件的表面，并通過傳感器系統時時監測吸盤對加工零件夾緊力的變化情況，利用氣壓系統調節吸盤的夾緊力的大小，使其吸附力不會使加工零件發生變形，這樣既起到了定位的作用，也是零件在在夾具吸盤的支撐下更加不易變形，解決了該類零件加工易變形的難題。

由于加工零件較大，當銑削完成一個表面要銑削另外一個表面時，如果利用人工手動去翻轉加工零件時，不僅消耗操作人員勞動力，還可能對加工零件的加工基準發生影響，降低加工零件的加工質量。因此，需要設計出一個翻轉機構，機構不僅靈巧，還要在翻轉的過程中不會破壞加工零件，使加工零件在翻轉的過程中變形，甚至因不牢固而掉落。這樣的話既降低了勞動力，又不會對加工零件翻轉過后的加工基準造成影響。

發明內容

為了解決這一系列問題，通過對曲面類薄壁件的特征分析，本發明提出一種曲面類航空薄壁件的氣動柔性夾具，該夾具不僅能夠克服曲面類航空薄壁件的加工變形難題，還能實現對工件的自動升降、自動翻轉和夾緊力的實時監測，適應柔性化薄壁件加工的需求，保證了零件的加工質量，解決薄壁件加工裝夾問題。