[發明專利]一種大型球冠類薄壁件陣列式內撐夾具及柔性裝夾方法

有效

• 申請號: 202110429519.1
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN112917205B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 劉海波;張發亮;陳勇;薄其樂;李特;王永青;郭東明
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23Q3/06
• 分類號: B23Q3/06;B23Q3/08;B23Q3/10
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮

本發明提供了一種大型球冠類薄壁件陣列式內撐夾具及柔性裝夾方法，屬于裝夾技術領域。該陣列式內撐夾具由液壓驅動系統、定位夾緊裝置和輔助裝置組成，利用液壓驅動系統驅動液壓缸動作，繼而帶動橡膠板運動，實現內撐裝夾。本發明采用內胎膜與自動支撐結合的方式，結構簡單，自動內撐陣列式排布，且各組自動內撐為單獨動作，能適應較為復雜工件內表面，與之實現緊密貼合；同時采用壓盤及壓環對工件上下未加工區域進行輔助夾緊，可保證工件整體剛度；采用聯接閥控制夾具的夾緊、松開，操作便捷，實現了保壓功能，節約成本；本發明實現了對球冠類薄壁件的柔性、快速、可靠裝夾。

技術領域

本發明屬于裝夾技術領域，特別涉及一種大型球冠類薄壁件陣列式內撐夾具及柔性裝夾方法。

背景技術

航空航天領域重大裝備中存在一大批尺寸相對較大、球冠類薄壁件，如火箭貯箱共底構件、火箭貯箱封頭等，其需在表面上加工出精度要求極為嚴格的復雜特征，如槽、柵格等。然而，薄壁件剛度較低，在材料大余量去除過程中，易產生明顯的加工振動，進而導致刀具快速磨損、零件加工質量差問題，影響零件的精度以及后續的裝配及實際應用效果。在機械制造過程中，夾具用于固定加工工件，使之占有正確的位置，并在加工過程中支撐工件，減少工件的振動和變形。有研究表明，大約40％的零件加工精度問題都是由夾具的誤差所引起的，因此設計具有增加系統剛度、減少薄壁工件變形的夾具具有重要意義。

實際生產中，該類零件常常采用靠模裝夾，使內胎膜外表面與零件內表面設計一致，盡量讓零件的裝夾面與夾具體的支撐面緊密貼合，但由于該類零件常采用旋壓、拼焊等方式成型，其形狀和尺寸較原始設計存在較大偏差，造成零件裝夾面與夾具體支撐面貼合狀態不一致，加工易產生較大振動及變形。此外，還采用在薄壁件內部填充液相材料的裝夾方法，使用外加條件刺激液相材料發生相變由液態轉變為固態，實現零件的固定。但目前能適應夾具性能要求的此類相變物質較少，且針對大型球冠類薄壁件，該方法較為繁瑣，裝夾穩定性較差。

2015年胡藍等人在專利CN201520836110.1中公開了一種大型薄壁零件橡皮囊內壓支撐裝置，通過加壓裝置向液室中注入油或水等流體介質，依靠流體的壓力，從而撐起橡皮囊，使其與工件內表面貼合，約束零件的變形，且支撐物為橡皮囊，能適應多種曲面，能重復利用，通用性較強。但該裝置支撐剛度較弱，考慮到空隙結構的復雜性、填充物的流動性，易導致填充不均勻、不牢靠，無法保證薄壁件的局部剛度，難以滿足薄壁件高精、高效制造需求。2020年劉海波等人在CN202010078986.X中公開了一種薄壁圓筒件自動內撐夾具及裝夾方法，依靠電機絲杠系統驅動錐度芯軸軸向運動，帶動內撐脹套徑向運動，實現對薄壁圓筒件的內撐裝夾，大大提高了加工區域的局部剛度。但該內撐脹套為同步運動，難以適應較為復雜的零件內表面，無法完全與零件內表面緊密貼合，形成局部區域裝夾空洞，產生振動及變形。

上述研究中，均未提及一種大型球冠類薄壁件陣列式內撐夾具及柔性裝夾方法。

發明內容

本發明針對球冠類薄壁件在加工過程中快速、可靠裝夾難題，提供了一種大型球冠類薄壁件陣列式內撐夾具及柔性裝夾方法。本發明采用內胎膜與自動支撐結合的方式，結構簡單，自動內撐陣列式排布，且各組內撐為單獨動作，能適應較為復雜工件內表面，與之實現緊密貼合；自動支撐采用液壓驅動系統，驅動力大、平穩性好，其外部覆有橡膠板，可增大與工件內表面的接觸面積，大大提高工件的局部剛度；采用壓環及壓盤對工件上下未加工區域進行輔助夾緊，可保證工件整體剛度；采用聯接閥控制夾具的夾緊、松開，聯接閥可在切斷油壓源后能長時間保持夾緊路無壓力泄露，實現保壓功能；可以實現球冠類薄壁件的柔性、快速、可靠裝夾。

本發明所采用的技術方案是：

一種大型球冠類薄壁件陣列式內撐夾具，包括定位夾緊裝置、輔助裝置和液壓驅動系統。