[发明专利]一种用于曲面零件的柔性自适应工装夹具

说明书

本发明涉及一种用于曲面零件的柔性自适应工装夹具。该工装包括移动平台、支撑单元和控制单元，一组或多组框架式结构的移动平台设置在基座上；在移动平台的横向导板上点阵分布设置有多组可移动的支撑单元，每个支撑单元均包括真空吸盘和双作用锁紧气缸，双作用锁紧气缸的气缸杆的输出端连接真空吸盘；控制单元包括伺服电机、总控开关电磁阀、电磁换向阀、比例调压阀和真空发生器，伺服电机连接并通过丝杠驱动支撑单元沿横向导轨往复移动，总控开关电磁阀连通并控制全部双作用锁紧气缸的锁紧或松开状态，每个电磁换向阀均控制相应的双作用锁紧气缸的前后腔压力，每个电磁换向阀均与相应的比例调压阀连接，真空发生器连接并控制真空吸盘。

技术领域

本发明涉及机械夹具领域，特别是涉及一种用于曲面零件的柔性自适应工装夹具。

背景技术

在飞机制造过程中，应用到许多各种类型的空间曲面复合材料(如碳纤维、玻璃纤维)结构件，这些零件喷涂前需要对表面进行打磨，打磨前需要对零件进行装夹固定。该类零件特点是壁薄、刚性弱、型号种类繁多、形状尺寸各异且同一型号零件型面尺寸精度一致性差、零件更换频繁。对工装设计要求是：具有通用互换性，能适应各种零件不同尺寸型面要求；不能装夹零件上表面；装夹后零件具有一定刚性，表面能承受一定压力不变形。目前飞机制造行业采用一种伺服电机驱动的数字化柔性工装对大型曲面零件进行装夹。数字化工装具有点阵分布的多组真空吸盘组成，每个吸盘由伺服电机滚珠丝杠驱动的X、Z坐标，在程序控制下移动定位，生成与零件曲面完全符合并均匀分布的吸附点阵，能精确可靠地定位和夹持一些薄壁零件。当飞机零件型面发生变化时，吸附点阵在伺服控制下相应改变。

这种数字化柔性工装在装夹该类壁板类零件时存在的问题是：因复合材料壁板类零件大而薄，零件实际模型与理论数学模型一致性往往很差，且装夹时零件周边测量定位基准面不够精确，基于零件理论数模的伺服电机控制的支撑点位置的精度与零件自身精度之间存在误差，零件下表面不能与支撑点完全贴合，零件装夹后不能形成刚性整体，打磨时会出现零件局部弹性变形，影响打磨质量；该类零件结构尺寸大，需要的支撑点数量多，伺服控制的夹具成本高。

因此，需要一种通用性好的用于不同规格曲面零件的柔性自适应工装夹具，能够方便更换、调整，提高定位准确度。

发明内容

本发明实施例提供了一种用于曲面零件的柔性自适应工装夹具，能够针对不同规格的曲面零件的夹装，以及方便调节或更换，提高定位准确度，保证装夹后零件与支撑点能够完全贴合，同时满足整体刚性要求。

本发明的实施例提出了一种用于曲面零件的柔性自适应工装夹具，包括：

移动平台，一组或多组框架式结构的所述移动平台设置在基座上，用于支撑整体曲面零件，所述移动平台上设有横向导板；

支撑单元，在所述移动平台的所述横向导板上点阵分布设置有多组可移动的所述支撑单元，每个所述支撑单元均包括真空吸盘和双作用锁紧气缸，所述双作用锁紧气缸的气缸杆的输出端连接所述真空吸盘，所述真空吸盘用于吸附曲面零件下表面的支撑点位置；

控制单元，至少包括伺服电机、总控开关电磁阀、电磁换向阀、比例调压阀和真空发生器，所述伺服电机连接并通过丝杠驱动所述支撑单元沿所述横向导轨往复移动，所述总控开关电磁阀连通并控制全部所述双作用锁紧气缸的锁紧或松开状态，所述电磁换向阀与所述双作用锁紧气缸一一相应设置，每个所述电磁换向阀均连通并控制相应的所述双作用锁紧气缸的前后腔压力，每个所述电磁换向阀均与相应的所述比例调压阀连接，所述真空发生器连接并控制所述真空吸盘。

在第一种可能的实现方式中，所述电磁换向阀采用三位五通电磁阀，用于控制所述双作用锁紧气缸在所述三位五通电磁阀的开、关或保持的不同状态换向。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述双作用锁紧气缸均通过导向滑块可拆卸安装在所述横向导板上。