用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝的製作方法

2023-04-24 07:37:31 2

專利名稱：用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於薄壁曲面零件的多點柔性工裝，主要是針對薄壁曲面零件成 型後的切邊、鑽孔、測量等操作，屬於機械工程領域，具體涉及航空、航天、汽車等方面的柔 性製造裝備。
背景技術：
在航空、航天、汽車等產品中，存在著大量的剛度差且具有複雜曲面外形的薄壁零 件，傳統的薄壁零件的切邊、鑽孔、測量等操作多採用專用工裝，工裝表面具有與薄壁零件 一致的曲面外形，每一套工裝只能適用於一種薄壁零件，在各行業日益增長的小批量、多品 種的需求下，成本過高，不能滿足實際生產需求。雖然現有一些工裝可以根據零件形狀尺寸和工藝要求，通過人工調整的方式實現 薄壁曲面零件的定位支撐，但人工操作的效率低、精度差、難以滿足薄壁曲面零件生產的高 效率需求，且其支撐固定單元大多採用固定在工作檯的T型槽上的方式連接，使支撐固定 單元在工作檯某些方向的距離為固定值，無法調整；如中國專利號為「200810056655. 5」文 獻所公開的釘高調整單元的Y向距離通過定位板長度的來確定，X向距離通過基枕上定位 孔的距離來確定，兩個方向上均不可任意調節。目前國內外研製的基於測量、控制、機械等學科的全自動柔性工裝採用伺服電機 結合滾珠絲杆的方式來實現支撐固定單元之間的距離調整，其結構複雜、設計製造難度大， 成本高、阻礙了其在企業中的廣泛應用，面對上述的問題，必須研究適用於企業需求的薄壁 曲面零件的多點柔性工裝。

發明內容
本發明的目的是提供一種不僅能精確定位薄壁曲面零件，而且能夠在工作檯上 方便地移動以及調整各個支撐固定單元之間距離的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔 性工裝。為了達到上述目的，本發明的技術方案是一種用於薄壁曲面零件定位支撐的多 點柔性工裝，包括工作檯和至少三個支撐固定單元，所述支撐固定單元均裝在工作檯上， 每個支撐固定單元均包括球鉸側吸真空吸盤、第一升降組件和固定底座，所述球鉸側吸真 空吸盤裝在第一升降組件的上端部，第一升降組件的下端部裝在固定底座上；其創新點在 於
a、所述每個支撐固定單元的固定底座上均裝有第一電磁鐵，第一電磁鐵與工作檯的上 表面磁性吸合；
b、所述工作檯上還裝有至少兩個定位單元，每個定位單元均包括定位銷、第二升降組 件和定位底座，定位銷裝在第二升降組件的上端部，第二升降組件的下端部裝在定位底座 上，定位底座與工作檯相連。在上述技術方案中，所述每個定位單元的定位底座上均裝有第二電磁鐵，第二電磁鐵與工作檯的上表面磁性吸合。在上述技術方案中，所述每個支撐固定單元的第一升降組件均包括第一導柱、第 一升降杆和第一電磁閥，第一升降杆的下部與第一導柱的內孔滑動配合，第一電磁閥裝在 第一導柱上，且第一電磁閥的閥銷可與第一升降杆的桿身相抵或分離，所述球鉸側吸真空 吸盤的下部與第一升降杆的上部螺紋連接。在上述技術方案中，所述第一升降杆上設有第一軸向定位槽，第一電磁閥的閥銷 可與第一升降杆上的第一軸向定位槽的底部相抵或分離。在上述技術方案中，所述每個定位單元的第二升降組件均包括第二導柱、第二升 降杆和第二電磁閥，第二升降杆的下部與第二導柱的內孔滑動配合，第二電磁閥裝在第二 導柱上，且第二電磁閥的閥銷可與第二升降杆的桿身相抵或分離，所述定位銷的下部與第 二升降杆的上部螺紋連接。在上述技術方案中，所述第二升降杆上設有第二軸向定位槽，第二電磁閥的閥銷 可與第二升降杆上的第二軸向定位槽的底部相抵或分離。在上述技術方案中，所述第一導柱的上端部具有第一導柱夾持平面，第一升降杆 的上端部具有第一升降杆夾持平面。在上述技術方案中，所述第二導柱的上端部具有第二導柱夾持平面，第二升降杆 的上端部具有第二升降杆夾持平面。在上述技術方案中，所述每個支撐固定單元的固定底座上均裝有第一電磁鐵接線 端子，第一電磁鐵接線端子與第一電磁鐵電連接。在上述技術方案中，所述每個定位單元的定位底座上均裝有第二電磁鐵接線端 子，第二電磁鐵接線端子與第二電磁鐵電連接。本發明所具有的積極效果是由於本發明每個支撐固定單元的固定底座上均裝有 第一電磁鐵，第一電磁鐵與工作檯的上表面磁性吸合，每個支撐固定單元通過固定底座上 裝有的第一電磁鐵與工作檯的上表面磁性吸合，因此可以根據薄壁曲面零件的操作需求， 將每個支撐固定單元吸合在工作檯所設定的位置上，便於支撐固定單元移動，以及調整各 個支撐固定單元之間距離；又由於所述工作檯上還裝有至少兩個定位單元，每個定位單元 均包括定位銷、第二升降組件和定位底座，定位銷裝在第二升降組件的上端部，第二升降組 件的下端部裝在定位底座上，定位底座與工作檯相連，使用時，可將薄壁曲面零件上的定位 孔與本發明中的一個定位單元的定位銷相配合，薄壁曲面零件上的定位槽與本發明中的另 一個定位單元的定位銷相配合，能夠有效防止薄壁曲面零件在支撐固定單元上出現移位的 現象，避免影響薄壁曲面零件的精度要求，使得定位精度高。此外，本發明與現有的全自動 柔性工裝結構相比，具有結構簡單、生產成本低等優點。


圖1是本發明的主視圖； 圖2是圖1的左視圖3是沿圖1中A-A方向的剖視圖(不包括工作檯)； 圖4是沿圖3中C-C方向的剖視圖5是本發明支撐固定單元的第一升降杆在上升位置的狀態圖；圖6是沿圖1中B-B方向的剖視圖(不包括工作檯)； 圖7是沿圖6中D-D方向的剖視圖； 圖8是本發明定位單元的第二升降杆在上升位置的狀態圖； 圖9是本發明的立體結構示意圖； 圖10是本發明的使用狀態圖。
具體實施例方式以下結合附圖及給出的實施例對本發明作進一步的詳細說明。如圖廣10所示，一種用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，包括工作檯1 和至少三個支撐固定單元2，所述支撐固定單元2均裝在工作檯1上，每個支撐固定單元2 均包括球鉸側吸真空吸盤2-1、第一升降組件2-2和固定底座2-3，所述球鉸側吸真空吸盤 2-1裝在第一升降組件2-2的上端部，第一升降組件2-2的下端部裝在固定底座2-3上；所 述每個支撐固定單元2的固定底座2-3上均裝有第一電磁鐵2-4，第一電磁鐵2-4與工作檯 1的上表面磁性吸合；所述工作檯1上還裝有至少兩個定位單元3，每個定位單元3均包括 定位銷3-1、第二升降組件3-2和定位底座3-3，定位銷3-1裝在第二升降組件3_2的上端 部，第二升降組件3-2的下端部裝在定位底座3-3上，定位底座3-3與工作檯1相連。如圖6、7、8所示，為了便於調整定位單元3在工作檯1上的位置，所述每個定位單 元3的定位底座3-3上均裝有第二電磁鐵3-4，第二電磁鐵3-4與工作檯1的上表面磁性吸 合。當然，每個定位單元3也可以螺紋連接在工作檯1上，或者每個定位單元3安裝在工作 臺1上的T型槽內。如圖3、4、5所示，為了便於製造和調節第一升降組件2-2，所述每個支撐固定單元 2的第一升降組件2-2均包括第一導柱2-2-1、第一升降杆2-2-2和第一電磁閥2_2_3，第一 升降杆2-2-2的下部與第一導柱2-2-1的內孔滑動配合，第一電磁閥2-2-3裝在第一導柱
2-2-1上，且第一電磁閥2-2-3的閥銷可與第一升降杆2-2-2的桿身相抵或分離，所述球鉸 側吸真空吸盤2-1的下部與第一升降杆2-2-2的上部螺紋連接。當然，本發明的第一升降 組件2-2也可以採用中國專利號為「200810056655. 5」的文獻所公開的帶螺紋的升降組件 結構，與該升降組件結構相比，本發明的第一升降組件結構簡單、生產成本低，因而優先選 用本發明所公開的第一升降組件結構。如圖3、4、5所示，為了便於第一電磁閥2-2-3的閥銷能夠與第一升降杆2-2-2的 桿身緊密相抵，所述第一升降杆2-2-2上設有第一軸向定位槽2-2-2-1，第一電磁閥2-2-3 的閥銷可與第一升降杆2-2-2上的第一軸向定位槽2-2-2-1的底部相抵或分離。當然，也 可以通過在第一升降杆2-2-2的桿身上銑出一個平面，實現第一電磁閥2-2-3的閥銷與第 一升降杆2-2-2的桿身相抵。如圖6、7、8所示，為了便於製造和調節第二升降組件3-2，所述每個定位單元3的 第二升降組件3-2均包括第二導柱3-2-1、第二升降杆3-2-2和第二電磁閥3_2_3，第二 升降杆3-2-2的下部與第二導柱3-2-1的內孔滑動配合，第二電磁閥3-2-3裝在第二導柱
3-2-1上，且第二電磁閥3-2-3的閥銷可與第二升降杆3-2-2的桿身相抵或分離，所述定位 銷3-1的下部與第二升降杆3-2-2的上部螺紋連接。當然，本發明的第二升降組件3-2也 可以採用中國專利號為「200810056655. 5」的文獻所公開的升降組件結構，與該升降組件結構相比，本發明的第二升降組件結構簡單、生產成本低，因而優先選用本發明所公開的第 二升降組件結構。如圖6、7、8所示，為了便於第二電磁閥3-2-3的閥銷能夠與第二升降杆3_2_2的 桿身緊密相抵，所述第二升降杆3-2-2上設有第二軸向定位槽3-2-2-1，第二電磁閥3-2-3 的閥銷可與第二升降杆3-2-2上的第二軸向定位槽3-2-2-1的底部相抵或分離。當然，也 可以通過在第一升降杆2-2-2的桿身銑出一個平面，實現第二電磁閥3-2-3的閥銷與第二 升降杆3-2-2的桿身相抵。如圖1、4所示，為了便於機器人夾持第一導柱2-2-1和第一升降杆2_2_2，所述第 一導柱2-2-1的上端部具有第一導柱夾持平面2-2-1-1，第一升降杆2-2-2的上端部具有第 一升降杆夾持平面2-2-2-2。如圖1、7所示，為了便於機器人夾持第二導柱3-2-1和第二升降杆3_2_2，所述第 二導柱3-2-1的上端部具有第二導柱夾持平面3-2-1-1，第二升降杆3-2-2的上端部具有第 二升降杆夾持平面3-2-2-2。如圖1、2、3、4、5、9、10所示，為了便於每個支撐固定單元2的第一電磁鐵2-4與控 制電路連接，所述每個支撐固定單元2的固定底座2-3上均裝有第一電磁鐵接線端子2-5， 第一電磁鐵接線端子2-5與第一電磁鐵2-4電連接。使用時，只需將控制電路與第一電磁 鐵接線端子2-5電連接，即可控制每個支撐固定單元1與工作檯1的上表面磁性吸合。如圖1、2、6、7、8、9、10所示，為了便於每個定位單元3的第二電磁鐵3-4與控制電 路連接，所述每個定位單元3的定位底座3-3上均裝有第二電磁鐵接線端子3-5，第二電磁 鐵接線端子3-5與第二電磁鐵3-4電連接。使用時，只需將控制電路與第二電磁鐵接線端 子3-5電連接，即可控制每個定位單元1與工作檯1的上表面磁性吸合。本發明的支撐固定單元2的球鉸側吸真空吸盤2-1優先採用的是日本SMC公司生 產，且型號為zra系列的產品。本發明使用時，第一步根據薄壁曲面零件確定所需要操作信息，並且將該信息輸 入至計算機，確定工作檯1上的每個支撐固定單元2和定位單元3的位置和高度信息；第二 步將工作檯1上的每個支撐固定單元2和定位單元3的位置信息送至工業機器人，工業機 器人依次夾持每個支撐固定單元2的第一導柱2-2-1的第一導柱夾持平面2-2-1-1或者定 位單元3的第二導柱3-2-1的第二導柱夾持平面3-2-1-1放在指定位置上，測量系統對支 撐固定單元2或定位單元3的位置進行測量，並將測量信息反饋到計算機中，計算機對反饋 信息進行處理，並控制工業機器人對支撐固定單元2或定位單元3的位置進行微調，直至滿 足位置精度要求，計算機分別輸出控制信號至支撐固定單元2的第一電磁鐵接線端子2-5 和定位單元3的第二電磁鐵接線端子3-5，使得支撐固定單元2的固定底座2-3和定位單元 3的定位底座3-3與工作檯1的上表面磁性吸合，然後重複上述過程，直至完成工作檯1上 所有支撐固定單元2和定位單元3的位置布局；第三步將工作檯1上的每個支撐固定單元 2和定位單元3的高度信息送至工業機器人，工業機器人依次夾持每個支撐固定單元2的第 一升降杆2-2-2的第一升降杆夾持平面2-2-2-2或者定位單元3的第二升降杆3_2_2的第 二升降杆夾持平面3-2-2-2並且調整到指定高度，測量系統對第一升降杆2-2-2和第二升 降杆3-2-2的高度進行測量，並將測量信息反饋到計算機中，計算機對反饋信息進行處理， 並控制工業機器人對第一升降杆2-2-2和第二升降杆3-2-2的高度進行微調，直至滿足位置精度要求，計算機分別輸出控制信號至支撐固定單元2的第一電磁閥2-2-3和定位單元 3的第二電磁閥3-2-3，使得第一電磁閥2-2-3的閥銷和定位單元3的第二電磁閥3_2_3的 閥銷分別相抵在相應的第一升降杆2-2-2的第一軸向定位槽2-2-2-1的底部和第二升降杆 3-2-2的第二軸向定位槽3-2-2-1的底部，然後重複上述過程，直至完成工作檯1上所有支 撐固定單元2和定位單元3的高度調整；第四步將薄壁曲面零件的定位孔與一個定位單 元3的定位銷3-1相配合，薄壁曲面零件的定位槽與另一個定位單元3的定位銷3-1相配 合，支撐固定單元2的球鉸側吸真空吸盤2-1在薄壁曲面零件重力作用下自由迴轉，使得薄 壁曲面零件底面與工作檯1上所有的支撐固定單元2的球鉸側吸真空吸盤2-1可靠接觸， 最後起動真空吸附，通過真空吸附力對薄壁曲面零件進行可靠固定，直至完成薄壁曲面零 件的操作，然後將操作完畢後的薄壁曲面零件從本發明上取下即可。
權利要求
1.一種用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，包括工作檯(1)和至少三個支 撐固定單元(2)，所述支撐固定單元(2)均裝在工作檯(1)上，每個支撐固定單元(2)均包 括球鉸側吸真空吸盤(2-1 )、第一升降組件(2-2)和固定底座(2-3)，所述球鉸側吸真空吸 盤(2-1)裝在第一升降組件(2-2)的上端部，第一升降組件(2-2)的下端部裝在固定底座 (2-3)上；其特徵在於a、所述每個支撐固定單元(2)的固定底座(2-3 )上均裝有第一電磁鐵(2-4 )，第一電磁 鐵(2-4)與工作檯(1)的上表面磁性吸合；b、所述工作檯(1)上還裝有至少兩個定位單元(3)，每個定位單元(3)均包括定位銷 (3-1)、第二升降組件(3-2)和定位底座(3-3)，定位銷(3-1)裝在第二升降組件(3-2)的上 端部，第二升降組件(3-2)的下端部裝在定位底座(3-3)上，定位底座(3-3)與工作檯(1) 相連。
2.根據權利要求1所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在於 所述每個定位單元(3 )的定位底座(3-3 )上均裝有第二電磁鐵(3-4)，第二電磁鐵(3-4)與 工作檯(1)的上表面磁性吸合。
3.根據權利要求1所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在於 所述每個支撐固定單元(2)的第一升降組件(2-2)均包括第一導柱(2-2-1)、第一升降杆 (2-2-2)和第一電磁閥(2-2-3)，第一升降杆(2-2-2)的下部與第一導柱(2_2_1)的內孔滑 動配合，第一電磁閥(2-2-3)裝在第一導柱(2-2-1)上，且第一電磁閥(2-2-3)的閥銷可與 第一升降杆(2-2-2)的桿身相抵或分離，所述球鉸側吸真空吸盤(2-1)的下部與第一升降 杆(2-2-2)的上部螺紋連接。
4.根據權利要求3所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在於 所述第一升降杆(2-2-2)上設有第一軸向定位槽(2-2-2-1)，第一電磁閥(2-2-3)的閥銷可 與第一升降杆(2-2-2)上的第一軸向定位槽(2-2-2-1)的底部相抵或分離。
5.根據權利要求1所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在 於所述每個定位單元(3)的第二升降組件(3-2)均包括第二導柱(3-2-1)、第二升降杆 (3-2-2)和第二電磁閥(3-2-3)，第二升降杆(3-2-2)的下部與第二導柱(3_2_1)的內孔滑 動配合，第二電磁閥(3-2-3)裝在第二導柱(3-2-1)上，且第二電磁閥(3-2-3)的閥銷可與 第二升降杆(3-2-2)的桿身相抵或分離，所述定位銷(3-1)的下部與第二升降杆(3-2-2)的 上部螺紋連接。
6.根據權利要求5所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在於 所述第二升降杆(3-2-2)上設有第二軸向定位槽(3-2-2-1)，第二電磁閥(3-2-3)的閥銷可 與第二升降杆(3-2-2)上的第二軸向定位槽(3-2-2-1)的底部相抵或分離。
7.根據權利要求3所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在於 所述第一導柱(2-2-1)的上端部具有第一導柱夾持平面(2-2-1-1)，第一升降杆(2-2-2)的 上端部具有第一升降杆夾持平面(2-2-2-2 )。
8.根據權利要求5所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在於 所述第二導柱(3-2-1)的上端部具有第二導柱夾持平面(3-2-1-1)，第二升降杆(3-2-2 )的 上端部具有第二升降杆夾持平面(3-2-2-2 )。
9.根據權利要求1所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在於所述每個支撐固定單元(2 )的固定底座(2-3 )上均裝有第一電磁鐵接線端子(2-5 )，第一電 磁鐵接線端子(2-5)與第一電磁鐵(2-4)電連接。
10.根據權利要求2所述的用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，其特徵在於 所述每個定位單元(3 )的定位底座(3-3 )上均裝有第二電磁鐵接線端子(3-5 )，第二電磁鐵 接線端子(3-5)與第二電磁鐵(3-4)電連接。
全文摘要
本發明公開一種用於薄壁曲面零件定位支撐的多點柔性工裝，包括工作檯和至少三個支撐固定單元，支撐固定單元均裝在工作檯上，每個支撐固定單元均包括球鉸側吸真空吸盤、第一升降組件和固定底座，球鉸側吸真空吸盤裝在第一升降組件的上部，第一升降組件的下部裝在固定底座上；每個支撐固定單元的固定底座均裝有第一電磁鐵，第一電磁鐵與工作檯的上表面磁性吸合；工作檯上還裝有至少兩個定位單元，每個定位單元均包括定位銷、第二升降組件和定位底座，定位銷裝在第二升降組件的上端部，第二升降組件的下端部裝在定位底座上，定位底座與工作檯相連。本發明不僅能精確定位薄壁曲面零件，而且能夠在工作檯上方便移動以及調整各個支撐固定單元之間距離。
文檔編號B25B11/00GK102092019SQ20111005375
公開日2011年6月15日 申請日期2011年3月7日 優先權日2011年3月7日
發明者張洪雙 申請人:河海大學常州校區