CN108673182B - 一种适用于钣金支架的装夹柔性工装 - Google Patents

一种适用于钣金支架的装夹柔性工装 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种适用于钣金支架的装夹柔性工装，该柔性工装适用于多规格薄壁零组件类产品的快速定位、装夹，具体涉及对不同楔形角度薄壁零组件的压紧定位、角度调整的结构形式及工艺技术，属于装夹定位技术领域。本发明的工装针对现阶段导弹武器金属壳体上存在各种尺寸及外形各异的钣金支架，需要制孔的钣金件规格及数量也相应较多，这些钣金支架均为契形结构，楔形角度各有不同，为0～5°。使用该工装对钣金支架进行制孔过程中能够避免针对不同的产品外形及制孔要求设计制造相应的定位、装夹工装，而造成工装浪费的情况。本发明的工装能够针对不同外形尺寸和楔形角度的钣金工装实现实现快速定位、快速装夹。

Description

一种适用于钣金支架的装夹柔性工装
技术领域
本发明涉及一种适用于钣金支架的装夹柔性工装，该柔性工装适用于多规格薄壁零组件类产品的快速定位、装夹，具体涉及对不同楔形角度薄壁零组件的压紧定位、角度调整的结构形式及工艺技术，属于装夹定位技术领域。
背景技术
鉴于现阶段导弹武器金属壳体上存在各种尺寸及外形各异的钣金支架，需要制孔的钣金件规格及数量也相应较多，这些钣金支架均为契形结构，楔形角度各有不同，为0～5°。
现有技术中，在针对钣金支架打孔过程中一般为手工划线打孔，然后手动风钻制孔。
该方法存在如下不足：精度差、劳动强度大、一致性差。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于钣金支架的装夹柔性工装，该工装能够解决不同形状、不同楔形角度的钣金支架的打孔问题。
本发明的技术解决方案是：
一种适用于钣金支架的装夹柔性工装，该装夹柔性工装包括基座、定位夹紧模块和角度调整模块；
定位夹紧模块用于对钣金支架进行定位及夹紧；
角度调整模块用于对钣金支架进行角度调整，使钣金支架的被加工面与机床主轴保持垂直；
角度调整模块固定安装在基座上，定位夹紧模块安装在角度调整模块上。
所述的定位夹紧模块包括定位销、快速夹钳和定位板；定位板上开有多个定位孔，定位销安装在定位板上的定位孔内，定位销在定位孔内为活动连接，定位销用于对待装夹产品在水平平面上的定位；快速夹钳固定安装在定位板上，快速夹钳用于压紧待装夹产品。
所述的定位夹紧模块还包括垫板，垫板为钻头提供伸缩空间，避免钣金件制孔过程中破坏定位板。
所述的角度调整模块包括顶起机构、锁紧机构、角度编码器和随动机构。
所述的顶起机构包括电机减速器、支座、滚轮、丝杠螺母、滑块、轴、导轨、左支架臂、右支架臂和联轴器。
支座固定安装在基座上，导轨固定安装在基座上；滑块固定安装在丝杠螺母的底端，左支架臂和右支架臂通过轴活动连接，左支架臂和右支架臂的顶端各安装有一个滚轮，滚轮与定位板相接触；左支架臂和右支架臂通过轴活动连接后固定安装在丝杠螺母的顶端，电机减速器通过支座进行支撑固定，电机减速器与丝杠螺母通过联轴器连接；电机减速器在转动时带动丝杠螺母转动，在丝杠螺母转动时带动滑块在导轨上滑动，在滑块在导轨上滑动时带动左支架臂和右支架臂绕轴转动，在左支架臂和右支架臂绕轴转动过程中实现左支架臂和右支架臂相对于基座高度的变化；由于滚轮与定位板相接触，在左支架臂和右支架臂相对于基座高度的变化时通过滚轮能够带动定位板绕销钉转动，定位板绕销钉转动的角度通过角度编码器进行检测。
所述的锁紧机构包括电缸座、电动缸、上锁紧连杆、下锁紧连杆、锁紧销轴、上连接座和下连接座。
电缸座固定安装在基座上，下连接座固定安装在基座上，电缸座用于支撑电动缸；电动缸的一端固定连接在电缸座上，上锁紧连杆和下锁紧连杆通过锁紧销轴活动连接，上锁紧连杆和下锁紧连杆通过锁紧销轴活动连接后与电动缸的另一端连接，上连接座固定连接在上锁紧连杆的顶端，下连接座固定连接在下锁紧连杆的顶端；上连接座固定连接在定位板的下表面上。
所述的随动机构包括连接板、销钉和连接块。
连接板和连接块通过销钉活动连接，连接板固定连接在定位板的下表面上，连接块固定连接在基座上。
有益效果
(1)本发明通过设计一组定位销孔、三个定位销及两个压紧夹钳的定位压紧装置，确定定位、装夹功能；设计顶起机构、锁紧机构、随动组件及角度编码器的角度调整装置，确定调整角度的功能；有效提高钣金支架的定位、装夹效率，为自动化制孔提供了适应性强、反应速度快、稳定性高的快速装夹柔性工装，大大提高了制孔效率及合格率，填补行业内该类产品的快速柔性装夹技术研究的空白，同时，也为其他自动化设备中柔性工装的设计提供借鉴作用。
(2)本发明通过采用三个定位销实现不同尺寸外形钣金支架的精确定位，两个压紧夹钳对产品进行压紧，可以实现适用于不同尺寸外形的薄壁零部组件的定位和装夹；通过角度调整装置调整产品待制孔表面的角度，确保其表面与机床底座平行，以便实现不同楔形角度的钣金支架的通用化制孔；节约了成本、提高了制孔效率，保证了制孔质量。
(3)本发明的工装针对现阶段导弹武器金属壳体上存在各种尺寸及外形各异的钣金支架，需要制孔的钣金件规格及数量也相应较多，这些钣金支架均为契形结构，楔形角度各有不同，为0～5°。使用该工装对钣金支架进行制孔过程中能够避免针对不同的产品外形及制孔要求设计制造相应的定位、装夹工装，而造成工装浪费的情况。
(4)本发明的工装能够针对不同外形尺寸和楔形角度的钣金工装实现实现快速定位、快速装夹。
附图说明
图1为本发明的装夹柔性工装的结构示意图；
图2为定位压紧模块的结构示意图；
图3为定位压紧模块俯视图；
图4为角度调整装置的结构示意图；
图5为顶起机构的结构示意图；
图6为锁紧机构的结构示意图；
图7为随动组件的结构示意图；
图8为定位、装夹、调整角度工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种适用于钣金支架的装夹柔性工装，该装夹柔性工装包括基座1、定位夹紧模块2和角度调整模块3；角度调整模块3固定安装在基座1上，定位夹紧模块2安装在角度调整模块3上；
如图2和图3所示，所述的定位夹紧模块2包括定位销21、快速夹钳22、定位板23和垫板24；定位板23上开有多个定位孔，定位销21安装在定位板23上的定位孔内，定位销21在定位孔内为活动连接，根据待装夹产品的外形结构不同可以调整定位销21的位置，定位销21用于对待装夹产品在水平平面上的定位；快速夹钳22固定安装在定位板23上，快速夹钳22用于压紧待装夹产品；垫板24为钻头提供伸缩空间，避免钣金件制孔过程中破坏定位板23；
如图4所示，所述的角度调整模块3包括顶起机构31、锁紧机构32、角度编码器33和随动机构34；
如图5所示，所述的顶起机构31包括电机减速器311、支座312、滚轮313、丝杠螺母314、滑块315、轴316、导轨317、左支架臂318、右支架臂319和联轴器320；支座312固定安装在基座1上，导轨317固定安装在基座1上；滑块315固定安装在丝杠螺母314的底端，左支架臂318和右支架臂319通过轴316活动连接，左支架臂318和右支架臂319的顶端各安装有一个滚轮313，滚轮313与定位板23相接触；左支架臂318和右支架臂319通过轴316活动连接后固定安装在丝杠螺母314的顶端，电机减速器311通过支座312进行支撑固定，电机减速器311与丝杠螺母314通过联轴器320连接；电机减速器311在转动时带动丝杠螺母314转动，在丝杠螺母314转动时带动滑块315在导轨317上滑动，在滑块315在导轨317上滑动时带动左支架臂318和右支架臂319绕轴316转动，在左支架臂318和右支架臂319绕轴316转动过程中实现左支架臂318和右支架臂319相对于基座1高度的变化；由于滚轮313与定位板23相接触，在左支架臂318和右支架臂319相对于基座1高度的变化时通过滚轮313能够带动定位板23绕销钉342转动，定位板23绕销钉342转动的角度通过角度编码器33进行检测；
如图6所示，所述的锁紧机构32包括电缸座321、电动缸322、上锁紧连杆323、下锁紧连杆327、锁紧销轴324、上连接座325和下连接座326；电缸座321固定安装在基座1上，下连接座326固定安装在基座1上，电缸座321用于支撑电动缸322；电动缸322的一端固定连接在电缸座321上，上锁紧连杆323和下锁紧连杆327通过锁紧销轴324活动连接，上锁紧连杆323和下锁紧连杆327通过锁紧销轴324活动连接后与电动缸322的另一端连接，上连接座325固定连接在上锁紧连杆323的顶端，下连接座326固定连接在下锁紧连杆327的顶端；上连接座325固定连接在定位板23的下表面上；
如图7所示，所述的随动机构34包括连接板341、销钉342和连接块343；连接板341和连接块343通过销钉342活动连接，连接板341固定连接在定位板23的下表面上，连接块343固定连接在基座1上。
如图8所示，工作过程：在顶起机构31在运动过程中，能够带动定位板23绕销钉342转动，定位板23绕销钉342转动的角度通过角度编码器33进行检测，当检测到的角度到达设定的角度值时，通过锁紧机构32的电动缸322对上锁紧连杆323和下锁紧连杆327之间的角度进行锁紧，从而实现待装夹产品的角度调整。
一种适用于多规格薄壁零组件快速装夹工装的整体结构如图1所示，主要由3大部分组成：定位压紧模块、角度调整模块、基座。
其中定位压紧模块如图2、3所示，由三个定位销、两个压紧夹钳和带有一组定位销孔的安装板构成。在安装板上270mm×270mm的范围内均匀分布有工10×10个定位销孔(定位销孔间距：30mm)，工作时首先根据产品的外形尺寸在一组定位销孔中选取合适的三个定位销孔***定位销，以实现对产品的精确定位，再通过压紧夹钳压紧产品，从而实现长宽尺寸在265mm×310mm范围内的产品定位和压紧。
角度调整模块如图4所示，由顶起机构、锁紧机构、随动组件和角度编码器四部分构成。其中顶起机构如图5所示是由两个旋向相反的丝母、丝杠、支架臂、轴和滚轮构成；锁紧机构如图6所示由电动缸、锁紧连杆、销轴等构成；随动组件由两组由销钉和转接件构成的R副组成，如图7所示为其中一组；角度编码器外壳通过自带的安装法兰与定心环连接在随动组件的底板连接座上，角度编码器的轴直接与随动组件的销钉相连，可以实时监测定位卡紧模块在顶起组件驱动下多转过的角度，其测量精度可达正负5”，能够满足产品角度精确调整的需求。
使用适用于多规格薄壁零组件快速柔性工装的主要工艺流程如图8所示，工作过程中，首先要确定薄壁零组件产品的楔形角度，根据产品外形尺寸在一组定位销孔中选取合适的三个定位销孔***定位销，以实现对产品的精确定位，再通过压紧卡钳压紧产品；角度调整模块工作时，首先电机-减速器组成的驱动模块带动丝杠旋转，使一组旋向相反的丝母向相反的方向移动，从而带动支架臂绕轴旋转将定位压紧模块顶起，此时压紧定位模块在随动组件的辅助下绕销钉旋转，实现压紧定位模块角度的调整；当顶起机构工作时，锁紧机构的叉形座随定位压紧模块转动，带动锁紧连杆绕锁紧销轴旋转，同时电动缸配合锁紧组件伸出，待定位卡紧模块到达指定位置后，驱动电动缸自锁，将锁紧连杆和叉形座锁死，从而实现对顶起机构和整个定位压紧模块的锁紧；同时通过角度编码器可以精确地得到定位压紧模块绕随动组件转过的角度，直到产品待制孔表面最终达与机床底座平行的位置整个装置运行停止。
2、实施效果
采用三个定位销实现不同尺寸外形薄壁零部组件的精确定位，两个压紧夹钳对产品进行压紧，可以实现适用于不同尺寸外形的薄壁零部组件的定位和装夹；通过角度调整装置调整产品待制孔表面的角度，确保其表面与机床底座平行，以便实现不同楔形角度的薄壁零部组件的通用化制孔；实现了针对自动化制孔***研制出一种可适用于不同对规格零部组件的快速装夹柔性工装，节约了成本、提高了制孔效率，保证了制孔质量。
同时，本发明中涉及到的快速定位压紧、角度调整的技术，有效填补了行业内对该类产品快速装夹技术研究的空白，也为其他自动化设备中柔性工装的设计提供借鉴作用。
实施例
某型号钣金支架的外形尺寸(长×宽×高)为117×66×15，楔形角为3.5°，需要在支架上制4-Ф5。本工装快速固定夹紧钣金支架后，利用机床主轴采用标准钻头进行制孔，对孔进行测量其结果为Ф5.009、Ф5.006、Ф5.011、Ф5.010，其精度可以达到7H。

Claims (1)

1.一种适用于钣金支架的装夹柔性工装，其特征在于：该装夹柔性工装包括基座(1)、定位夹紧模块(2)和角度调整模块(3)；
定位夹紧模块(2)用于对钣金支架进行定位及夹紧；
角度调整模块(3)用于对钣金支架进行角度调整，使钣金支架的被加工面与机床主轴保持垂直；
角度调整模块(3)固定安装在基座(1)上，定位夹紧模块(2)安装在角度调整模块(3)上；
所述的定位夹紧模块(2)包括定位销(21)、快速夹钳(22)和定位板(23)；定位板(23)上开有多个定位孔，定位销(21)安装在定位板(23)上的定位孔内，定位销(21)在定位孔内为活动连接，定位销(21)用于对待装夹产品在水平平面上的定位；快速夹钳(22)固定安装在定位板(23)上，快速夹钳(22)用于压紧待装夹产品；
所述的定位夹紧模块(2)还包括垫板(24)，垫板(24)为钻头提供伸缩空间，避免钣金件制孔过程中破坏定位板(23)；
所述的角度调整模块(3)包括顶起机构(31)、锁紧机构(32)、角度编码器(33)和随动机构(34)；
所述的顶起机构(31)包括电机减速器(311)、支座(312)、滚轮(313)、丝杠螺母(314)、滑块(315)、轴(316)、导轨(317)、左支架臂(318)、右支架臂(319)和联轴器(320)；
支座(312)固定安装在基座(1)上，导轨(317)固定安装在基座(1)上；滑块(315)固定安装在丝杠螺母(314)的底端，左支架臂(318)和右支架臂(319)通过轴(316)活动连接，左支架臂(318)和右支架臂(319)的顶端各安装有一个滚轮(313)，滚轮(313)与定位板(23)相接触；左支架臂(318)和右支架臂(319)通过轴(316)活动连接后固定安装在丝杠螺母(314)的顶端，电机减速器(311)通过支座(312)进行支撑固定，电机减速器(311)与丝杠螺母(314)通过联轴器(320)连接；电机减速器(311)在转动时带动丝杠螺母(314)转动，在丝杠螺母(314)转动时带动滑块(315)在导轨(317)上滑动，在滑块(315)在导轨(317)上滑动时带动左支架臂(318)和右支架臂(319)绕轴(316)转动，在左支架臂(318)和右支架臂(319)绕轴(316)转动过程中实现左支架臂(318)和右支架臂(319)相对于基座(1)高度的变化；由于滚轮(313)与定位板(23)相接触，在左支架臂(318)和右支架臂(319)相对于基座(1)高度的变化时通过滚轮(313)能够带动定位板(23)绕销钉(342)转动，定位板(23)绕销钉(342)转动的角度通过角度编码器(33)进行检测；
所述的锁紧机构(32)包括电缸座(321)、电动缸(322)、上锁紧连杆(323)、下锁紧连杆(327)、锁紧销轴(324)、上连接座(325)和下连接座(326)；
电缸座(321)固定安装在基座(1)上，下连接座(326)固定安装在基座(1)上，电缸座(321)用于支撑电动缸(322)；电动缸(322)的一端固定连接在电缸座(321)上，上锁紧连杆(323)和下锁紧连杆(327)通过锁紧销轴(324)活动连接，上锁紧连杆(323)和下锁紧连杆(327)通过锁紧销轴(324)活动连接后与电动缸(322)的另一端连接，上连接座(325)固定连接在上锁紧连杆(323)的顶端，下连接座(326)固定连接在下锁紧连杆(327)的顶端；上连接座(325)固定连接在定位板(23)的下表面上；
所述的随动机构(34)包括连接板(341)、销钉(342)和连接块(343)；
连接板(341)和连接块(343)通过销钉(342)活动连接，连接板(341)固定连接在定位板(23)的下表面上，连接块(343)固定连接在基座(1)上。
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