CN113021217A - 一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置，包括：基座、T型连接杆、第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂；第一支撑臂的一端与基座顶部转动连接，另一端与T型连接杆的垂直杆转动连接；第二支撑臂的一端和T型连接杆的水平杆的一端转动连接，另一端转动地连接有气动柔性夹或真空吸盘；第三支撑臂的一端和T型连接杆的水平杆的另一端转动连接，另一端转动地连接有气动柔性夹或真空吸盘。本发明基座可自由固定于工作台，通过球形万向节可调整气动柔性夹爪或真空吸盘旋转到合适的支撑位置，且气动柔性夹爪和真空吸盘与薄壁件均为柔性接触，不会损伤工件表面。

Description

一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置。

背景技术

随着航空航天技术的不断发展，高性能的自由曲面航空薄壁件受到了广泛欢迎。自由曲面薄壁件多采用钛合金、高温合金等难加工材料制成，并且具有壁薄、刚度低、型面复杂及可加工区域狭小等特点，加工过程中工件容易发生加工变形和颤振，难以保证加工质量和加工精度。

在自由曲面薄壁件加工过程中，辅助支撑装置是提高薄壁件的刚度，减小加工变形和颤振的一种手段。针对不同型面、不同尺寸的薄壁件往往需要采用不同的辅助支撑装置，并且辅助装置与工件多为刚性接触，一般用胶水或直接用螺栓使支撑装置与已加工的薄壁件表面接触，这不可避免会的造成已加工表面损伤，降低加工精度。

大尺寸的自由曲面薄壁件多采用分区域加工，通过改变加工过程中辅助支撑装置与已加工表面的接触位置，可进一步提高工件刚度，保证加工精度。但现有的辅助加工装置固定后难以改变支撑位置，也难以在可加工空间狭小的位置使用。

发明内容

本发明的实施例提供了一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置，以克服现有技术的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置，包括：基座、T型连接杆、第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂；

所述第一支撑臂的一端与基座顶部转动连接，另一端与T型连接杆的垂直杆转动连接；

所述第二支撑臂的一端和T型连接杆的水平杆的一端转动连接，另一端转动地连接有气动柔性夹或真空吸盘；

所述第三支撑臂的一端和T型连接杆的水平杆的另一端转动连接，另一端转动地连接有气动柔性夹或真空吸盘；

其中，所述第一支撑臂、第二支撑臂、第三支撑臂中均包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆可转动连接。

优选地，所述第一支撑臂中第一连杆的一端与基座转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与T型连接杆的垂直杆转动连接；

所述第二支撑臂的第一连杆的一端与T型连接杆的水平杆的一端转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过转接头与气动柔性夹或真空吸盘连接；

所述第三支撑臂的第一连杆的一端与T型连接杆的水平杆的另一端转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过转接头与气动柔性夹或真空吸盘连接。

优选地，所述T型连接杆的三个端部均为球头。

优选地，所述转接头为T型结构，具有三个端头，其中一端为球头，一端连接气动柔性夹爪或真空吸盘，另一端连接气管。

优选地，所述第一连杆和第二连杆是空心套管，内部有锁紧轴，锁紧轴的两端分别伸出空心套管的两端，锁紧轴的一端设有塑料球套，另一端设有垫圈外套；

所述第一连杆和第二连杆通过紧固螺母连接，紧固螺母上设有锥形垫圈，锥形垫圈与第一连杆和第二连杆上的垫圈外套螺纹连接。

优选地，所述塑料球套上具有凹槽，凹槽内设有孔，所述凹槽用于放置与其连接的球头，与球头形成球形万向节，可使连杆各向旋转。

优选地，所述基座内部有电磁继电器，其侧边和底面为平面且均可有磁性，用于固定在工作台的任意位置。

优选地，根据薄壁件不同型面和尺寸采用气动柔性夹爪或真空吸盘。

优选地，所述气动柔性夹爪包括：两块用于夹持的橡胶夹板、2个夹板连杆、气缸、气动杆和连杆，其中，连杆为可折叠连杆，气缸上具有进气口和出气口；

两块橡胶夹板分别固定安装于2个夹板连杆的前端，两个夹板连杆的后端分别转动连接于气缸前端的两侧，连杆位于两个夹板连杆之间，所述连杆两端分别与两个夹板连杆固定连接，连杆位于气缸的前端并通过气动杆与气缸连接，进气口进气，出气口排气，从而实现气动杆的伸缩使两块橡胶夹板夹紧或放松。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供了一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置，具有以下有益效果：基座内部有电磁继电器，其侧边和底面为平面且均可有磁性，可以固定在工作台的任意位置，摆脱了螺母和T型槽的限制；通过多个球形万向节使气动柔性夹爪与真空吸盘可以支撑工件的任意位置，支撑装置能够在空间狭小位置支撑工件；通过锥形垫圈结构固定万向节，结构简单；气动柔性夹爪和真空吸盘与工件为柔性接触，不会损伤工件表面；通过连杆和转接头组合使支撑装置具有真空吸盘和气动柔性夹爪持两种支撑方式，对于曲率较大的曲面薄壁件或小尺寸的曲面薄壁件侧边位置可以夹持的使用气动柔性夹爪，对于大尺寸的难以用气动柔性夹爪夹持的薄壁件可以使用真空吸盘，适用范围广泛；通过T型转接头连接气动柔性夹爪(真空吸盘)与气管，真空吸盘和气动柔性夹爪仅需与转接头连接即可用于该支撑装置，更换器件方便。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置的示意图；

图2为本发明实施例提供的基座的示意图；

图3为本发明实施例提供的第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂的***图；

图4为本发明实施例提供的转接头的示意图；

图5为本发明实施例提供的转接头的剖视图；

图6为本发明实施例提供的气动柔性夹爪的示意图；

图7为本发明实施例提供的真空吸盘的示意图；

图8为本发明实施例提供的真空吸盘的剖视图。

附图标记：

1、基座；2、旋钮；3、第一连杆；4、紧固螺母；5、球形万向节；6、塑料球套；7、T型连接杆；8、转接头；9、气动柔性夹爪；10、真空吸盘；11、第二连杆；2-1、锁紧轴；2-2、锥形垫圈；2-3、垫圈外套；3-1、橡胶夹板；3-2、夹板连杆；3-3、进气口；3-4、气缸；3-5、出气口；3-6、气动杆；3-7、连杆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

本发明实施例提供了一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置，如图1所示，包括：基座1、T型连接杆7、第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，T型连接杆7的三个端部均为球头。第一支撑臂、第二支撑臂、第三支撑臂中均包括第一连杆3和第二连杆11。第一支撑臂中的第一连杆的一端与基座顶部转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与T型连接杆的垂直杆转动连接；第二支撑臂中的第一连杆的一端与T型连接杆的水平杆的一端转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过转接头与气动柔性夹9或真空吸盘10连接；第三支撑臂中的第一连杆的一端与T型连接杆的水平杆的另一端转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过转接头与气动柔性夹9或真空吸盘10连接。转接头为T型结构，其中一端为球头，另外两端中一端连接气动柔性夹爪或真空吸盘，另一端连接气管。

本发明的支撑装置可以自由固定，将气动柔性夹爪9或真空吸盘10旋转到任意合适位置支撑工件，根据薄壁件不同尺寸、型面特点采用气动柔性夹爪支撑9或真空吸盘10与工件接触，以达到辅助支撑的目的。

如图2所示，基座1内有电磁继电器，正面设有旋钮2，其侧边和底面光滑且可有磁性，通过旋钮2开关控制其磁性的有无，从而使基座1能够吸附固定在工作台的任意位置，摆脱了通过固定螺母和T型槽固定夹具的方式。

如图3所示，第一连杆3和第二连杆11可转动连接。第一连杆3和第二连杆11是空心套管，内部有锁紧轴2-1，锁紧轴2-1的两端分别伸出空心套管的两端。锁紧轴2-1的一端设有塑料球套6，塑料球套6凹槽内设有孔，其另一端设有垫圈外套2-3。第一连杆3和第二连杆11通过紧固螺母4连接，紧固螺母4上设有锥形垫圈2-2，锥形垫圈2-2与垫圈外套2-3螺纹连接。其中，塑料球套6上的凹槽与其连接件上的球头部分组成球形万向节5，可使连杆各向旋转，辅助支撑装置通过多个万向节实现气动柔性夹爪9和真空吸盘10各向旋转。

本发明的实施例中，锁紧轴2-1的一端通过塑料球套6凹槽内的孔与球形万向节5球头部分接触，另一端与紧固螺母4内部的锥形垫圈2-2接触。将紧固螺母4***第一连杆3和第二连杆11的垫圈外套2-3，使锥形垫圈2-2位于两个垫圈外套2-3内，旋紧紧固螺母4，推动锥形垫圈2-2，使锁紧轴2-1与球形万向节5分离或接触，即可放松或固定与紧固螺母4相邻的球形万向节5。

本发明的实施例中，T型连接杆7的三端均为球形万向节球头。对于曲率较大或小尺寸侧边位置可以夹持的可以使用气动柔性夹爪9，对于大尺寸的难以用气动柔性夹爪夹9支撑的薄壁件可用真空吸盘10，适用范围广泛。

如图4和5所示，转接头8为T型结构，一端为球形万向节5的球头部分，另外两端为带螺纹的凸台与凹槽，分别通过螺纹连接气动柔性夹爪9(或真空吸盘10)与气管，真空吸盘10和气动柔性夹爪9仅需与转接头8连接即可用于该支撑装置，更换器件方便。

如图6所示，气动柔性夹爪包括：两块用于夹持的橡胶夹板3-1、2个夹板连杆3-2、气缸3-4、气动杆3-6和连杆3-7，其中，连杆3-7为可折叠连杆，气缸3-4上具有进气口3-3和出气口3-5。两块橡胶夹板3-1分别固定安装于2个夹板连杆3-2的前端，两个夹板连杆3-2的后端分别转动连接于气缸前端的两侧，连杆3-7位于两个连杆3-2之间，其两端与两个夹板连杆3-2固定连接，连杆3-7位于气缸3-4的前端并通过气动杆3-6与气缸3-4连接，进气口3-3进气，出气口3-5排气，从而实现气动杆3-6的伸缩使两块橡胶夹板3-1夹紧或放松。具体地，当进气口3-3进气，出气口3-5排气时，气动杆3-6向气缸3-4内部伸缩，从而使气动杆3-6带动连杆3-7向气缸3-4方向运动，连杆3-7带动夹板连杆3-2向内侧靠拢，实现橡胶夹板3-1夹紧工件。当进气方向与出气方向相反时可使气动柔性夹爪9放松工件。气动夹爪9与薄壁工件接触的部位为橡胶夹板3-1，橡胶夹板3-1与薄壁件为柔性接触，可发生弹性变形，夹持任意型面的工件，不会损伤工件表面。

如图7和8所示，真空吸盘10底面为弹性橡胶，与工件为柔性接触，不会损伤工件表面。当其进气口通入低压气体，即可使其与工件接触，固定整个支撑装置后可以提高薄壁件的刚度。真空吸盘通过转接头8与整个辅助支撑装置连接，吸盘损坏后，更换方便。

本发明实施例提供了一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置的使用方法如下：

使用时，将基座1的侧面或底面与工作台接触，固定基座。根据工件的型面和尺寸特点选择气动柔性夹爪或真空吸盘支撑工件，对于曲率较大或小尺寸侧边位置可以夹持的可以使用气动柔性夹爪9，对于大尺寸的难以用气动柔性夹爪夹9支撑的薄壁件可用真空吸盘10。选定支撑装置后，可以单个气动柔性夹爪9单侧边夹持(或单真空吸盘10单面吸附)，也可以双气动柔性夹爪9双侧边夹持(或双真空吸盘10双面吸附)提高稳定性。转动各个连杆将气动柔性夹爪9或真空吸盘10旋转到非干涉合适的位置，旋转各个夹紧螺母4固定整个辅助支撑装置，启动气泵使橡胶夹板3-1或真空吸盘10与薄壁件接触。为了提高工件的加工刚度，保证加工精度，可以在分区加工过程中的不同位置支撑。当加工到接近夹持位置时重新调整支撑装置，使其与已加工或其他未加工位置接触。

综上所述，本发明实施例提供的一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置，连杆在球形万向节的作用下可以任意角度旋转，可用于叶轮、叶盘等可加工空间狭小、其他辅助支撑装置难以支撑的位置；本发明与工件接触位置为柔性接触，不会损伤工件表面，适用于不同型面和尺寸的薄壁件；本发明通过连接杆和转接头组合使支撑装置具有真空吸盘和气动柔性夹爪持两种支撑方式，也可同时采用双真空吸盘或双气动柔性夹爪。针对薄壁件不同尺寸、型面特点采用真空吸盘或气动柔性夹爪支撑，适用范围广泛；本发明通过转接头使球形万向节连接气动柔性夹爪(或真空吸盘)与气管，转接头一端连接球形万向节，另外两端连接气动柔性夹爪(或真空吸盘)与气管，更换器件简单方便；本发明的基座内部有电磁继电器，其侧边和底面为平面且均可有磁性，可以固定在工作台的任意位置；本发明为了保证整个辅助支撑装置的稳定性，越靠近底座的连杆的直径越大，且长度越短。

本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于装置或***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置及***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种自由曲面薄壁件加工气动辅助装置，其特征在于，包括：基座、T型连接杆、第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂；

所述第一支撑臂的一端与基座顶部转动连接，另一端与T型连接杆的垂直杆转动连接；

所述第二支撑臂的一端和T型连接杆的水平杆的一端转动连接，另一端转动地连接有气动柔性夹或真空吸盘；

所述第三支撑臂的一端和T型连接杆的水平杆的另一端转动连接，另一端转动地连接有气动柔性夹或真空吸盘；

其中，所述第一支撑臂、第二支撑臂、第三支撑臂中均包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和第二连杆可转动连接。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一支撑臂中第一连杆的一端与基座转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与T型连接杆的垂直杆转动连接；

所述第二支撑臂的第一连杆的一端与T型连接杆的水平杆的一端转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过转接头与气动柔性夹或真空吸盘连接；

所述第三支撑臂的第一连杆的一端与T型连接杆的水平杆的另一端转动连接，第一连杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过转接头与气动柔性夹或真空吸盘连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述T型连接杆的三个端部均为球头。

4.根据权利要求2或3所述的装置，其特征在于，所述转接头为T型结构，具有三个端头，其中一端为球头，一端连接气动柔性夹爪或真空吸盘，另一端连接气管。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一连杆和第二连杆是空心套管，内部有锁紧轴，锁紧轴的两端分别伸出空心套管的两端，锁紧轴的一端设有塑料球套，另一端设有垫圈外套；

所述第一连杆和第二连杆通过紧固螺母连接，紧固螺母上设有锥形垫圈，锥形垫圈与第一连杆和第二连杆上的垫圈外套螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述塑料球套上具有凹槽，凹槽内设有孔，所述凹槽用于放置与其连接的球头，与球头形成球形万向节，可使连杆各向旋转。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基座内部有电磁继电器，其侧边和底面为平面且均可有磁性，用于固定在工作台的任意位置。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，根据薄壁件不同型面和尺寸采用气动柔性夹爪或真空吸盘。

9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述气动柔性夹爪包括：两块用于夹持的橡胶夹板、2个夹板连杆、气缸、气动杆和连杆，其中，连杆为可折叠连杆，气缸上具有进气口和出气口；

两块橡胶夹板分别固定安装于2个夹板连杆的前端，两个夹板连杆的后端分别转动连接于气缸前端的两侧，连杆位于两个夹板连杆之间，所述连杆两端分别与两个夹板连杆固定连接，连杆位于气缸的前端并通过气动杆与气缸连接，进气口进气，出气口排气，从而实现气动杆的伸缩使两块橡胶夹板夹紧或放松。

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