一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，由多個單體組成一個模塊，單體的結(jié)構(gòu)包括頂端帶有球面凹槽的中空支撐體、吸盤、定位件、不完整球體、防脫蓋、支柱、固定塊、絲桿螺母、滾珠絲桿、支筒、軸承、聯(lián)軸器、伺服電機、真空泵和氣動開關(guān)；主要分為定位夾持系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、支撐系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)四大部分，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、適用范圍廣、易于維護(hù)與保養(yǎng)、效率高、經(jīng)濟(jì)效益強、質(zhì)量好等特點。
【專利說明】一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:本發(fā)明涉及一種飛機蒙皮加工及裝配夾持裝置，特別是一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置。
[0002]【背景技術(shù)】:飛機蒙皮是保證飛機空氣動力學(xué)的重要零件，它的加工精度對飛機的質(zhì)量有重大影響。目前我們所見到的航空飛機蒙皮都是薄壁件結(jié)構(gòu)，由鈑金件或者復(fù)合材料薄壁板件經(jīng)過鉚接而成，這些構(gòu)件曲面弧度不確定、結(jié)構(gòu)尺寸大、形狀復(fù)雜、鉚接面比較多，所以蒙皮在生產(chǎn)裝配過程中的裝夾難度很大。根據(jù)這個特點，在生產(chǎn)裝配進(jìn)行鉚接過程中，受吸附力和鉚接力的影響非常容易產(chǎn)生變形，影響飛機質(zhì)量。
[0003]通常飛機蒙皮柔性夾持系統(tǒng)價格昂貴，技術(shù)復(fù)雜。此外由于蒙皮的品種較多且生產(chǎn)批量較小，需要在生產(chǎn)一段時間后，根據(jù)不同的蒙皮型號改變夾具的定位形狀，導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益低下，這些問題都迫切的需要研究設(shè)計一種可精確定位、可重構(gòu)夾具形態(tài)的柔性夾具來滿足飛機蒙皮的生產(chǎn)要求，來適應(yīng)不同的蒙皮件外形。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】
:針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種了結(jié)構(gòu)簡單、精確定位、、通用性強、可重構(gòu)夾具形態(tài)的柔性夾具，適用于飛機不同部位蒙皮件的加工與裝配。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，由多個單體組成一個模塊，單體的結(jié)構(gòu)包括頂端帶有球面凹槽的中空支撐體(I)、吸盤
(2)、定位件(3)、不完整球體(4)、防脫蓋(5)、支柱(8)、固定塊(9)、絲桿螺母(11)、滾珠絲桿(12)、支筒(13)、軸承(14)、聯(lián)軸器(16)和伺服電機(17)。吸盤(2)固定在中空支撐體
(I)頂端的球面凹槽內(nèi)。吸盤(2)通過氣動開關(guān)(24)與真空泵(22)連接。中空支撐體(I)固定在支柱(8)的上端。支柱(8)固定在絲桿螺母(11)上，滾珠絲桿(12)處于絲桿螺母
(II)內(nèi)。支柱(8)兩側(cè)設(shè)有滑道，與固定塊(9)一同構(gòu)成導(dǎo)軌副。滾珠絲桿(12)的前端頂在固定塊(9)上，后端穿過軸承(14)、通過聯(lián)軸器(16)與伺服電機(17)連接。絲桿螺母
[11]與軸承(14)連接。通過支撐結(jié)構(gòu)將多個單體固定在一起。
[0006]優(yōu)選的，吸盤(2)的末端穿過定位件(3)、不完整球體(4)和防脫蓋(5)，通過螺母
[6]固定在中空支撐體(I)頂端的球面凹槽內(nèi)。
[0007]優(yōu)選的，中空支撐體(I)通過上法蘭盤(7)與支柱(8)連接。
[0008]優(yōu)選的，絲桿螺母(11)的上端設(shè)有法蘭(10)。
[0009]優(yōu)選的，絲桿螺母(11)通過后法蘭盤(15 )與軸承(14 )連接。
[0010]優(yōu)選的，所述的支撐結(jié)構(gòu)包括上板蓋(18)、下板蓋(19)、鋼條(20)和輔助連接件
(21)。上板蓋(18)和下板蓋(19)通過鋼條(20)連接。輔助連接件(21)固定在上板蓋(18)的邊緣。單體穿過上板蓋(18)和下板蓋(19)。
[0011 ] 本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為:
[0012]本發(fā)明很好地克服了現(xiàn)有技術(shù)中由于空間曲面薄壁件的結(jié)構(gòu)尺寸大、形狀復(fù)雜所帶來的裝夾難度大以及裝夾變形的問題，解決了由于蒙皮的品種較多且生產(chǎn)批量較小，需要在生產(chǎn)一段時間后，需根據(jù)不同的蒙皮型號改變夾具的定位形狀的生產(chǎn)實際困難，具體為:
[0013]1.柔性定位夾持機構(gòu)，設(shè)計理念先進(jìn)。本發(fā)明使用了先進(jìn)的柔性定位夾持機構(gòu)，對原有技術(shù)是個歷史性突破；柔性定位夾持機構(gòu)實現(xiàn)了一種能夠根據(jù)工件曲面法矢量的變化而自動適應(yīng)、定心的柔性定位夾持裝置。
[0014]2.雙模塊結(jié)構(gòu)，設(shè)計形式新穎。本發(fā)明采用了雙模塊結(jié)構(gòu)，提供更強的柔性，完成更大型零件加工裝配任務(wù)，提高了經(jīng)濟(jì)效益。
[0015]3.真空夾緊方式，更適用于現(xiàn)代飛機。本發(fā)明采用氣動方式提供足夠真空吸附力，安全可靠，適用范圍廣。
[0016]4.本發(fā)明保養(yǎng)維護(hù)容易，九個吸盤頭獨立工作，某一吸盤頭出現(xiàn)故障時易于檢測、維修，非常方便。
【專利附圖】

【附圖說明】:
[0017]圖1是本發(fā)明單體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是單體吸盤處的放大圖。
[0019]圖3是氣動結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明單模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】:
[0021]如圖1-圖3所示:一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，由九個單體組成一個模塊，單體的結(jié)構(gòu)包括頂端帶有球面凹槽的中空支撐體1、吸盤2、定位件3、不完整球體4、防脫蓋
5、上法蘭盤7、支柱8、固定塊9、法蘭10、絲桿螺母11、滾珠絲桿12、支筒13、軸承14、下法蘭盤15、聯(lián)軸器16和伺服電機17。吸盤2固定在中空支撐體I頂端的球面凹槽內(nèi)。吸盤2通過氣動開關(guān)24與真空泵22連接。中空支撐體I固定在支柱8的上端。支柱8固定在絲桿螺母11上，滾珠絲桿12處于絲桿螺母11內(nèi)。支柱8兩側(cè)設(shè)有滑道，與固定塊9 一同構(gòu)成導(dǎo)軌副。滾珠絲桿12的前端頂在固定塊9上，后端穿過軸承14、通過聯(lián)軸器16與伺服電機17連接。絲桿螺母11與軸承14連接。通過支撐結(jié)構(gòu)將九個單體固定在一起。吸盤2的末端穿過定位件3、不完整球體4和防脫蓋5，通過螺母6固定在中空支撐體I頂端的球面凹槽內(nèi)。中空支撐體I通過上法蘭盤7與支柱連接。絲桿螺母11的上端設(shè)有法蘭
10。絲桿螺母11通過后法蘭盤15與軸承14連接。
[0022]如圖4所示:所述的支撐結(jié)構(gòu)包括上板蓋18、下板蓋19、鋼條20和輔助連接件21。上板蓋18和下板蓋19通過鋼條20連接。輔助連接件21固定在上板蓋18的邊緣。九個單體穿過上板蓋18和下板蓋19。
[0023]本發(fā)明的工作原理為:此柔性夾持工裝主要由傳動系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)組成。中空支撐體頂端設(shè)計成球面凹槽，下方與傳動系統(tǒng)連接，可以將吸盤送到合適高度，上方與自定位球體形成球副連接結(jié)構(gòu)，可以自由相對運動；不完整球體下部的螺紋吸管內(nèi)部設(shè)有四個氣道通向球體上表面，用于氣動夾持，球體上部與定位零件和吸盤連接，帶動吸盤和定位零件運動，來實現(xiàn)自適應(yīng)定位夾持。其中傳動系統(tǒng)主要由9個傳動單體組成，傳動單體如圖1所示，伺服電機17產(chǎn)生的動力通過聯(lián)軸器16傳送給滾珠絲杠12，支柱8通過螺栓固定在滾珠絲杠螺母11上，并隨滾珠絲杠螺母11上、下運動，實現(xiàn)將吸盤2送到應(yīng)有的高度。為保證支柱組件只發(fā)生直線運動，該裝置設(shè)有導(dǎo)軌副。支柱8兩側(cè)設(shè)有滑道，與固定塊9 一同構(gòu)成導(dǎo)軌副，固定塊9通過螺栓連接在支撐系統(tǒng)上。支柱8上端通過螺栓與上法蘭盤7連接，上法蘭盤7上端連接定位夾緊裝置，支柱8下端連接在絲杠螺母11上；氣動系統(tǒng)工作過程如下:通過真空泵22產(chǎn)生的真空氣體輸送到真空吸盤2，真空吸盤2與飛機蒙皮接觸，由于外界的氣壓大于真空吸盤2內(nèi)的氣壓，將蒙皮壓緊吸附在真空吸盤2上。真空吸附子系統(tǒng)在工作時，真空泵產(chǎn)生有一定真空度的負(fù)壓氣體，負(fù)壓氣體連接真空吸盤2，使真空吸盤2產(chǎn)生吸附力，從而夾緊蒙皮，根據(jù)蒙皮的不同規(guī)格，對于不使用的真空吸盤可以用氣路開關(guān)控制相應(yīng)真空吸盤工作狀態(tài)，實現(xiàn)了夾具形態(tài)的重構(gòu)功能。通過傳動系統(tǒng)和氣動系統(tǒng)實現(xiàn)了裝置自適應(yīng)、自定位夾緊蒙皮的功能，有效解決了飛機蒙皮在加工和裝配過程中裝夾難的問題。
【權(quán)利要求】
1.一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，其特征在于:由多個單體組成一個模塊，單體的結(jié)構(gòu)包括頂端帶有球面凹槽的中空支撐體(1)、吸盤(2)、定位件(3)、不完整球體(4)、防脫蓋(5)、支柱(8)、固定塊(9)、絲桿螺母(11)、滾珠絲桿(12)、支筒(13)、軸承(14)、聯(lián)軸器(16)和伺服電機(17);吸盤(2)固定在中空支撐體(1)頂端的球面凹槽內(nèi)，中空支撐體(1)固定在支柱(8)的上端，支柱(8)固定在絲桿螺母(11)上，滾珠絲桿(12)處于絲桿螺母(11)內(nèi)，支柱(8)兩側(cè)設(shè)有滑道，與固定塊(9) 一同構(gòu)成導(dǎo)軌副，滾珠絲桿(12)的前端頂在固定塊(9)上，后端穿過軸承(14)、通過聯(lián)軸器(16)與伺服電機(17)連接，絲桿螺母(11)與軸承(14)連接，通過支撐結(jié)構(gòu)將多個單體固定在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的，一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，其特征在于:所述吸盤(2)的末端穿過定位件(3)、不完整球體(4)和防脫蓋(5)，通過螺母(6)固定在中空支撐體(I)頂端的球面凹槽內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，其特征在于:中空支撐體(I)通過上法蘭盤(7)與支柱(8)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，其特征在于:所述的單體為九個。
5.如權(quán)利要求1所述的一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，其特征在于:絲桿螺母(II)的上端設(shè)有法蘭(10)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，其特征在于:絲桿螺母`(11)通過后法蘭盤(15 )與軸承(14 )連接。
7.如權(quán)利要求1所述的一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，其特征在于:所述的支撐結(jié)構(gòu)包括上板蓋(18)、下板蓋(19)、鋼條(20)和輔助連接件(21);上板蓋(18)和下板蓋(19)通過鋼條(20)連接，輔助連接件(21)固定在上板蓋(18)的邊緣，單體穿過上板蓋(18 )和下板蓋(19)。
8.如權(quán)利要求1所述的一種空間曲面薄壁件柔性夾持裝置，其特征在于:吸盤(2)通過氣動開關(guān)(24)與真空泵(22)連接。
【文檔編號】B23Q3/08GK103481089SQ201310294162
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】屈力剛, 武大偉, 蘇長青, 楊野光, 李靜, 張丹雅, 李見 申請人:沈陽航空航天大學(xué)