本發(fā)明涉及機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削的柔性夾具及方法。

背景技術(shù)：

目前，在航天工業(yè)中，對(duì)薄壁件的切削任務(wù)是至關(guān)重要的，而薄壁件的變厚度減薄加工一直是加工制造難題。航天結(jié)構(gòu)中的復(fù)雜曲面薄壁葉片的懸伸量大、剛性差，且主要以五軸銑削為主要加工方式。難加工結(jié)構(gòu)和復(fù)雜加工工藝使得薄壁結(jié)構(gòu)在加工中易于產(chǎn)生變形、回彈等現(xiàn)象，存在讓刀、振動(dòng)等問題，導(dǎo)致工件變形，影響工件尺寸精度、切削表面質(zhì)量和加工效率。

針對(duì)復(fù)雜曲面薄壁件加工過程中的加工振動(dòng)問題，國內(nèi)外很多學(xué)者進(jìn)行了相關(guān)的研究。

在優(yōu)選切削參數(shù)方面，Kersting提出利用仿真，預(yù)測五軸銑削過程中的可再生切削顫振；Biemann提出了一套可以計(jì)算五軸銑削加工振動(dòng)的仿真方法以及加工表面建模方法；Zhou提出了一種五軸銑削中優(yōu)選切削參數(shù)抑制切削振動(dòng)的方法；Arnaud給出了保證精度和表面質(zhì)量的最優(yōu)切削參數(shù)；Campa提出了一種估計(jì)工件切削穩(wěn)定域的方法以避免顫振。這些研究工作主要是通過一定程度上調(diào)整切削參數(shù)，從而控制薄壁撓性元件的振動(dòng)。通過改變切削參數(shù)雖然加工振動(dòng)能夠得到有效的控制，但是并不能從根源上抑制振動(dòng)，因此在銑削薄壁撓性工件中起到的減振效果并不理想。并且，針對(duì)成型面比較復(fù)雜的葉輪葉片的加工，所涉及的切削參數(shù)的調(diào)整過于復(fù)雜，無法完全掌控。

在夾具的優(yōu)化布局方面，Selvakumar等人提出了利用實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)算法，構(gòu)建最佳的夾具布局，減少加工工件的最大彈性變形，從而抑制加工振動(dòng)。但是，現(xiàn)有夾具與工件全部是剛性接觸，在五軸銑削過程中，會(huì)導(dǎo)致工件變形和夾具變形，誘發(fā)振動(dòng)。并且，在夾具優(yōu)化研究中并未考慮夾子和定位器的數(shù)量和位置，以及夾具元素的布局等問題。

現(xiàn)有的薄壁件銑削夾具存在明顯的不足和局限性，有些專為薄壁工件設(shè)計(jì)的夾具中沒有考慮對(duì)葉片根部榫頭的夾持與定位，因此往往由于榫頭的影響而直接影響帶榫頭的整體葉片的裝夾與定位。如申請(qǐng)?zhí)?01610042625.3的發(fā)明專利公開的一種葉片加工輔助夾具包括基座和設(shè)置于基座端面的兩個(gè)用于葉片夾持的夾持塊，兩夾持塊通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)可聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)裝配于基座上，基座的兩夾持塊之間還設(shè)置有用于葉片徑向頂緊的頂緊機(jī)構(gòu)。但是此發(fā)明的加工輔助夾具未考慮大型葉底部的榫頭，因此此發(fā)明無法裝夾帶榫頭的葉片。

現(xiàn)有的薄壁件銑削夾具存在明顯的不足和局限性，有些專為薄壁工件設(shè)計(jì)的夾具無法適用于復(fù)雜曲面薄壁工件，如申請(qǐng)?zhí)枺?01510916102.2、201010268925.6、201510285645.9和201510285670.7等發(fā)明專利。其中申請(qǐng)?zhí)?01010268925.6和201510916102.2的發(fā)明專利分別于2010年和2015年公開了一種薄壁框體構(gòu)件銑削夾具，利用真空吸附式工作臺(tái)代替現(xiàn)有的虎鉗夾具，克服了因壓板式裝夾使零件局部受力產(chǎn)生彈性變形的難題，在夾持的過程中能夠使薄壁框架類零件均勻受力，進(jìn)而解決目前薄壁框體類零件加工時(shí)用的夾具導(dǎo)致零件局部受力，易使零件產(chǎn)生彈性變形、零件質(zhì)量很難達(dá)到設(shè)計(jì)要求的問題。盡管上述發(fā)明的夾持效果很可觀，但是其應(yīng)用范疇局限在了平面薄壁件之中，無法對(duì)復(fù)雜曲面的薄壁零件進(jìn)行裝夾。申請(qǐng)?zhí)?01510285645.9的發(fā)明專利提供了一種薄壁件銑削用柔性隨動(dòng)夾具，包括底板，底板上固定有若干十字滑臺(tái)，每個(gè)十字滑臺(tái)上均安裝有垂直升降臺(tái)，每個(gè)垂直升降臺(tái)通過吸盤桿安裝有吸盤或者通過萬向球軸承安裝有主球。安裝有吸盤的軸為定位軸，安裝有主球的軸為隨動(dòng)軸，隨動(dòng)軸與定位軸之間可以相互轉(zhuǎn)換，只需要將萬向球軸承換為吸盤桿，將控制模式切換為定位模式即可。同時(shí)，各軸與底板之間可以自由拆裝，充分體現(xiàn)柔性功能，可以有效減少銑削過程中的工件變形，提高工件加工精度。盡管該發(fā)明的隨動(dòng)效果很好，但是應(yīng)用范疇局限在了平面薄壁件，無法適用于復(fù)雜曲面薄壁件。申請(qǐng)?zhí)?01510285670.7的發(fā)明專利提供了一種薄壁件銑削用隨動(dòng)支承夾具，包括支架、軸承桿和氣缸，軸承桿下端通過軸承定位環(huán)固定有軸承，其中氣缸一端鉸接于支架，另一端鉸接于軸承桿，支架和軸承桿之間通過第一連桿和第二連桿鉸接。當(dāng)對(duì)薄壁工件進(jìn)行立銑的時(shí)，裝置會(huì)隨著刀具的移動(dòng)，在薄壁加工面的另一側(cè)施加支承力，對(duì)薄壁件進(jìn)行輔助支承。起到一定的減少加工變形的作用。但是，此裝置主要適用于平面薄壁件，對(duì)于曲面的大型薄壁葉片效果不佳：1、裝置隨動(dòng)支承曲面薄壁表面時(shí)，會(huì)由于表面的變厚度，導(dǎo)致裝置產(chǎn)生沿薄壁面法線方向的位移，又由于氣缸為開環(huán)，無反饋機(jī)制，施加支承力恒定，導(dǎo)致薄壁件受力過大，甚至向加工面?zhèn)葟澢?，易損壞刀具；同時(shí)也容易導(dǎo)致連桿彎曲，破壞裝置。2、本裝置與工件的接觸為剛性接觸，不能起到良好的抑制振動(dòng)的作用。

現(xiàn)有的薄壁件銑削夾具存在明顯的不足和局限性，有些專為薄壁工件設(shè)計(jì)的夾具中沒有隨動(dòng)支承或葉片夾持裝置，因此無法對(duì)薄壁件加工過程中產(chǎn)生的顫振起到良好的抑制作用，如申請(qǐng)?zhí)枺?01310104849.9和201410353976.7等兩個(gè)專利。其中，申請(qǐng)?zhí)?01310104849.9的發(fā)明專利公開了一種空心渦輪葉片蠟?zāi)冶凼綂A具，夾具由前板和后板與中間板垂直固定安裝，中間板相對(duì)的一側(cè)敞開，整體呈凹形結(jié)構(gòu)；葉片蠟?zāi)７胖迷趭A具體內(nèi)，葉片蠟?zāi)ＲФ闻c前定位塊凹槽裝夾，葉片蠟?zāi)Ｃ翱谘a(bǔ)縮段與后定位塊上表面分布的四個(gè)定位支承銷裝夾，實(shí)現(xiàn)對(duì)葉片蠟?zāi)５亩ㄎ?；后板外?cè)固連的圓柱梁裝卡在加工設(shè)備三爪卡盤上，使夾具體懸空，實(shí)現(xiàn)主軸旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)葉片蠟?zāi)：蛫A具體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，一次裝夾即完成葉片蠟?zāi)Ｈ~背型面和葉盆型面的連續(xù)螺旋銑削加工。雖然該發(fā)明解決了無輔助定位芯頭的小型空心渦輪葉片蠟?zāi)５亩ㄎ粏栴}；加工過程中避免了因兩次裝夾產(chǎn)生的定位誤差，且一定程度上減少了連接刀痕，懸臂式設(shè)計(jì)增強(qiáng)了蠟型剛性，避免加工過程中發(fā)生斷裂。但是該發(fā)明忽略了薄壁件的剛性小的特性，未考慮隨動(dòng)支承裝置，因此，銑削過程中的工件變形會(huì)影響切削厚度,最終影響加工精度。葉片的變形同樣會(huì)會(huì)產(chǎn)生切削顫振。申請(qǐng)?zhí)?01410353976.7的發(fā)明專利公開的一種渦輪葉片型面修復(fù)夾具，具有一個(gè)制有矩形通孔的座體。在矩形通孔上端制有夾持高壓渦輪葉片的緊力開口槽，矩形通孔下端制有向下連通貫穿槽孔開口縫，裝配的緊固調(diào)節(jié)旋鈕手柄的緊固螺桿，縱向通過座體一端夾持臂的端面絲母螺孔和矩形通孔，連接座體的另一端夾持臂。上述發(fā)明突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、夾持穩(wěn)定，僅需較小的力即可穩(wěn)定可靠地固定高壓渦輪葉片榫頭。但是該發(fā)明只考慮了渦輪葉片榫頭的夾持，未考慮葉片的顫振，未設(shè)置相應(yīng)的葉片隨動(dòng)夾具。

現(xiàn)有的薄壁件銑削夾具存在明顯的不足和局限性，有些專為薄壁工件設(shè)計(jì)的夾具中雖然有隨動(dòng)支承裝置，但是仍無法對(duì)薄壁件加工過程中產(chǎn)生的顫振起到良好的抑制作用，如申請(qǐng)?zhí)?01610346138.6的發(fā)明專利公開了一種采用固定支承為輔，可移動(dòng)的浮動(dòng)支承為主的支承方式，固定支承位于工件的四周，可移動(dòng)的浮動(dòng)支承由智能夾具系統(tǒng)獲取走刀路徑和工件加工前的初始位置。初始裝夾時(shí)，由固定和浮動(dòng)的兩種支承共同作用，使工件受力均勻，防止產(chǎn)生不必要的初始?xì)堄鄳?yīng)力，從而減少夾緊誤差，提高加工精度。但是，該發(fā)明中的固定夾具為剛性結(jié)構(gòu)，在浮動(dòng)支承的機(jī)械運(yùn)動(dòng)過程中以及切削過程中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的顫振，而夾具的隔振裝置吸振不完全，導(dǎo)致工件在加工過程中作被迫振動(dòng)，且為隨機(jī)振動(dòng)。導(dǎo)軌、絲杠運(yùn)動(dòng)因?yàn)槠渥陨淼耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)間隙，將降低加工精度。而且，此發(fā)明中的夾具所需要的智能夾具系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，傳感器應(yīng)用較多，成本較高；并且傳感器檢測部位是裸露的，傳感器表面易受環(huán)境的影響，從而難以保證其可靠精度。

綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于復(fù)雜曲面薄壁件加工過程中的加工振動(dòng)問題，尚缺乏有效的解決方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削的柔性夾具，設(shè)置了柔性夾持部，可以減小大型葉片等薄壁結(jié)構(gòu)的加工變形，降低加工中的顫振，進(jìn)而解決大型薄壁葉片銑削過程中因剛性弱而造成的加工變形大和加工表面質(zhì)量難以保證等難題以及曲面類零件難裝夾的問題。

進(jìn)一步的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：

一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削的柔性夾具，包括設(shè)置于工作臺(tái)的下部夾持部，下部夾持部上方配合設(shè)置柔性夾持部，所述柔性夾持部兩端均與水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)端部與上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；

所述柔性夾持部包括與葉片側(cè)壁柔性貼合的彈性夾持體，彈性夾持體柔性夾持住葉片上部側(cè)壁，下部夾持部夾持住葉片底部；加工過程中水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)和上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)彈性夾持體調(diào)整夾持葉片的位置，以預(yù)留出待加工區(qū)域。

本發(fā)明的夾具，設(shè)置了柔性夾持部和下部夾持部相配合，在保證能可靠穩(wěn)固的夾持的前提下，柔性夾持部可以給葉片以柔性夾持力，可以減小大型葉片等薄壁結(jié)構(gòu)的加工變形，降低加工中的顫振，減少加工誤差，提高加工精度；本發(fā)明的柔性夾持部可以在水平方向和豎直方向內(nèi)移動(dòng)，將葉片的待加工區(qū)域留出，不會(huì)干涉葉片的加工過程。

進(jìn)一步的，所述彈性夾持體為支承氣囊，支承氣囊中部留有供葉片穿過的空腔，支承氣囊充滿狀態(tài)下與葉片側(cè)壁緊密貼合。支承氣囊中填設(shè)氣體作為填充介質(zhì)，使得支承氣囊可以和曲面的葉片完全貼合，且支承氣囊的柔性可抑制加工過程中產(chǎn)生的震顫。

更進(jìn)一步的，所述支承氣囊為橢圓形結(jié)構(gòu)。將支承氣囊設(shè)置成橢圓形結(jié)構(gòu)，與曲面葉片的側(cè)面更為貼合。

進(jìn)一步的，所述支承氣囊側(cè)部帶有氣嘴，氣嘴與充氣機(jī)構(gòu)連通。氣嘴可以采用美式氣嘴，美式氣嘴通過美式充氣頭和充氣機(jī)構(gòu)連通，利用氣壓逆向封閉原理，主要靠支承囊內(nèi)壓頂力鎖死，耐高壓、漏氣線性較陡，即氣壓不夠時(shí)漏氣更快，并且氣嘴充氣流量大，配備美式充氣頭，充氣的效率非常高。

進(jìn)一步的，所述上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括固設(shè)于工作上的絲杠，所述絲杠上配合設(shè)置上絲杠螺母和下絲杠螺母，所述下絲杠螺母上部支撐水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)，上絲杠螺母與下絲杠螺母配合將水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)夾緊。下絲杠螺母對(duì)水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)起支撐作用，上絲杠螺母和下絲杠螺母相互配合將水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)夾緊，可以帶動(dòng)水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)可靠的實(shí)現(xiàn)上下移動(dòng)。

進(jìn)一步的，所述水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括套設(shè)于絲杠的套管結(jié)構(gòu)，所述套管結(jié)構(gòu)側(cè)壁連接帶長圓孔槽的豎板；所述套管結(jié)構(gòu)頂部與上絲杠螺母配合，套管結(jié)構(gòu)底部與下絲杠螺母配合。

進(jìn)一步的，所述彈性夾持體兩端均設(shè)有連接桿，連接桿固定連接于豎板的長圓孔槽處。彈性夾持體通過連接桿連接于水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)豎板的長圓孔槽處，使彈性夾持體固定于長圓孔槽的任意位置即可調(diào)整彈性夾持體的水平位置。

更進(jìn)一步的，所述上絲杠螺母頂部帶有第一凹槽，所述下絲杠螺母底部帶有第二凹槽，套管結(jié)構(gòu)夾設(shè)于第一凹槽和第二凹槽之間。設(shè)置第一凹槽和第二凹槽，可以將水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)的套管結(jié)構(gòu)卡合夾套安裝，可以穩(wěn)固、可靠固定住套管結(jié)構(gòu)，同時(shí)套管結(jié)構(gòu)還可以在第一凹槽和第二凹槽的間隙中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以調(diào)整連接桿的位置，進(jìn)而可以使連接桿和豎板保持垂直連接，配合連接緊固。

進(jìn)一步的，所述下部夾持部包括虎臺(tái)鉗，所述虎臺(tái)鉗包括活動(dòng)鉗口體和固定鉗口體，所述活動(dòng)鉗口體和固定鉗口體頂部均固定有夾塊。

更進(jìn)一步的，所述夾塊之間的距離小于固定鉗口體和活動(dòng)鉗口體之間的距離。

將下部夾持部的虎臺(tái)鉗鉗口體頂部固定夾塊，增大了下部夾持部與葉片的夾持面積，同時(shí)兩夾塊之間夾持住葉片，增大了對(duì)葉片的夾持高度，活動(dòng)鉗口體和固定鉗口體之間可以為葉片底部的榫頭留出空間，避免了榫頭對(duì)大型葉片裝夾的干擾。

本發(fā)明還提供了一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削加工裝置，包括如上所述的柔性夾具。

本發(fā)明還提供了一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削的柔性夾具在裝夾復(fù)雜曲面薄壁工件中的應(yīng)用。

本發(fā)明還提供了一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削的柔性夾具的裝夾方法，包括以下步驟：

將葉片底部固定夾持于下部夾持部，彈性夾持體柔性夾持住葉片上部側(cè)壁；在銑削加工至臨近彈性夾持體時(shí)，解除彈性夾持體對(duì)葉片的夾持力，上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)柔性夾持部移動(dòng)，預(yù)留出葉片的待加工區(qū)域供下一步銑削加工。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明的柔性夾具結(jié)構(gòu)簡單，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固可靠性更強(qiáng)，生產(chǎn)方便，使用便利，支承效果好；

本發(fā)明的柔性夾具解決了大型葉片由于榫頭的存在而不易裝夾的難題，并且裝夾葉片時(shí)更加穩(wěn)定、牢固；

本發(fā)明采用氣體作為支承氣囊的填充介質(zhì)，支承氣囊可以與曲面的葉片完全貼合，減少加工變形，并依靠自身的柔性，抑制加工顫振，直接降低加工噪音，減少了加工誤差，提高了加工精度；

無論是機(jī)械加工前的安裝調(diào)試，還是加工完成拆卸支承囊，都非常的簡單易操作；本發(fā)明已系列化，在機(jī)械加工的匹配應(yīng)用中對(duì)工人的操作無特殊要求，可快速的被廣大工人所掌握。

本發(fā)明可用于航天，化工，水利，電力等行業(yè)的復(fù)雜曲面類薄壁件的加工，尤其對(duì)于飛機(jī)、船舶、精密機(jī)械裝備等的輕量化加工、噪聲、穩(wěn)定性和可靠性要求高等的行業(yè)領(lǐng)域，有十分廣闊的推廣應(yīng)用前景。

附圖說明

構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分的說明書附圖用來提供對(duì)本申請(qǐng)的進(jìn)一步理解，本申請(qǐng)的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本申請(qǐng)，并不構(gòu)成對(duì)本申請(qǐng)的不當(dāng)限定。

圖1為本發(fā)明柔性夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為上絲杠螺母的剖面示意圖；

圖3為下部夾持部的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1、工作臺(tái)；2、下部夾持部；3、絲杠；4、下絲杠螺母；5、套管結(jié)構(gòu)；6、上絲杠螺母；7、連接桿；8、支承氣囊；9、螺母；10、氣嘴；11、豎板；12、活動(dòng)鉗口體；13、固定鉗口體；14、夾塊。

具體實(shí)施方式

應(yīng)該指出，以下詳細(xì)說明都是例示性的，旨在對(duì)本申請(qǐng)?zhí)峁┻M(jìn)一步的說明。除非另有指明，本文使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語具有與本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員通常理解的相同含義。

需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實(shí)施方式，而非意圖限制根據(jù)本申請(qǐng)的示例性實(shí)施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在特征、步驟、操作、器件、組件和/或它們的組合。

正如背景技術(shù)所介紹的，現(xiàn)有技術(shù)中存在復(fù)雜曲面薄壁件加工過程中的加工振動(dòng)的問題，為了解決如上的技術(shù)問題，本申請(qǐng)?zhí)岢隽艘环N用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削的柔性夾具。

本申請(qǐng)的一種典型的實(shí)施方式中，如圖1所示，提供了一種用于復(fù)雜曲面類大型葉片銑削的柔性夾具，包括銑床工作臺(tái)1，工作臺(tái)1上固定有下部夾持部2，下部夾持部2上方配合設(shè)置柔性夾持部，柔性夾持部兩端均與水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)端部與上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)連接；柔性夾持部包括與葉片側(cè)壁柔性貼合的彈性夾持體，彈性夾持體柔性夾持住葉片上部側(cè)壁，下部夾持部2夾持住葉片底部；加工過程中水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)和上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)彈性夾持體調(diào)整夾持葉片的位置，以預(yù)留出待加工區(qū)域。

下部夾持部2的左右兩側(cè)各固定有一根絲杠3，與工作臺(tái)1螺紋連接，兩根絲杠3上分別連接有三個(gè)零件，其中最下面通過螺紋連接有一個(gè)下絲杠螺母4，下絲杠螺母4上方有一個(gè)套管結(jié)構(gòu)5套在絲杠3上，套管結(jié)構(gòu)5上方同樣有一個(gè)上絲杠螺母6，與絲杠3最下面的下絲杠螺母4對(duì)稱連接在絲杠3上，絲杠3、下絲杠螺母4、上絲杠螺母6共同形成上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)；

套管結(jié)構(gòu)5兩端分別嵌入上絲杠螺母6和下絲杠螺母4的特制凹槽內(nèi)，套管結(jié)構(gòu)5的豎板11中央連接有支承氣囊8，支承氣囊8圓周外側(cè)上有一個(gè)氣嘴10，左右兩側(cè)通過硬質(zhì)PVB材料連接有兩根連接桿7，連接桿7為空心桿，最外端均攻有螺紋，連接在套管結(jié)構(gòu)5一側(cè)豎板11的長圓孔槽中，并由螺母9固定，氣嘴10由充氣頭連接充、放氣。套管結(jié)構(gòu)5、豎板11共同組成水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)，支承氣囊8即為彈性夾持體，支承氣囊8中部留有供葉片穿過的空腔，支承氣囊8充滿狀態(tài)下與葉片側(cè)壁緊密貼合。在加工過程中由于氣體支承氣囊的作用，可以減小了大型葉片等薄壁結(jié)構(gòu)的加工變形，降低了加工中的顫振；進(jìn)而解決了大型薄壁葉片銑削過程中因剛性弱而造成的加工變形大和加工表面質(zhì)量難以保證等難題以及曲面零件難以裝夾的問題。

如圖3所示，下部夾持部2是基于傳統(tǒng)的虎臺(tái)鉗進(jìn)行改造，包括虎臺(tái)鉗，虎臺(tái)鉗包括活動(dòng)鉗口體12和固定鉗口體13，活動(dòng)鉗口體12和固定鉗口體13頂部均固定有夾塊14；活動(dòng)鉗口體12和固定鉗口體13上均鉆螺紋孔，將夾塊14通過螺釘與螺紋孔的連接固定在活動(dòng)鉗口體12和固定鉗口體13上，夾塊14之間的距離小于固定鉗口體13和活動(dòng)鉗口體12之間的距離。本發(fā)明的下部夾持部2增大了虎臺(tái)鉗的可夾持高度，適用于底部帶有榫頭的葉片，裝夾適用范圍更廣；兩夾塊14之間夾持葉片，活動(dòng)鉗口體12和固定鉗口體13之間容納葉片的榫頭，為大型葉片底部的榫頭留出空間，避免了榫頭對(duì)大型葉片裝夾的干擾。

絲杠3通過螺紋連接在工作臺(tái)1上，位于下部夾持部2的左右兩側(cè)且距離下部夾持部2較遠(yuǎn)的距離，保證在走刀過程中，絲杠3不會(huì)干涉刀架的運(yùn)動(dòng)，又因?yàn)榻z杠3類似于懸臂梁結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用剛性較大的碳鋼或者合金鋼為材料，且絲杠3的高度應(yīng)大于大型葉片的高度，保證本發(fā)明適用于葉片的全部銑削加工過程，絲杠3上的下絲杠螺母4和上絲杠螺母6可以旋轉(zhuǎn)升降，從而利于調(diào)整套管結(jié)構(gòu)5的高度。

下絲杠螺母4和上絲杠螺母6通過螺紋與絲杠3連接，每根絲杠3上有兩個(gè)下絲杠螺母4和上絲杠螺母6，上下對(duì)稱分布，中間夾有套管結(jié)構(gòu)5，下絲杠螺母4主要負(fù)責(zé)升降套管結(jié)構(gòu)5，上絲杠螺母6主要負(fù)責(zé)配合下絲杠螺母4壓緊套管結(jié)構(gòu)5，因此，下絲杠螺母4和上絲杠螺母6必須成對(duì)配合使用，其中下絲杠螺母4和上絲杠螺母6結(jié)構(gòu)相同，如圖2所示，下絲杠螺母4和上絲杠螺母6一端分別帶有第二凹槽和第一凹槽，第二凹槽和第一凹槽為特制圓槽，方便放置套管結(jié)構(gòu)5。

套管結(jié)構(gòu)5采用鋼管制成，套管結(jié)構(gòu)5與一塊帶孔槽的豎板11焊接連接，豎板11采用鋼板制成，其中鋼管的一側(cè)焊接有平行于管套軸線的豎板11，豎板11中間開有孔槽，利于快速且無間隙的調(diào)整、固定連接桿7，套管結(jié)構(gòu)5可以自由旋轉(zhuǎn)從而保證連接桿7與豎板11垂直，保證螺母9與豎板11完全接觸。

連接桿7為空心桿，一般用鋼管，減小其自身質(zhì)量的同時(shí)，不會(huì)降低它的剛度，連接桿7一端通過硬質(zhì)PVB材料連接在支承氣囊8兩側(cè)，另一端攻有螺紋。

支承氣囊8為橢圓形支撐囊，內(nèi)部為等厚度環(huán)形空腔，支承氣囊8中支承介質(zhì)為空氣，支承氣囊8可以與大型葉片的曲面待加工面完全貼合，加強(qiáng)大型葉片剛度的同時(shí)，還可以利用自身的柔性減弱或者抑制葉片的顫振，支承氣囊8橢圓形長軸兩端外側(cè)通過硬質(zhì)PVB材料與連接桿7連接，增大了支承氣囊8的剛度。

支承氣囊8的材料可以是丁基橡膠，材料具有氣密性好，不易漏氣，不易氧化，經(jīng)久耐用的優(yōu)點(diǎn)，支承氣囊8的外側(cè)有一個(gè)氣嘴10，方便支承囊的充氣與放氣，并且支承氣囊8可以加工成各種型號(hào)，自成一個(gè)系列，適配于各個(gè)尺寸的葉片結(jié)構(gòu)。

氣嘴10采用美式氣嘴，美式氣嘴與美式充氣頭配合；利用氣壓逆向封閉原理，主要靠支承囊內(nèi)壓頂力鎖死，耐高壓、漏氣線性較陡，即氣壓不夠時(shí)漏氣更快，并且氣嘴10充氣流量大，配備美式充氣頭，充氣的效率非常高。

本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削加工裝置，包括如上所述的柔性夾具。

本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削的柔性夾具在裝夾復(fù)雜曲面薄壁工件中的應(yīng)用。

本申請(qǐng)的另一種典型的實(shí)施方式中，提供了一種用于大型復(fù)雜曲面類葉片銑削的柔性夾具的裝夾方法，包括以下步驟：

將葉片底部固定夾持于下部夾持部，彈性夾持體柔性夾持住葉片上部側(cè)壁；在銑削加工至臨近彈性夾持體時(shí)，解除彈性夾持體對(duì)葉片的夾持力，上下移動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)柔性夾持部移動(dòng)，預(yù)留出葉片的待加工區(qū)域供下一步銑削加工。

為了使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠更加清楚地了解本申請(qǐng)的技術(shù)方案，以下將結(jié)合具體的操作過程詳細(xì)說明本申請(qǐng)的技術(shù)方案。

利用本發(fā)明的柔性夾具在加工過程中的裝夾的步驟過程為：

將大型葉片的底部(榫頭上方的凸臺(tái))固定在下部夾持部2上。

分別旋轉(zhuǎn)絲杠3上的上絲杠螺母6升至高于大型葉片的高度處。

分別旋轉(zhuǎn)絲杠3上的下絲杠螺母4，連同套管結(jié)構(gòu)5一齊升至大型葉片的頂端處。

將處于未充氣狀態(tài)的支承氣囊8套在大型葉片頂端偏下的位置，支承氣囊8的上方預(yù)留出待加工區(qū)域，調(diào)節(jié)下絲杠螺母4即調(diào)節(jié)套管結(jié)構(gòu)5的高度，連接桿7的兩端分別插入套管結(jié)構(gòu)5的孔槽內(nèi)，調(diào)節(jié)套管結(jié)構(gòu)5的轉(zhuǎn)角以及連接桿7在孔槽的位置，使連接桿7垂直于套管結(jié)構(gòu)5的孔槽壁，然后在孔槽的兩側(cè)用兩個(gè)螺母9將連接桿7固定。

然后將絲杠3上的上絲杠螺母6向下旋轉(zhuǎn)至與套管結(jié)構(gòu)5接觸并與下絲杠螺母4配合夾緊套管結(jié)構(gòu)5。

通過美式充氣頭與氣嘴10的連接，利用氣泵以及氣壓控制閥等設(shè)備為支承氣囊8充氣，使支承氣囊8內(nèi)氣壓達(dá)到15kPa，處正常工作狀態(tài)。

隨著加工的正常進(jìn)行，當(dāng)待加工區(qū)域快到支承氣囊8附近時(shí)，需暫停機(jī)床加工，將支承氣囊8內(nèi)的氣體抽出，然后松開固定連接桿7的螺母9，之后將絲杠3的下絲杠螺母4向下旋轉(zhuǎn)，套管結(jié)構(gòu)5連同連接桿7與支承氣囊8一齊下移，繼續(xù)預(yù)留出待加工區(qū)域。

重復(fù)以上步驟，直至加工完成。

以上所述僅為本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本申請(qǐng)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本申請(qǐng)可以有各種更改和變化。凡在本申請(qǐng)的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之內(nèi)。