CN108857506A - 一种航空结构件自动避让夹具装置 - Google Patents

Abstract

本发明中公开了一种航空结构件自动避让夹具装置，包括：底板、夹紧单元、检测单元、支撑单元和对刀元件，所述的夹紧单元包括：4个回转夹紧气缸，所述回转夹紧气缸每2个为一组，分为第一回转夹紧气缸组和第二回转夹紧气缸组；所述的支撑单元包括：至少3块支撑板，所述支撑板设置在底板上，在被夹零件下均布成一条直线。本发明通过采用多点夹持，改善夹具和零件的接触方式，有效地消除了大部分夹持因素引起的加工误差。采用传感器精确定位和气动元件控制，自动地避让加工刀具，大大的提升了加工效率和重复装夹引起的加工误差。本发明能够高质、高效地满足飞机整体结构件的加工要求，且操作便捷。

Description

一种航空结构件自动避让夹具装置

技术领域

本发明涉及大型航空件加工领域，特别涉及一种航空结构件自动避让夹具装置。

背景技术

随着航空制造工业的飞速发展，现代飞机对性能的要求也在不断的提升。航空产品的制造中广泛采用大型整体结构件来替代过去通过铆接和螺栓连接的组合结构件。与一般的机械零件相比，飞机整体构件的加工难度和强度更大，不仅实体组合复杂，形位精度要求很高，而且薄壁位置刚度低，切除率高，数控加工过程非常容易产生变形。因此，大型航空整体结构件的制造技术一直困扰着航空工业。引起大型航空整体构件变形的因素有很多，主要表现在机床刀具的切削力和切削热、工件毛坯初始残余应力、工件材料特性和结构特性、走到路劲和装夹因素这几个方面。其中装夹因素是不可忽略的关键因素，在航空领域，航空整体构件的加工误差有20％～60％来自于装夹因素的影响。

传统的数控机床多点夹持工装系统大多为工人手动操作进行安装、定位和夹紧，生产效率低。特别是在新型加工中心出现后，工序越来越集中，希望在一次安装下就可以将中等复杂的零件全部加工完毕。因此当定位、支承、夹紧元件的位置与工件的切削加工面距离相近重合时，刀具很容易和定位或夹紧装置发生冲突和干涉，导致加工过程中必须停车更换夹持点位置或者通过数控程序控制加工路径绕过发生冲突和干涉的区域，当前工步完成后，再改变夹持位置，将干涉、冲突位置未加工部分加工完成。这样重复地换装、夹紧除了增加了大量的加工辅助时间，降低了加工效率外，重复装夹造成工件位置移动导致的定位误差也降低了工件的加工精度。

针对装夹因素对航空零件的加工造成的误差和加工零件重复装夹的问题，特此发明了一种航空结构件自动避让夹具装置。通过采用多点夹持，改善夹具和零件的接触方式，有效地消除了大部分夹持因素引起的加工误差。采用传感器精确定位和气动元件控制，自动地避让加工刀具，大大的提升了加工效率和重复装夹引起的加工误差。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的技术问题，提供一种航空结构件自动避让夹具装置，该装置采用多点夹持，传感器精确定位，改善夹具和零件的接触方式，有效地消除了大部分夹持因素引起的加工误差。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种航空结构件自动避让夹具装置，包括底板、夹紧单元、检测单元、支撑单元和对刀元件，所述的夹紧单元包括：4个回转夹紧气缸，所述回转夹紧气缸每2个为一组，分为第一回转夹紧气缸组和第二回转夹紧气缸组，所述第一回转夹紧气缸组和第二回转夹紧气缸组分别固定在底板两端，所述的支撑单元包括：至少3块支撑板，所述支撑板设置在底板上，在被夹零件下均布成一条直线，所述对刀元件设置在底板上的第一回转夹紧气缸夹紧零件一端。

进一步地，作为优选的技术方案，所述的检测单元包括：8个接近传感器和2个距离触感器，所述的8个接近传感器，每4个接近传感器分为一组，每组接近传感器分别对称固定在底板上的第一回转夹紧气缸和第二回转夹紧气缸四角处，所述2个测距传感器分别设置在底板的正面和侧面。

进一步地，作为优选的技术方案，所述回转夹紧气缸上设置有气压夹紧臂。

进一步地，作为优选的技术方案，所述底板四角处还开有螺纹孔，所述螺纹孔上设置有吊环螺钉。

进一步地，作为优选的技术方案，所述支撑板呈工字型，所述支撑板上表面铣有一个2mm的槽，所述支撑板侧面开有一个销孔。

本发明所具有的有益效果：

本发明通过采用多点夹持，改善夹具和零件的接触方式，有效地消除了大部分夹持因素引起的加工误差。采用传感器精确定位和气动元件控制，自动地避让加工刀具，大大的提升了加工效率和重复装夹引起的加工误差。本发明能够高质、高效地满足飞机整体结构件的加工要求，且操作便捷。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明的支撑板结构图。

图中：1、第一回转夹紧气缸组；2、气缸夹紧臂；3、接近传感器；4、支撑板；5、零件；6、第二回转夹紧气缸组；7、吊环螺钉；8、对刀元件；9、测距传感器；10、销孔；11、压板。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

以加工一种航空铝合金零件为例，一种航空结构件自动避让夹具装置，包括底板、夹紧单元、检测单元、支撑单元和对刀元件，底板四角处还开有螺纹孔，所述螺纹孔上设置有吊环螺钉。所述的夹紧单元包括：4个回转夹紧气缸，回转夹紧气缸上设置有气压夹紧臂。所述回转夹紧气缸每2个为一组，分为第一回转夹紧气缸组和第二回转夹紧气缸组，所述第一回转夹紧气缸组和第二回转夹紧气缸组分别固定在底板两端，所述的支撑单元包括：3块支撑板，所述第一块支撑板设置在第一回转夹紧气缸组的中间，第二块支撑板设置在第二回转夹紧气缸组的中间，第三块支撑板设置在第一块支撑板和第二块支撑板之间，所述对刀元件设置在底板上的第一回转夹紧气缸一端。

所述的检测单元包括：8个接近传感器和2个距离触感器，所述的8个接近传感器，每4个接近传感器分为一组，每组接近传感器分别对称固定在底板上的第一回转夹紧气缸和第二回转夹紧气缸四角处，所述2个测距传感器分别设置在底板的正面和侧面。优选的所述传感器连接有信号接收处理控制器，用于接收信号、处理信号和控制回转夹紧气缸动作。

工作时将吊环螺钉选入压板，吊环螺钉连接起重器将压板吊入机床工作台，安装在工作台上，按照规划的零件夹持点位置，将浮动支撑板和回转夹紧气缸固定在工作台上，然后找准安装位置将被加工零件平稳安放到支撑板上。控制回转夹紧气缸，使气缸夹紧臂旋转下落，将工件压紧，至此完成对工件的装夹工作。加工开始，当刀具远离夹持点加工时，夹具保持一个稳定夹紧的状态。随着切削加工的不断进行，刀具走至夹持点附近进行加工，接近传感器检测到刀具位置信息传递给控制器，控制器控制刀具附近夹持点的回转夹紧气缸抬起并旋转一定角度，自动避让刀具，留出道具的加工路径，使刀具可以不停止地连续切削加工。当刀具的一面完成加工后，测距传感器检测到信号发送给控制器，控制器控制回转夹紧气缸旋转抬起，然后将工件翻转再次装夹，进行反面的加工，直到加工工作全部完成。接下来进行工件的卸装。操作控制面板，控制回转夹紧气缸复位，将工件卸下，回转夹紧气缸恢复到加工前初始状态。至此，夹具整个的整个工作过程结束。

支撑板呈工字型，所述支撑板上表面铣有一个2mm的槽，所述支撑板侧面开有一个销孔。在工作中被加工零件装入槽中，槽侧壁与被加工零件侧壁接触，支撑板上的槽可以有效的限制被加工零件垂直和前后的自由度。同时在工件侧壁上销孔上设置的销可以有效限制被加工零件在左右的自有度。至此，上述被加工零件的六个自由度完全被限制，遵循六点定位的原理，是被加工零件完全定位，还使支撑板接触面互为基准，使被加工零件有统一的进准面。

本发明的说明书和附图被认为是说明性的而非限制性的，在本发明基础上，本领域技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中一些技术特征做出一些替换和变形，均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种航空结构件自动避让夹具装置，包括底板、夹紧单元、检测单元、支撑单元和对刀元件，其特征在于，所述的夹紧单元包括：4个回转夹紧气缸，所述回转夹紧气缸每2个为一组，分为第一回转夹紧气缸组和第二回转夹紧气缸组，所述第一回转夹紧气缸组和第二回转夹紧气缸组分别固定在底板两端，所述的支撑单元包括：至少3块支撑板，所述支撑板设置在底板上，在被夹零件下均布成一条直线，所述对刀元件设置在底板上的第一回转夹紧气缸夹紧零件一端。

2.根据权利要求1所述的一种航空结构件自动避让夹具装置，其特征在于，所述的检测单元包括：8个接近传感器和2个距离触感器，所述的8个接近传感器，每4个接近传感器分为一组，每组接近传感器分别对称固定在底板上的第一回转夹紧气缸和第二回转夹紧气缸四角处，所述2个测距传感器分别设置在底板的正面和侧面。

3.根据权利要求1所述的一种航空结构件自动避让夹具装置，其特征在于，所述回转夹紧气缸上设置有气压夹紧臂。

4.根据权利要求1所述的一种航空结构件自动避让夹具装置，其特征在于，所述底板四角处还开有螺纹孔，所述螺纹孔上设置有吊环螺钉。

5.根据权利要求1所述的一种航空结构件自动避让夹具装置，其特征在于，所述支撑板呈工字型，所述支撑板上表面铣有一个2mm的槽，所述支撑板侧面开有一个销孔。