CN115213714B - 一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置及方法，涉及弱刚性薄壁件加工技术领域，包括安装平台，安装平台沿第一方向间隔设置多个相互平行的移动平台，每个移动平台成对安装真空吸盘；真空吸盘通过滑动座与移动平台滑动连接，真空吸盘相对于移动平台倾斜设置，且每对真空吸盘之间形成设定夹角，用于装夹弱刚性薄壁件。本发明能够保证对变形薄壁件可靠装夹的同时实现变形校正，使薄壁件的实际形状与其三维模型相符合，从而进行高精度自动化数控加工。

Description

一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置及方法

技术领域

本发明涉及弱刚性薄壁件加工技术领域，尤其涉及一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置及方法。

背景技术

薄壁零件以其重量小、比强度大以及优良的力学性能等优势，被广泛应用于航空航天领域，比如飞机机身、机翼、以及雷达罩等结构件。薄壁零件在毛坯成型后，需要进行精整、切边、及功能结构加工等工序，最终获得所需要的零件结构。然而，因薄壁零件的弱刚性固有属性，在毛坯成型和后续加工过程中的变形问题难以避免。

模具冲压成型或浇铸成型是薄壁件毛坯的主要制造工艺，但脱模之后容易出现材料回弹，导致工件变形且尺寸超差。同时，由于薄壁件固有的弱刚性属性，在机加工环节的装夹过程中易发生变形。上述因素导致薄壁件毛坯的实际形状、尺寸与其三维模型存在偏差，为自动化数控加工造成困难，无法准确定位加工位置及走刀轨迹。

目前对于弱刚性薄壁件加工的方法主要有两种，其一为利用与零件模型相匹配的模具将变形的薄壁件毛坯校形至理论形状，在此基础上进行数控自动化加工；该方法的局限性在于加工不同结构薄壁件时均需要根据其理论尺寸设计和加工专用校形模具，而航空航天制造领域具有多品种小批量特点，导致加工成本和时间成本较高。其二为利用在薄壁件毛坯上预留定位点，每道加工工序均需要人工进行逐一定位和加工，该方法难以实现自动化加工，加工效率低且精度保持性较差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置及方法，能够保证对变形薄壁件可靠装夹的同时实现变形校正，使薄壁件的实际形状与其三维模型相符合，从而进行高精度自动化数控加工。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明的实施例提供了一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置，包括安装平台，安装平台沿第一方向间隔设置多个相互平行的移动平台，每个移动平台成对安装真空吸盘；真空吸盘通过滑动座与移动平台滑动连接，真空吸盘相对于移动平台倾斜设置；每对真空吸盘之间形成设定夹角，用于装夹弱刚性薄壁件。

作为进一步的实现方式，所述移动平台设置驱动机构，驱动机构连接控制系统，以带动滑动座沿移动平台移动。

作为进一步的实现方式，所述移动平台的延伸方向为垂直于第一方向的第二方向。

作为进一步的实现方式，所述滑动座顶部设置安装座，安装座一侧具有倾斜安装面；所述真空吸盘固定于倾斜安装面。

作为进一步的实现方式，每对真空吸盘之间形成的夹角为锐角。

第二方面，本发明的实施例还提供了一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正方法，采用所述的装置，包括：

在薄壁件成型过程中预留多组吸盘定位点；

根据吸盘定位点位置，计算每组真空吸盘定位点之间的水平距离，得到每组滑动座的理论坐标；

将每组滑动座5的理论坐标输入控制系统，以控制真空吸盘移动至理论位置。

作为进一步的实现方式，根据移动平台安装间距在薄壁件成型过程中预留吸盘定位点。

作为进一步的实现方式，根据每组真空吸盘定位点之间的水平距离，计算滑动座之间的水平距离，得到每组滑动座的水平坐标。

作为进一步的实现方式，真空吸盘随滑动座水平移动，薄壁件预留的吸盘定位点与真空吸盘相匹配，每组真空吸盘与薄壁件外壁紧固吸附，以装夹薄壁件。

作为进一步的实现方式，通过多组真空吸盘的各吸附点位对变形薄壁件的挤压，实现变形薄壁件的校形过程。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明设置多组真空吸盘，每组真空吸盘相对设置形成一定夹角，通过真空吸盘之间的夹紧或拉伸，对变形的薄壁件实现多点位的校形，使实际形状及尺寸与数值模型高度匹配，便于后续加工路径的精准确定，以实现高精度自动化加工，显著提高工件的加工精度及加工效率。

(2)本发明采用真空吸盘吸附作为工件装夹方式，优于传统的刚性装夹方式，在保证装夹可靠性的同时避免薄壁件因刚性装夹产生得额外变形；可根据工件实际尺寸大小选择需要执行工作的移动平台及真空吸盘数量，也可利用多组装置组合以满足大尺寸工件。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的立体图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的主视图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的流程图。

其中，1、安装平台；2、安装座；3、移动平台；4、控制系统；5、滑动座；6、真空吸盘。

具体实施方式

实施例一：

本实施例提供了一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置，如图1所示，包括安装平台1、移动平台3、真空吸盘6等，安装平台1上间隔设置多个移动平台3，每个移动平台3成对安装真空吸盘6。

安装平台1作为支撑主体，其形状可以根据实际情况设置，在本实施例中，安装平台1设置为长方体结构，以安装平台1的宽度方向为第一方向，长度方向为第二方向。

可以理解的，在其他实施例中，安装平台1为其他形状时，例如圆形，第一方向和第二方向满足相互垂直即可。

本实施例的移动平台3同样为长方体结构，但其宽度远小于安装平台1宽度，以在安装平台1上设置多个移动平台3。移动平台3沿第一方向间隔均匀设置多个，各移动平台3相互平行，其延伸方向沿第二方向。

移动平台3的个数根据薄壁件的尺寸而定，满足对薄壁件的稳定装夹要求。

每个移动平台3可安装一对或多对真空吸盘6，根据移动平台3的长度而定；当移动平台3设置多对真空吸盘6时，能够同时实现多个薄壁件的装夹及变形校正。

本实施例以每个移动平台3安装一对真空吸盘6为例进行详细说明：一对真空吸盘6即两个，真空吸盘6固定于安装座2，安装座2设置于滑动座5顶部，滑动座5与移动平台3滑动连接，形成滑动模组；滑动模组连接驱动机构，驱动机构连接控制系统，以使滑动座5能够沿移动平台3移动。

滑动座5、移动平台3和驱动机构可采用丝杠导轨机构。

如图1所示，同一移动平台3上的安装座2朝向彼此一侧为倾斜安装面，真空吸盘6固定于倾斜安装面，真空吸盘6相对于移动平台3倾斜设置。

如图2所示，两个相对真空吸盘6均朝向外侧倾斜，二者之间形成一定的夹角，该夹角为锐角。真空吸盘6的吸盘角度可准确调节，以适用于不同角度斜面的弱刚性薄壁件。例如：真空吸盘6通过角度调节器与安装座2连接。

以单个移动平台3的中点位置为直线坐标原点，在控制系统的控制下，两真空吸盘6根据指定直线坐标独立移动。控制系统通过确定每组真空吸盘6的直线坐标，控制滑动座5，实现每组真空吸盘6的直线坐标定位移动。

本实施例利用每组真空吸盘6之间的夹紧或拉伸，对变形的薄壁件实现多点位的校形，使实际形状及尺寸与数值模型高度匹配，便于后续加工路径的精准确定，以实现高精度自动化加工，提高工件的加工精度及加工效率；通过真空吸盘6的装夹方式能够对薄壁件后续加工过程中的变形起到有效抑制作用。在保证装夹可靠性的同时，避免薄壁件因刚性装夹产生得额外变形。此外，在装夹与拆卸过程中，真空吸盘6操作快捷简便，效率更高。

实施例二：

本实施例提供了一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正方法，采用实施例一所述的装置，包括以下步骤：

步骤一：根据移动平台3安装间距，在薄壁件成型过程中预留多组吸盘定位点，吸盘定位点与真空吸盘6一一对应。

步骤二：通过零件三维模型中吸盘定位点位置，计算得出每组真空吸盘定位点之间的水平距离，进而计算出两滑动座5之间的水平距离，即确定每组滑动座5的水平坐标。

步骤三：真空吸盘6在滑动座5的运载下水平移动，工件上预留的吸盘定位点与真空吸盘6相匹配，每组真空吸盘6与弱刚性薄壁件外壁紧固吸附，实现工件的可靠装夹。

步骤四：将步骤二计算所得每组滑动座5的理论坐标输入移动平台3的控制系统，真空吸盘6在滑动座5的驱动下移动至三维模型中的理论位置。

通过多组真空吸盘6与吸附点位对变形薄壁件的挤压，完成变形薄壁件的校形过程；如图2所示，虚线为变形弱刚性薄壁件实际形状，实线为弱刚性薄壁件理论形状。

本实施例中，工件形状及尺寸与数值模型高度匹配，并且依附于真空吸6盘的紧固装夹，在此基础上进行下一步高精度自动化数控加工。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置，其特征在于，包括安装平台，所述安装平台的宽度方向为第一方向；安装平台沿第一方向间隔设置多个相互平行的移动平台，每个移动平台成对安装真空吸盘；真空吸盘通过滑动座与移动平台滑动连接，真空吸盘相对于移动平台倾斜设置；每对真空吸盘之间形成设定夹角，用于装夹弱刚性薄壁件；通过真空吸盘之间的夹紧或拉伸，对变形的薄壁件实现多点位的校形；

所述滑动座顶部设置安装座，安装座一侧具有倾斜安装面；所述真空吸盘固定于倾斜安装面；每对真空吸盘之间形成的夹角为锐角；

所述移动平台设置驱动机构，驱动机构连接控制系统，以带动滑动座沿移动平台移动。

2.根据权利要求1所述的一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正装置，其特征在于，所述移动平台的延伸方向为垂直于第一方向的第二方向。

3.一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正方法，其特征在于，采用如权利要求1-2任一所述的装置，包括：

在薄壁件成型过程中预留多组吸盘定位点；

根据吸盘定位点位置，计算每组真空吸盘定位点之间的水平距离，得到每组滑动座的理论坐标；

将每组滑动座的理论坐标输入控制系统，以控制真空吸盘移动至理论位置。

4.根据权利要求3所述的一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正方法，其特征在于，根据移动平台安装间距在薄壁件成型过程中预留吸盘定位点。

5.根据权利要求3所述的一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正方法，其特征在于，根据每组真空吸盘定位点之间的水平距离，计算滑动座之间的水平距离，得到每组滑动座的水平坐标。

6.根据权利要求3所述的一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正方法，其特征在于，真空吸盘随滑动座水平移动，薄壁件预留的吸盘定位点与真空吸盘相匹配，每组真空吸盘与薄壁件外壁紧固吸附，以装夹薄壁件。

7.根据权利要求3所述的一种弱刚性薄壁件装夹及变形校正方法，其特征在于，通过多组真空吸盘的各吸附点位对变形薄壁件的挤压，实现变形薄壁件的校形过程。