一种脆性材料结构件的调姿系统技术方案

本发明专利技术涉及机械制造技术领域，尤其涉及一种脆性材料结构件的调姿系统，包括分散于系统两侧对称设置的三自由度装夹装置、设置于系统两侧三自由度装夹装置中间区域的单自由度装夹装置及分散于系统两侧用于结构件上部支撑的辅助支撑装置；单自由度装夹装置、辅助支撑装置在装夹固定结构件一侧设有自适应装夹单元，与三自由度装夹装置内自适应装夹单元构成结构件固定区域；本发明专利技术通过在待加工件两侧设置三自由度装夹装置，除了增强稳定性外，在调姿变化时有助于均衡施力，避免产生额外旋转力矩，提高调姿精确度；同时采用在装夹面中心自适应和可在坐标系内各坐标轴方向平移和旋转的夹具实现了精准高效地调姿。的夹具实现了精准高效地调姿。的夹具实现了精准高效地调姿。

【技术实现步骤摘要】
一种脆性材料结构件的调姿系统


[0001]本专利技术涉及加工制造领域
，尤其涉及一种脆性材料结构件的调姿系统。

技术介绍

[0002]复合隔热材料，例如无机酚醛气凝胶(ipc)，为整体成型的多层复合结构，以多层梯度纤维预制体为增强体,表面为致密化的抗冲刷层，中间芯层为常压干燥酚醛气凝胶。复合隔热材料多存在脆性大、加工性能差、材料抗压性较弱、刚性较差的问题：现有技术中，刚性加工时装夹力过小会导致装夹不牢、局部震颤变形；装夹力过大会导致表面损害变形；柔性装夹的夹具，由于存在自由度和变形量，会导致装夹区域定位困难，旋转后在重力作用下变形，影响加工精度，难以在精密加工应用。除此之外，现有技术中夹具由于和待加工件和机床同时固定连接，在待加工件需要调整姿态时，夹具无法同时满足各个方向姿态的调整，导致待加工件调整姿态困难，精度较低。此外，复合隔热材料作为热防护层的结构形状种类繁多，现有技术中，加工热防护层需根据不同具体热防护层的结构形式和加工位置，设计各种专用刚性装夹工装，增加装夹的接触面积，防止热防护层局部因受力过大产生破坏；刚性装夹工装需要根据防护层形状进行针对设计，不具有通用性，增加了工装设计及制造成本，同时延长了产品生产周期。

技术实现思路

[0003]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种脆性材料结构件的调姿系统，用以解决现有技术问题中装夹造成表面损害和调姿精度低等问题中的至少一个。
[0004]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0005]本专利技术提供了一种脆性材料结构件的调姿系统，包括：分散于系统两侧对称设置的三自由度装夹装置、设置于系统两侧的三自由度装夹装置中间区域的单自由度装夹装置及分散于系统两侧用于结构件上部支撑的辅助支撑装置；单自由度装夹装置、辅助支撑装置在装夹固定结构件一侧设有自适应装夹单元，与三自由度装夹装置内自适应装夹单元构成结构件固定区域；其中，辅助支撑装置用于为应对加工切削力提供额外装夹力；在机床三维坐标系中，所述三自由度装夹装置可以实现其中自适应装夹单元在三维坐标系各个坐标轴方向位置调整；所述单自由度装夹装置可以实现其中自适应装夹单元在平行竖直坐标轴方向位移。
[0006]优选的，所述单自由度装夹装置设有：与自适应装夹单元连接用于自适应装夹单元升降的第二升降装置；所述第二升降装置包含外部构件和与外部构件活动连接的内部构件；所述内部构件与自适应装夹单元固定连接，相对外部构件上下移动，进而实现自适应装夹单元的升降。
[0007]优选的，所述外部构件与所述内部构件连接区域设有丝母，内部构件为与丝母螺纹匹配的丝杠。
[0008]优选的，所述单自由度装夹装置还设有：为第二升降装置提供动力的第二动力装
置；所述第二动力装置为伺服电机，配合第二升降装置中丝杠和丝母实现自适应装夹单元升降。
[0009]优选的，所述单自由度装夹装置还设有：和第二升降装置的外部构件滑动连接并为第二升降装置的外部构件滑动提供限位的第三限位移动装置。
[0010]优选的，所述第三限位移动装置为导轨。
[0011]优选的，所述辅助支撑装置设有：一端与装夹装置平台固定连接的高度调节装置、一端与高度调节装置另一端固定连接的水平支撑装置、与水平支撑装置另一端固定连接用于连接自适应装夹单元和水平支撑装置的空心连接结构。
[0012]优选的，所述三自由度装夹装置包括：自适应装夹单元和与自适应装夹单元连接的位移调节单元；所述位移调节单元用于调节自适应装夹单元的空间位置，包括：与自适应装夹单元活动连接用于自适应装夹单元升降的第一升降装置、与第一升降装置在水平面内滑动连接的第一限位移动装置、与第一限位移动装置在水平面内滑动连接的第二限位移动装置；第一升降装置在第一限位移动装置限位轨道内水平移动；所述第二限位移动装置固定于装夹装置平台，第一限位移动装置在第二限位移动装置限位轨道内水平移动并与第一升降装置在第一限位移动装置限位轨道内移动方向垂直。
[0013]优选的，所述装夹单元设有吸盘、与吸盘在垂直吸盘吸附平面方向同轴转动连接的第一活动块、与第一活动块在水平面内同轴转动连接的第二活动块、与第二活动块在水平面内同轴转动连接的基座。
[0014]优选的，所述第二活动块的侧面设有第三弧形结构；第二活动块侧壁固定连接有第一挡板，第一挡板设有匹配第三弧形结构曲率的第一滑动连接结构；
[0015]基座的顶部设有匹配第三弧形结构曲率的第四弧形结构；第三弧形结构、第四弧形结构通过第二滑动连接结构实现弧形平面内滑动连接，进而实现第二活动块与基座在水平面内同轴转动连接。
[0016]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0017](1)本专利技术通过匹配设置三自由度装夹装置、单自由度装夹装置，将单自由度装夹装置、三自由度装夹装置同时参与竖直方向位移，利用单自由度装夹装置分担重力，减少重力方向大位移对三自由度装夹装置影响外变化；本专利技术通过在待加工件两侧设置三自由度装夹装置，除了增强稳定性外，在调姿变化时有助于均衡施力，避免产生额外旋转力矩，提高调姿精确度；采用在装夹面中心自适应和可在坐标系内各坐标轴方向平移和旋转的夹具实现了精准高效地调姿。
[0018](2)本专利技术通过设置第一活动块、第二活动块的转轴与第二活动块、基座的转轴垂直，并与吸盘及第一活动块转轴交汇于吸盘吸附平面内定位点；实现吸盘及其吸附零件在吸盘吸附平面内任意两个相互垂直方向和垂直吸盘吸附平面方向三个方向旋转，并在定位点法向自适应；与现有技术相比，一方面，解决了现有柔性装夹带来的变形量大和定位精度差问题；另一方面，本方案相对刚性装夹，可以避免装夹区域的细小变形对定位精度的影响，降低了对待装夹结构件的刚性要求，拓展了应用范围；
[0019](3)本专利技术通过在第二活动块与基座上设置弧形结构，并在二者之间设置与弧形结构曲率匹配的第一滑动连接结构，实现第二活动块、基座转轴方向上的自适应；同时在垂直第二活动块、基座转轴方向上第二活动块与第一活动块上设置弧形结构，并在二者之间
设置与弧形结构曲率匹配的第二滑动连接结构，实现在第二活动块与第一活动块转轴方向上的自适应，同时，第二活动块、基座转轴轴线与第二活动块与第一活动块转轴轴线在水平面内交汇于定位点，进而实现水平面内自适应；同时，吸盘在垂直吸盘吸附平面方向与第一活动块同轴转动连接，且轴线经过定位点，实现了空间坐标系内，定位点处自适应。较现有技术，解决了现有夹具由于待加工零件姿态调整导致的装夹面姿态变化及应力损伤；实现了夹具在坐标轴平移和绕坐标轴旋转的变化基点均为待加工零件表面控制定位点，较现有技术简化了计算过程和控制程序，提高了操作便捷性；
[0020](4)本专利技术通过设置第一限位移动装置、第二限位移动装置为导轨，实现自适应装夹单元相对第一限位移动装置在导轨限位区域内运动和第一限位移动装置相对第二限位移动装置在导轨限位区域内运动；同时设置第一动力装置为伺服电机，配合第一升降装置中丝杠和丝母实现自适应装夹单元的在精确控制下升降；进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种脆性材料结构件的调姿系统，其特征在于，包括：分散于系统两侧对称设置的三自由度装夹装置、设置于系统两侧三自由度装夹装置中间区域的单自由度装夹装置及分散于系统两侧用于结构件上部支撑的辅助支撑装置；单自由度装夹装置、辅助支撑装置在装夹固定结构件一侧设有自适应装夹单元，与三自由度装夹装置内自适应装夹单元构成结构件固定区域；其中，辅助支撑装置用于为应对加工切削力提供额外装夹力；在机床三维坐标系中，所述三自由度装夹装置可以实现其中自适应装夹单元在三维坐标系各个坐标轴方向位置调整；所述单自由度装夹装置可以实现其中自适应装夹单元在平行竖直坐标轴方向位移。2.根据权利要求1所述的调姿系统，其特征在于，所述单自由度装夹装置设有：与自适应装夹单元连接用于自适应装夹单元升降的第二升降装置；所述第二升降装置包含外部构件和与外部构件活动连接的内部构件；所述内部构件与自适应装夹单元固定连接，相对外部构件上下移动，进而实现自适应装夹单元的升降。3.根据权利要求2所述的调姿系统，其特征在于，所述外部构件与所述内部构件连接区域设有丝母，内部构件为与丝母螺纹匹配的丝杠。4.根据权利要求3所述的调姿系统，其特征在于，所述单自由度装夹装置还设有：为第二升降装置提供动力的第二动力装置；所述第二动力装置为伺服电机，配合第二升降装置中丝杠和丝母实现自适应装夹单元升降。5.根据权利要求4所述的调姿系统，其特征在于，所述单自由度装夹装置还设有：和第二升降装置的外部构件滑动连接并为第二升降装置的外部构件滑动提供限位的第三限位移动装置。6.根据权利要求5所述的调姿系统，其特征在于，所述第三限位移动装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：武昊，张风磊，邵磊，杨宏青，蔡虎，张建华，樊喜刚，孟祥昊，
申请(专利权)人：卓宝北京智能机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：