一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具及分区装夹方法技术

本发明专利技术提供了一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具及分区装夹方法，属于装夹技术领域。所述夹具包括回转台、回转连接板、滑台模组、随形支撑座、真空吸附支撑头、力传感器、伺服电动缸、气路阀岛、回转板、定位压撑装置、工作台和PLC控制系统。本发明专利技术将真空吸附支撑头以矩形排列集中使用，局部增强吸附支撑能有效提高装夹区域的刚度，减小加工变形与振动；采用分区装夹方法将整周的焊缝分区加工与装夹，大大减小了整周夹具的制造成本；并且在真空吸附夹紧的装夹方式下，夹紧力更均匀。本发明专利技术能实现装夹与释放装夹的自动控制，控制简单方便，减少装夹时间，提高夹具自动化程度。提高夹具自动化程度。提高夹具自动化程度。

【技术实现步骤摘要】
一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具及分区装夹方法


[0001]本专利技术属于装夹
，涉及一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具及分区装夹方法。

技术介绍

[0002]航空航天领域中存在种类繁多的大型薄壁壳体零件，并且大都属于小批量生产，这类工件往往又分为初样、中样和终样等，不同阶段的模样都有区别。另外，这类薄壁壳体零件有些还需要焊接后服役使用，焊接后的环焊缝区域往往存在焊接变形，尺寸存在差异。若都采用适应性较差的传统专用夹具，例如靠模装夹、仿形内撑的方式，会造成财力和物力的极大浪费。另外，由于工件与夹具的精度得不到保证，会存在某些区域未装夹到位，产生欠装夹区域，工件装夹刚度低，容易造成加工变形，降低加工精度。并且此类夹具装夹周期长，严重影响加工节拍。为此，迫切需要研发出一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具及分区装夹方法。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中的不足，本专利技术提供一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具及分区装夹方法。
[0004]本专利技术采用的技术方案为：
[0005]一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具，包括回转台1、回转连接板2、滑台模组3、随形支撑座4、真空吸附支撑头5、力传感器6、伺服电动缸7、气路阀岛8、伺服电动缸固定法兰9、回转板10、定位压撑装置11、工作台12和PLC控制系统。采用定位压撑装置11实现焊接件底边13
‑
5的定位与夹紧，同时具备压紧焊接件底边13
‑
5与内撑拉紧焊接件内壁13
‑
4的作用。回转台1具有分度功能可实现分区装夹。随形支撑座4上的真空吸附支撑头5采用集中式矩形阵列，用于高刚度吸附支撑环焊缝区域，从而实现环焊缝区域的局部增强吸附支撑。力传感器6用于监测夹紧力而实现精准力控功能。伺服电动缸7可实现真空吸附支撑头5的前后运动与固定锁紧。PLC控制系统则集成气路、力传感反馈与伺服电动缸7控制而实现自动装夹。
[0006]所述工作台12为机床工作台。所述回转台1安装在工作台12上，其为具有单轴控制系统的电动转台，能实现360
°
任意位置分区并固定锁紧，该回转台为带动环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具旋转、分度与固定锁紧的驱动和承载装置。
[0007]所述回转板10呈圆形，固定在回转台1上，二者圆心重合；其内部开有对称布置的矩形减重通孔10
‑
1。
[0008]所述回转连接板2呈矩形薄板状，安装在回转台1边缘位置处；回转连接板2内侧开有减重通孔2
‑
2，有效减轻重量；回转连接板2两侧具有微凸起的矩形定位凸台2
‑
1，作为滑台模组3的侧面定位装置。
[0009]所述滑台模组3由导轨和滑块连接而成，通过导轨安装在回转连接板2两侧。
[0010]所述随形支撑座4主要用于承载外力载荷并装配连接真空吸附支撑头5，其包含L型支撑座基体4
‑
1、阶梯台阶4
‑
2和滑块固定支座4
‑
3。其中，L型支撑座基体4
‑
1的内侧面设有高度不同、角度相同的阶梯台阶4
‑
2，每个阶梯台阶4
‑
2均连接有真空吸附支撑头5，并且每个阶梯台阶的高度、角度与待装夹工件弧面相适应。阶梯台阶4
‑
2后方开有不同厚度的通孔，减轻重量的同时也为真空吸附支撑头5的固定提供空间。L型支撑座基体4
‑
1底部两侧对称设有固定滑块支座4
‑
3，用于与滑台模组3中的滑块连接。
[0011]所述力传感器6与随形支撑座4的L型支撑座基体4
‑
1外侧面连接，力传感器6同时与伺服电动缸7连接，所述伺服电动缸7通过伺服电动缸固定法兰9连接在回转板10上。
[0012]所述真空吸附支撑头5包含真空吸附盘5
‑
6、支撑杆固定气孔5
‑
5、真空吸附气孔5
‑
4、支撑杆复位气孔5
‑
3、旋紧手柄5
‑
2、固定座5
‑
10、球阀结构5
‑
9、真空吸附支撑基体5
‑
8和气弹簧支撑杆5
‑
7。其中，真空吸附盘5
‑
6与气弹簧支撑杆5
‑
7安装于真空吸附支撑基体5
‑
8内；支撑杆固定气孔5
‑
5固定于真空吸附支撑基体5
‑
8内，所述支撑杆固定气孔5
‑
5通气时，气弹簧支撑杆5
‑
7可伸缩移动；当支撑杆固定气孔5
‑
5断气时，气弹簧支撑杆5
‑
7锁死并固定。所述支撑杆复位气孔5
‑
3固定于真空吸附支撑基体5
‑
8内，支撑杆复位气孔5
‑
3通气时，气弹簧支撑杆5
‑
7具有弹性；支撑杆复位气孔5
‑
3断气时，气弹簧支撑杆5
‑
7没有弹性。真空吸附气孔5
‑
4主要控制真空吸附盘5
‑
6，使其吸附工件。球阀结构5
‑
9安装于真空吸附支撑基体5
‑
8上，旋紧手柄5
‑
2安装于球阀结构5
‑
9上，固定座5
‑
10与球阀结构5
‑
9相连，球阀结构5
‑
9能实现支撑头的万向旋转，旋紧手柄5
‑
2能实现球阀结构5
‑
9的固定夹紧。固定座5
‑
10安装在随形支撑座4的阶梯台阶4
‑
2上。具体工作方式为：气弹簧支撑杆5
‑
7充有气源时具有弹性并具有一定柔性，真空吸附盘5
‑
6可将工件紧紧吸附于气弹簧支撑杆5
‑
7上，从而夹紧工件。支撑杆固定气孔5
‑
5、真空吸附气孔5
‑
4和支撑杆复位气孔5
‑
3均与PLC控制系统相连，为开关量信号，实现气路的自动控制。
[0013]所述气路阀岛8将所有真空吸附支撑头5的气孔集成，提高空间利用率，并与PLC系统的IO从站连接，便于统一控制。
[0014]所述定位压撑装置11设有多个，沿周向均布在工作台12上；其包含手轮11
‑
1、滚动轴承11
‑
2、万向球阀结构11
‑
3、内撑拉紧橡胶板11
‑
4、压板11
‑
5、限位压板11
‑
6、球阀固定板11
‑
7、尾部固定板11
‑
8、工件支撑板11
‑
9、滚珠丝杆11
‑
10、U型支撑架11
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具，其特征在于，该夹具包括回转台(1)、回转连接板(2)、滑台模组(3)、随形支撑座(4)、真空吸附支撑头(5)、力传感器(6)、伺服电动缸(7)、气路阀岛(8)、回转板(10)、定位压撑装置(11)、工作台(12)和PLC控制系统；所述回转台(1)安装在工作台(12)上，其为具有单轴控制系统的电动转台，能实现360
°
任意位置分区并固定锁紧；所述回转板(10)呈圆形，固定在回转台(1)上，二者圆心重合；所述回转连接板(2)呈矩形薄板状，安装在回转台(1)边缘位置处；回转连接板(2)两侧具有矩形定位凸台(2
‑
1)，作为滑台模组的侧面定位装置；所述滑台模组(3)由导轨和滑块连接而成，通过导轨安装在回转连接板(2)两侧；所述随形支撑座(4)包含L型支撑座基体(4
‑
1)、阶梯台阶(4
‑
2)和滑块固定支座(4
‑
3)；其中，L型支撑座基体(4
‑
1)的内侧面设有高度不同、角度相同的阶梯台阶(4
‑
2)，每个阶梯台阶(4
‑
2)均连接有真空吸附支撑头(5)，并且每个阶梯台阶的高度、角度与待装夹工件弧面相适应；L型支撑座基体(4
‑
1)底部两侧对称设有固定滑块支座(4
‑
3)，与滑台模组中的滑块连接；所述力传感器(6)与L型支撑座基体(4
‑
1)外侧面连接，力传感器(6)同时与伺服电动缸(7)连接，所述伺服电动缸(7)连接在回转板(10)上；所述气路阀岛(8)将所有真空吸附支撑头(5)的气孔集成，并与PLC系统的IO从站连接；所述定位压撑装置(11)设有多个，沿周向均布在工作台(12)上，能实现焊接件底边的定位与夹紧，同时压紧焊接件底边与内撑拉紧焊接件内壁；所述PLC控制系统包括上位机、触摸屏、控制器、连接器
‑
IO从站、伺服电机与驱动器；其通讯方式采用总线方式，连接器
‑
IO从站包含N个模拟量信号和3*N个开关量；其模拟量对伺服电动缸(7)的推力和位移监测并实时反馈调整，同时通过控制力传感器(6)实现装夹力的定量控制；开关量控制真空吸附支撑头(5)的真空吸附气孔、支撑杆固定气孔与支撑杆复位气孔，实现自动化装夹。2.根据权利要求1所述的一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具，其特征在于，所述定位压撑装置(11)包含手轮(11
‑
1)、滚动轴承(11
‑
2)、万向球阀结构(11
‑
3)、内撑拉紧橡胶板(11
‑
4)、压板(11
‑
5)、限位压板(11
‑
6)、球阀固定板(11
‑
7)、尾部固定板(11
‑
8)、工件支撑板(11
‑
9)、滚珠丝杆(11
‑
10)、U型支撑架(11
‑
11)、定位压撑下部分固定板(11
‑
12)和柔性增高连接板(11
‑
13)；其中，定位压撑下部分固定板(11
‑
12)安装在柔性增高连接板(11
‑
13)上，柔性增高连接板(11
‑
13)用于调节定位压撑装置(11)的总体高度；U型支撑架(11
‑
11)为中空型，固定在定位压撑下部分固定板(11
‑
12)上；尾部固定板(11
‑
8)固定在U型支撑架(11
‑
11)末端，滚珠丝杠(11
‑
10)两端分别与U型支撑架(11
‑
11)前端及尾部固定板(11
‑
8)上的滚动轴承(11
‑
2)配合，同时与位于尾部固定板(11
‑
8)外侧的手轮(11
‑
1)连接；球阀固定板(11
‑
7)安装在滚珠丝杆(11
‑
10)上，转动手轮(11
‑
1)带动球阀固定板(11
‑
7)在U型支撑架(11
‑
11)上移动；限位压板(11
‑
6)位于U型支撑架(11
‑
11)顶部，与球阀固定板(11
‑
7)间隙配合，用于限制球阀固定板；所述万向球阀结构(11
‑
3)与球阀固定板(11
‑
7)连接，内撑拉紧橡胶板(11
‑
4)与万向球阀结构(11
‑
3)固定；所述工件支撑板(11
‑
9)固定在U型支撑架(11
‑
11)顶部、且位于尾部固定板(11
‑
8)侧，压板(11
‑
5)安装在工件支撑板(11
‑
9)上，用于压紧工件。
3.根据权利要求1或2所述的一种环焊缝区域局部增强吸附支撑夹具，其特征在于，所述真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海波，方锐，赵九龙，杨凯，王天明，高立国，赖小明，王永青，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：