[发明专利]数控加工用柔性夹具及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种机械工程技术领域的装置及应用，具体是一种用于大型客机梁缘条类零件的数控加工用柔性夹具及其应用。

背景技术

在制造业中，制造装备和工艺装备被视为实现产品优质、高产、低耗原则的必备硬件条件。其中，夹具作为最为重要的工艺装备之一是实现工艺路线、保证加工质量、提高生产效率、降低加工成本和工人劳动强度的关键环节。航空制造业作为制造业中典型的高技术领域之一，对制造装备和工艺装备都提出了更为苛刻的要求。面对航空结构件大型化、结构复杂化、材料多元化、制造精确化的零件特征，以及保证加工质量、提高加工效率、绿色低耗的制造需求，夹具技术必须向着带气动、液压控制系统的自动、柔性夹具的方向发展。

梁缘条零件作为飞机上一类典型的大型整体结构件，是组成飞机机翼、水平尾翼、垂直尾翼的重要零件类型。此类零件的特点是：主要采用高强度航空铝合金材料；显著的细长结构特征，机翼缘条的长度可达20米以上；明显的薄壁特征，壁厚与壁高比可达1/30；在结构形式基本相似的基础上，大多数缘条零件仅尺寸有差异，甚至只是结构对称的零件。目前国内梁缘条类零件主要采用整体锻件毛坯在大型五轴龙门铣床上通过铣削来完成加工，工装上以传统手动方式的固定、组合夹具为主。随着数控装备技术的快速发展和高速切削技术的逐渐成熟，航空铝合金材料所能够达到的金属切削去除率越来越高，包括梁缘条在内的各种大型结构件的生产准备时间占整个生产周期的比例逐渐上升，提高夹具的自动化水平成为航空制造企业提高效率的一条重要途径。采用液压、气动控制的夹具装夹效率高、重复性好，成为首选的高效率夹具方案。然而，梁缘条属于大型航空结构件，其夹具尺寸也相应较大，且基于控制加工变形的考虑一般采用三工位立装的工艺方案(零件两次翻身)，若针对每一种缘条零件设计专用的三工位液压夹具，夹具成本将非常高。因此，针对梁缘条类零件的特点，如何在夹具设计中同时兼顾到高自动化和高柔性，成为保证加工质量、提高生产效率、绿色低耗的关键。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种数控加工用柔性夹具及其应用，具有装夹自动化、工位复合化、结构模块化的优点，能够实现快速、可靠性高、重复性高的梁缘条零件的定位和夹紧。本发明针对飞机梁缘条类零件特有的结构特点，通过将传统三工位立装中的一工位和三工位夹具复合为一，减少夹具工位数的同时使每个工位的夹具有兼顾加工左右对称件的柔性能力。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种数控加工用柔性夹具，包括：若干连接板组件以及固定设置于机床工作台两端的定位段以及设置于两个定位段之间的四个公用段，连接板组件分别设置于定位段和公用段之间以及两个公用段之间。

所述的连接板组件包括：两个圆柱定位销及其对应的两个衬套，其中：衬套和圆柱定位销分别设置在定位段或公用段的对应两端，通过将圆柱销插入相邻定位段或公用段上的对应衬套实现连接。

所述的定位段包括：头部定位组件、第一油路蒙头、第一夹具基座、第一夹具底板、调节支撑机构、第一校刀块组件、头部支撑钉、第一原点销组件以及若干对一工位钳口组件和三工位钳口组件，其中：第一夹具基座与机床工作台销接，第一油路蒙头、第一夹具底板和第一夹具基座由上而下依次设置，对刀用的第一原点销组件和校核刀具用的第一校刀块组件分别设置于第一夹具底板的两端，用于完成头部定位的头部定位组件、头部支撑钉、调节支撑机构以及若干对一工位钳口组件和三工位钳口组件依次设置于第一夹具基座上。

所述的头部定位组件包括：定位圆柱销、定位支撑底座、支撑钉衬套、支撑钉心轴、支撑钉、定位档销衬套、定位挡块和定位档销，其中：定位档销、用于第三工位梁缘条头部定位的定位挡块以及支撑钉均设置于定位支撑底座上，定位档销衬套设置于定位档销上并用于第一工位梁缘条头部的定位，支撑钉心轴和支撑钉衬套设置于支撑钉上并用于在工件定位完成之前支撑工件，定位支撑底座通过定位圆柱销与夹具体定位。

所述的公用段包括：第二油路蒙头、第二夹具基座、第二夹具底板以及若干对一工位钳口组件和三工位钳口组件，其中：第二夹具基座与机床工作台销接，第二油路蒙头、第二夹具底板和第二夹具基座由上而下依次设置，若干对一工位钳口组件和三工位钳口组件依次设置于第二夹具基座上。