[发明专利]一种薄壁零件装夹装置及装夹方法

说明书

根据本发明的薄壁零件装夹装置以及装夹方法，薄壁零件装夹装置包括支撑部、定位部、吸盘固定部、驱动部以及控制部，装夹方法包括以下步骤：步骤1，通过支撑部的凹槽，将装夹装置固定到加工机床上；步骤2，使用连接部件连接旋转柱与一个支柱，回转电机驱动旋转柱转动，并带动支柱移动到预定刻度位置；步骤3，控制步进电机驱动支柱升降到预定高度位置；步骤4，控制部控制进气阀的流通面积，并控制真空泵的抽吸力度，从而将各个支柱对吸盘上薄壁零件的吸附力调整到预定的数值；步骤5，控制部根据压力传感器实时传递的加工压力信号，通过控制进气阀流通面积以及真空泵的抽吸力，实时调整真空泵对吸盘产生的负压，从而调整吸附力。

技术领域

本发明涉及一种薄壁零件装夹装置及装夹方法，属于机械领域。

背景技术

在机械加工领域中，薄壁件外形复杂，多为复杂曲面，刚性比较小，数控加工薄壁零件时，工件因刚度不足引起的加工变形成为影响尺寸精度的主要问题，因此曲面薄壁件的加工较为困难。

现代机械产品的品种繁多，产品的设计周期短，更新换代快，传统的大批量生产模式逐渐被中小批量生产模式所取代。按单一品种设计专业夹具的方法已经不能满足现代机械产品生产发展的要求。在这样的一种情况下，柔性化的加工制造便应运而生。

但是，目前的机械加工领域，对于薄壁曲面类零件的装夹，常采用的柔性化方法是：

方法1，采用相变和伪相变式柔性夹具：相变柔性夹具通常都有一个充满介质的容器，当材料液相时将工件埋入液体中，然后改变条件，如升温或降温，在液相变成固相时，将零件夹持并固定，然后进行加工。加工结束后再将介质恢复成液相，就可将工件取出。

为了避免热致相变的负面效果，近些年又研究出伪相变材料，这是用颗粒液态床来模拟相变材料的双向性质。即用物理方法迫使材料在“固结态”和“流动态”之间的变换，称为伪相变，貌似发生了相变，实际上并没有发生相变。这种装夹方式的缺陷在于：1)对于相变柔性夹具来讲，目前能适应夹具性能要求的相变物质较少，归纳起来主要由石蜡基、水基、低熔点合金基等，但是它们都存在夹紧力不足的较大缺陷。2)对于伪相变柔性夹具，目前只能用于曲面定位或加工力轻微的精加工等少数情况，许多问题尚待研究。

方法2，利用适应性夹具进行装夹：所谓适应性夹具，是指夹紧元件能自动适应工件形状的夹具，是一种被动式的夹具装置，当夹紧时能改变形状与工件相适应。例如多叶适应性虎钳，一个钳口是固定的，另一个钳口由穿在转轴上的多叶片组成。当其它运动受限制时，叶片可绕轴自由转动以适应工件形状，用于夹持横截面不规则变化的长工件。这种装夹的缺陷在于该类夹具只适合带有曲面的工件。

方法3，利用模块化程序控制夹具进行装夹：该种柔性夹具是一类由数字控制的定位件、夹紧件和支承件组成的装置，可以放在机床工作台上或代替机床工作台，然后通过程序做出多种不同布局的机电控制式夹具。计算机数字控制的柔性夹具由一组在垂直方向上可精确调整高度尺寸的支柱阵列、水平面上可实现位置调整的运动部件、机电驱动装置和计算机控制系统组成，阵列的每根支柱可通过计算机控制或手工操作调整支柱在X、Y水平面中的位置，根据被加工工件的形状和结构参数，支柱阵列可重构成适应多种平面或曲面的定位系统，工件的夹持方式可通过真空吸附或机械夹紧方式来实现。这种装夹方式的缺陷在于：1)在水平面上进行支柱的X和Y方向的移动，夹具的柔性不是特别好；2)夹紧力很难控制，薄壁件形状受限较大。

综上可知现有技术的主要缺点为：

1)柔性化程度不高，加工零件的外形受限较大、粗精加工方式受局限。

2)夹具调整时间长、成本高，而且夹紧力很难调整控制。

3)可适性较差，夹具调整过于依赖经验，精度难以控制。

可见，上述都已经不能满足日益增长的精密机械加工的需要。

发明内容