[发明专利]连续加工梁框类整体结构件的柔性装夹装置及方法

说明书

本发明连续加工梁框类整体结构件的柔性装夹装置及方法属于加工装夹领域，涉及一种面向梁框类整体结构件连续加工的柔性装夹装置及方法。该装夹装置是由支撑组件，夹持组件及电控组件组成，可对结构相似的零件进行加工。一种连续加工梁框类整体结构件的柔性装夹方法，先建立工件坐标系和本地坐标系，然后建立干涉判定规则和进行干涉判定。运用BCNET系列通信模块进行协议转换，将不同的通信协议统一为Modbus通信协议，建立PLC与数控机床的通信连接。本发明的柔性可调装置可以使一套工装适用于同系列零件的装夹，降低了该装夹装置开发成本。柔性装夹方法和连续加工，具有自动化程度高、操作简便、安全可靠的特点。

技术领域

本发明属于加工装夹领域，涉及一种面向梁框类整体结构件连续加工的柔性装夹装置及方法。

背景技术

梁框类整体结构件在高端装备制造领域应用广泛，是飞机等高端装备的骨架结构及外壳的重要组成部件。考虑减重和结构强度需求，一般需要在梁框类整体结构件上加工出较为复杂的筋、孔及型腔等结构。在数控加工中，往往需要多道工序/多把刀具对零件外缘条、内缘条、腹板、筋条等特征形面进行粗精加工。因此，在整体结构件加工中，保证零件具有较好的定位精度、装夹刚度和稳定性十分重要。在实际生产中，操作工人一般采用压板对零件进行多点手动夹紧，但在压板与加工特征重叠时，需要机床停车并手动更换压板夹紧位置。此种经验式的人工装夹方法存在着生产辅助时间长、定位精度差、压紧力不可控、工人劳动强度大等问题。面向梁框类整体结构件，研发可连续加工的柔性自动装夹技术十分必要。

近年来也有学者针对梁框类整体结构件的装夹问题提出了解决方案。2011年江西昌河航空工业有限公司在专利CN202006372U中公开了“一种工字型梁类零件加工工装”。该工装采用螺栓侧面顶紧的方式夹紧工件，适合侧面没有加工特征的一类零件，但仍需依靠工人手动操作工装。2018年成都飞机工业(集团)有限责任公司在专利CN107617911A中公开了“一种航空结构件通用高效装夹装置”。该装夹装置设有多个可伸缩支撑杆，支撑杆顶部设有真空吸盘锁紧工件，适合装夹平板型单面结构梁框类零件。

上述研究均未提及梁框类整体结构件连续加工的柔性装夹装置及方法。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是克服上述方法的不足，针对梁框类整体结构件装夹问题，发明了一种能实现梁框类整体结构件连续加工的柔性装夹装置及方法。该装夹装置采用油压转角缸压板可抬起回转的方式，实现零件连续加工；采用高压气体反吹的方式，实现压点区域碎屑自清洁；采用油压转角缸压板安装角度可调和压板伸缩调整压点的方式，实现同系列零件的柔性装夹；采用Modbus通信协议实现PLC与数控机床通信，读取机床刀具运行参数，实现夹具动作判断与控制。

本发明所采用的技术方案是一种连续加工梁框类整体结构件的柔性装夹装置，其特征是，该装夹装置是由支撑组件Ⅰ，夹持组件Ⅱ及电控组件Ⅲ组成，可对结构相似的零件进行加工；

所述支撑组件Ⅰ由底座1、安装在底座1上的零件支撑台2、对刀元件3、吊环螺钉4及安装在底座1中的管路系统5构成；底座1为有加强筋的内部空心结构，其内部空间进行管路系统5排布，加强筋结构既保证底座1的刚度，也可以将管路系统5限位固定；底座1上表面安装有若干个夹持组件Ⅱ，底座1四角区域的螺孔分别安装吊环螺钉4，用于夹具吊装；底座1通过压板与机床工作台固定。零件支撑台2起到对零件定位支撑的作用，设置有定位销，通过焊接的方法固定在底座1上。对刀元件3通过螺钉安装在底座1两侧靠边位置，用于数控加工中工件坐标系的建立，确保不与工装主体部分发生干涉。

管路系统5由软管，电磁阀，快速接头，分路装置组成，外部油液和高压气体由总管路提供给装夹装置，经由快速接头、分路装置分路，从底座1内部管路传导至各个夹持组件Ⅱ，电磁阀控制油路和气路通断使夹持组件Ⅱ进行动作响应。