一种大型模具铣削加工用多工位柔性快速换装夹持装置

本技术涉及机械加工夹具装备领域，特指一种应用于新能源汽车大型压铸模具多工位五轴数控铣削加工场景下的大型模具铣削加工用多工位柔性快速换装夹持装置。

背景技术：

1、在新能源汽车大型一体化压铸模具的制造过程中，模具本体尺寸往往较为庞大，且其表面布满复杂的非规则曲面、深腔与不同角度的脱模斜面。针对该类具备复杂几何特征的模具进行多道工序五轴铣削加工时，现有的传统刚性垫块与压板夹具存在明显的结构缺陷。现有的传统夹具的夹持端面一般为固定形态，这种刚性平面无法紧密贴合模具的变曲率表面，在夹紧力的作用下极易产生点接触现象。这种点接触会导致局部应力集中，进而引发模具薄壁区域发生不可逆的结构变形或表面压痕，降低了模具加工精度和表面质量。

2、为了完成粗加工、半精加工和精加工等不同的工艺阶段，大型压铸模具通常需要在不同的数控铣床之间频繁流转。在每一次工位切换时，都需要操作人员通过手工松开压板、重新放置垫块、使用百分表重新进行基准找正，并按照预定扭矩重新拧紧螺栓。该过程不仅耗费大量加工准备机时，且由于人为操作的误差累积，难以保证多次装夹过程中的重复定位精度，使得上下游工序的加工基准发生偏移。

3、针对曲面夹持问题，部分现有技术采用了气动或弹簧支撑的浮动顶针阵列。这类浮动结构在接触模具后往往无法提供足够的刚性支撑。在遭遇重负荷铣削所产生的径向偏载力时，气动或弹簧支撑机构会产生微观退让，导致铣削加工表面产生铣削振纹，在极端受力工况下甚至会引发严重的铣刀崩刃事故。机械加工夹具装备领域亟需一种能够同时兼顾多形态曲面自适应紧密贴合与抗偏载重负荷铣削高刚性支撑的技术方案。

技术实现思路

1、本技术提供了一种大型模具铣削加工用多工位柔性快速换装夹持装置，用于克服现有夹具无法兼顾多形态曲面自适应贴合与重负荷铣削高刚性支撑的结构缺陷，同时消除多工位流转时繁琐的重新找正过程，利用流体压力跃迁控制机械抱死机构实现柔性找正向刚性锁定的时序转换。

2、本技术提供了一种大型模具铣削加工用多工位柔性快速换装夹持装置，包括：快换托盘基座，底面设置有带有倒锥形拉钉的定位凸台，所述倒锥形拉钉内部开设有带单向截止阀的液压进油主通道；多腔体液压分配集成块，内部设有与所述液压进油主通道连通的水平主连通油道；多个自适应夹持单元，阵列连接于所述多腔体液压分配集成块；所述自适应夹持单元包括缸筒、滑动配合于所述缸筒内部的中空活塞杆，以及连接于所述中空活塞杆顶端的柔性接触组件；所述缸筒底部形成有低压上升腔，所述低压上升腔与所述水平主连通油道流体导通；所述柔性接触组件包括具有球面底部的高碳钢基座及设置于顶面的防滑垫；所述中空活塞杆顶端设置有与所述球面底部间隙配合的球窝；所述中空活塞杆内部开设有圆柱腔体，所述圆柱腔体内安装有阶梯活塞和上端面呈凹面的黄铜顶压环；所述中空活塞杆侧壁安装有插装式液压 顺序阀，所述插装式液压顺序阀的进油端与所述低压上升腔流体导通，所述插装式液压顺序阀的出油端与位于所述阶梯活塞下方的下腔流体导通；所述插装式液压顺序阀配置为在供油压力突破预设压力阈值时开启，使得液压油进入所述下腔推动所述阶梯活塞和所述黄铜顶压环挤压所述球面底部。

3、所述倒锥形拉钉的外部轮廓包括依次连接的第一圆柱段、锥台段和第二圆柱段；所述液压进油主通道沿所述倒锥形拉钉的轴向贯穿设置，所述单向截止阀集成安装于所述液压进油主通道靠近所述第二圆柱段的一端；所述单向截止阀包括阀芯、复位弹簧以及螺纹限位压盖，所述螺纹限位压盖将所述阀芯和所述复位弹簧封装于所述液压进油主通道内部。

4、所述液压进油主通道内壁加工有阶梯形阀座，所述阶梯形阀座具有内锥面；所述阀芯朝向所述阶梯形阀座的一侧加工有与所述内锥面配合的外锥面；所述复位弹簧的第一端抵接于所述阀芯的背部盲孔内，所述复位弹簧的第二端抵接于所述螺纹限位压盖的内侧端面；所述螺纹限位压盖中心开设有十字形通油槽；在未对接状态下，所述复位弹簧驱使所述阀芯的所述外锥面与所述阶梯形阀座的所述内锥面抵接；在对接状态下，外部顶针穿过所述十字形通油槽推动所述阀芯克服所述复位弹簧的弹力移动预定距离，使得所述外锥面脱离所述内锥面。

5、所述中空活塞杆侧壁加工有径向阶梯安装孔，所述径向阶梯安装孔与所述低压上升腔以及所述下腔均开设有交汇流道；所述插装式液压顺序阀通过螺纹旋合连接安装于所述径向阶梯安装孔内部，并配置有用于设定所述预设压力阈值的调压弹簧；所述插装式液压顺序阀的外部套设有至少两道密封圈，所述至少两道密封圈隔离所述进油端与所述出油端。

6、所述黄铜顶压环的所述凹面的曲率半径大于所述高碳钢基座的所述球面底部的曲率半径，且两者差值小于第一预设公差阈值；所述黄铜顶压环的底部外围加工有外倒角，所述阶梯活塞的顶端加工有与所述外倒角配合的内倒角；所述阶梯活塞设置有位于所述下腔的底端面以及接触所述黄铜顶压环的顶端面，所述底端面的表面积与所述顶端面的表面积的比值大于1.5；所述阶梯活塞在所述下腔内的液压油作用下沿轴向移动，通过所述内倒角挤压所述外倒角，使得所述黄铜顶压环抵靠于所述球面底部。

7、所述高碳钢基座的顶面加工有燕尾槽，所述防滑垫的底面加工有与所述燕尾槽配合的燕尾凸台，所述防滑垫通过所述燕尾凸台与所述燕尾槽的插接配合固定于所述高碳钢基座。

8、所述多腔体液压分配集成块的顶面阵列开设有多个安装沉孔，所述缸筒的底端通过法兰盘以及穿透所述法兰盘的紧固螺栓固定安装于所述安装沉孔内部。

9、所述水平主连通油道包括沿纵向和横向相互交错贯穿所述多腔体液压分配集成块内部的第一深孔和第二深孔；所述第一深孔与所述第二深孔之间的夹角为90°，且交汇处形成连通节点；所述第一深孔和所述第二深孔在所述多腔体液压分配集成块外壁的开口处安装有高压螺纹堵头，且各个所述安装沉孔底部分别开设有垂直连通至所述第一深孔或者所述第二深孔的垂直分支油道。

10、所述自适应夹持单元还包括套装于所述中空活塞杆外部的活塞复位弹簧；所述活塞复位弹簧的第一端抵接于所述缸筒的内壁台阶面上，所述活塞复位弹簧的第二端抵接于所述中空活塞杆的外法兰面上。

11、所述缸筒的顶部开口处通过螺纹连接安装有导向端盖；所述中空活塞杆穿过所述导向端盖；所述导向端盖的内侧圆周面开设有第一环形沟槽和第二环形沟槽，所述第一环形沟槽内安装有与所述中空活塞杆外壁贴合的防尘刮擦圈，所述第二环形沟槽内安装有对所述中空活塞杆提供径向支撑的耐磨导向带。

12、本技术通过多腔体液压分配集成块构建底部的等压连通系统，使得多个夹持单元能够在单一液压源的驱动下产生多点位等压输出，实现针对复杂非规则模具曲面的全局均压自适应贴合，避免了因受力不均造成的模具点接触应力集中和压痕。本技术通过内置微型插装式液压顺序阀建立流体时序转换机制，在柔性接触贴合完毕导致系统内部压力升高突破预设阈值时，自动触发阶梯活塞和黄铜顶压环组合构成的机械抱死系统。这种从低压随形找正向高压高刚性抱死的自我转化，不仅为重负荷铣削工况提供了能够抵抗强劲偏载径向力的硬质支撑，更通过底部的拉钉结构实现了快换定位与液压供能的一体化无损对接，缩减了铣床工位流转时操作人员重新找正锁紧的辅助耗时，提升了大型模具数控铣削加工的 质量与效率。