模块化侧向自动顶紧夹具的制作方法

1.本发明属于航空制造方向加工装夹技术领域，涉及一种模块化侧向自动顶紧夹具，用于飞机零件的高效自动化夹紧。


背景技术：

2.目前，在飞机制造领域中，存在大量的尺寸、规格差异较大的弱刚性零件，在加工过程中，需要夹具进行定位和夹紧，但是多为专用的手动夹具，工人劳动强度很大，装夹效率低，定位精度和夹紧力不可控；另外随着型号的快速迭代，使得零件结构会发生变化，夹具往往也将随之变化，从而使得传统的专用夹具开发成本进一步加大且利用率低，已经不再满足生产的需求。从产品质量方面，工人运用手动扳手拧紧大量的楔形块，使得在较大范围内夹紧力大小不一，造成零件变形，从而导致产品质量不易达标。因此，设计一种夹具，即采用电气等新动力代替人力，减轻工人的劳动强度，同时，夹具设计具备通用性，能够覆盖不同类型、规格产品以缩短生产准备时间提高生产效率十分必要。
3.2019年玉东科技发展有限公司在专利cn209665153u中，公开了一种“快速夹紧机构”，该机构依靠手动操作，结构简单，适用于不同尺寸工件装夹；2018年意特利(滁州)智能数控科技有限公司在专利cn209110648u中，公开了一种“通用型工装夹具”，该夹具通过更换移动限位垫板和固定限位垫板对同系列零件装夹；2018年伯恩高新科技(惠州)有限公司在专利cn209598767u中，公开了“一种通用夹具”，该夹具采用气动组件进行夹持，适用于小型板件自动化装夹，开发成本较高。
4.上述方法中，均未提及一种模块化侧向顶紧自动夹具设计。


技术实现要素：

5.本发明主要解决的技术问题是克服上述方法的不足，针对实际生产过程中工件的装夹问题，提供了一种可组合使用的夹具模块，该装置由电机驱动，实现零件的自动化装夹；楔形块机构的运用，使装夹模块具备加力和自锁特性；结构紧凑的模块化设计，使其可根据实际加工需求组合使用。
6.本发明所采用的技术方案是：
7.一种模块化侧向自动顶紧夹具，包括支撑组件ⅰ、动力组件ⅱ和加力传动组件ⅲ。
8.所述支撑组件ⅰ包括底座1和基座2。其中，底座1上设有定位销孔和螺栓孔，可与工作台或其他平面进行定位固定；其上表面设有水平滑槽10；基座2为z字型结构，其底部通过螺栓与底座1连接固定，其内侧面开有竖直滑槽11。
9.所述动力组件ⅱ包括电机3和丝杠4。其中，电机3选用直驱电机，通过轴承座与底座1连接；丝杠4用来传导力矩输出，其一端与电机3通过联轴器相连，另一端通过轴承与基座2顶部连接。
10.所述加力传动组件ⅲ包括内楔形块5、外楔形块6、限位开关7、压力传感器8和顶板9。其中，内楔形块5两端分别设有滑轨a12和滑轨b15，滑轨a12与基座2上的竖直滑槽11配合
连接；内楔形块5中心设有螺纹孔，螺纹孔与丝杠4配合连接，由动力组件ⅱ驱动内楔形块5沿基座2上的竖直滑槽11上下滑动。外楔形块6下方的滑轨c13与底座1上的水平滑槽10配合连接，限制外楔形块6的运动方向；外楔形块6斜面上开有滑槽14，与内楔形块5斜面上的滑轨b15配合连接，由内楔形块5带动外楔形块6进行推出缩回动作。限位开关7安装在底座1上，用以限制外楔形块6推出的距离；压力传感器8通过法兰盘连接在外楔形块6和顶板9之间，用来检测顶紧力大小；顶板9根据实际装夹需求进行设计更换。
11.上述模块化侧向顶紧自动夹具的两种工作模式的实际应用方法：
12.工作模式一：装夹过程中，通过设定限位开关7作为闭环反馈，限制推出距离，应用于夹紧同时还需对零件变形进行校正的组合夹具中。根据实际需求，将该夹具模块组合安装，首先，将组合夹具安装固定后，通过限位开关7设定顶板推出距离，放入工件后，接通电源，启动电机3，动力组件ⅱ带动内楔形块5沿基座2上的竖直滑槽11向下运动，挤压外楔形块6沿底座1上的水平滑槽10向外推出，使经过结构加力后的顶板9夹紧工件；当外楔形块6推出距离达到限位开关7设定位置后，电机3停止，靠整体结构的自锁特性，保持夹紧状态，开始工件加工。加工完成后，控制电机3反转，通过传动机构带动顶板9松开，取出工件。
13.工作模式二：装夹过程中，通过压力传感器8实时压力检测作为闭环反馈，限制夹紧力，应用于只起装夹作用的组合夹具中。根据实际需求，将该夹具模块组合安装，首先，将组合夹具安装固定后，限位开关7设定较大值或者不设定，放入工件后，接通电源，启动电机3，动力组件ⅱ带动内楔形块5沿基座2上的竖直滑槽11向下运动，挤压外楔形块6沿底座1上的水平滑槽10向外推出，使经过结构加力后的顶板9夹紧工件；当压力传感器8检测夹紧力达到设定值，表示此时顶板9已经完成工件夹紧，电机3停止，靠整体结构的自锁特性，保持夹紧状态，开始工件加工。加工完成后，控制电机3反转，通过传动机构带动顶板9松开，取出工件。
14.本发明的有益效果：本发明提出的模块化侧向自动顶紧夹具，通过组合使用的方式，可以实现在不同装夹需求下的应用，具有操作简便、通用性高的优点。本发明解决了目前实际生产过程中不同类型零件装夹通用性的问题，自动化的装夹解决了人工装夹存在的劳动强度高、生产辅助时间长的问题；模块化的装夹装置可以组合使用，增加了该装夹装置的通用性，降低了生产成本；电机作为驱动，没有对其他动力源的需求，增加了该装夹模块的适应性；压力传感器的应用，增加对零件变形控制的准确性以及产品质量的稳定性。
附图说明
15.图1为整体结构示意图。
16.图2为加力传动组件的结构示意图。
17.图3为工作模式一装夹框类零件示意图。
18.图4为工作模式二装夹工字梁示意图。
19.图中：
ⅰ‑
支撑组件；
ⅱ‑
动力组件；
ⅲ‑
加力传动组件；1-底座；2-基座；3-电机；4-丝杠；5-内楔形块；6-外楔形块；7-限位开关；8-压力传感器；9-顶板；10-水平滑槽；11-竖直滑槽；12-滑轨a；13-滑轨c；14-滑槽；15-滑轨b。
具体实施方式
20.以下结合实施例和附图进一步解释本发明的具体实施方式，但不用于限定本发明。
21.工作模式一实施实例：对如图3所示的框类零件进行内撑装夹，该零件材质为铝合金，容易产生内陷变形，针对此零件装夹，设计组合夹具由四套该夹具模块组成，对此框类零件的四个边进行内撑装夹同时矫正内陷变形。将四套夹具模块通过底板1的定位销孔和螺栓孔与机床工作台进行定位固定，调节限位开关7设定气缸推出距离。
22.具体操作步骤如下：
23.(1)将零件放入组合夹具中。
24.(2)接通电源，启动电机3，夹具模块的顶板9开始向外推出。
25.(3)当顶板9达到限位开关设定的推出距离后，电机3停止，此时，工件已经从内壁支撑完毕，依靠楔形块结构的自锁，保持夹紧状态。
26.(4)机床开始对工件进行加工。
27.(5)加工完成后，控制电机3反转，顶板9缩回，松开工件。
28.工作模式二实施实例：对如图4所示的工字梁的加工进行装夹，针对此零件装夹，设计组合夹具由四套该夹具模块和定位块组成，对此零件进行侧面夹紧。将四套夹具模块通过底板1的定位销孔和螺栓孔与机床工作台进行定位固定，不对调节限位开关7进行设定。
29.具体操作步骤如下：
30.(1)将零件放入组合夹具中。
31.(2)接通电源，启动电机3，夹具模块的顶板9开始向外推出。
32.(3)当压力传感器8检测夹紧力达到设定值，电机3停止，此时，工件已经由侧面夹紧，依靠楔形块结构的自锁，保持夹紧状态。
33.(4)机床开始对工件进行加工。
34.(5)加工完成后，控制电机3反转，顶板9缩回，松开工件。