一种数字化设计的工装夹具及其加工工艺

1.本发明涉及工装夹具技术领域，具体的说是一种数字化设计的工装夹具及其加工工艺。


背景技术：

2.工装夹具是加工时用来迅速紧固工件，使机床、刀具、工件保持正确相对位置的工艺装置；也就是说工装夹具是机械加工不可缺少的部件，在加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好(定位)、夹牢(夹紧)；应用工装夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；
3.数字化技术正在被当今世界航空制造技术发达国家广泛采用，它以独立制造原则为依据，采用并行方式、利用数字量协调装配夹具，用保证高于协调准确度要求的制造准确度来保证协调尺寸的一致性；
4.工装夹具在夹持弯曲的管状工件时，弯管一般是通过专用的弯管夹持工装来对弯管状工件进行固定夹持，这类夹持工装在对弯管进行夹持后，弯管本身无法进行自由转动翻转，进而无法实现整个弯管表面的加工，十分不便；
5.现有技术中存在适合夹持弯管的工装夹具，但该类型的工装夹具在夹持弯管状工件时只能夹持工件的两端，从而在对壁厚较薄的弯管状工件进行加工时，弯管状工件中间没有被夹持的部分容易出现变形，同时该工装夹具只能适用于弯曲角度为锐角的弯管状工件，进而造成该方案的局限性。
6.鉴于此，为了克服上述技术问题，本发明提出了一种数字化设计的工装夹具及其加工工艺，解决了上述技术问题。


技术实现要素：

7.为了弥补现有技术的不足，本发明提出的一种数字化设计的工装夹具及其加工工艺，数字化设计的工装夹具通过改变二号固定块在u形块上的位置，从而使得数字化设计的工装夹具能够夹持0
°
到180
°
不同弯曲角度的管状工件；同时使用柔性材质制成的支撑管对管状工件进行夹持，一方面能够夹持不同粗细的管状工件，另一方面能够在管状工件径向对管状工件提供一定的支撑力，缓解了在对壁厚较薄的弯管状工件进行加工时，弯管状工件中间没有被夹持的部分容易出现变形的情况。
8.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种数字化设计的工装夹具，包括：
9.底座；
10.支撑架；两个支撑架固连在底座上；
11.控制器；
12.还包括固定机构；固定机构与支撑架连接，能够从管状工件内部径向进行夹持，适应不同规格的管状工件。
13.优选的，固定机构包括u形块、一号固定块、二号固定块和支撑管；u形块的两端转动连接在两个支撑架上，u形块上开设有形状为u形的滑动槽；二号固定块与滑动槽滑动配合；一号固定块安装在u形块上；一号固定块的形状为环形且内壁上固连有一号弹簧；一号弹簧的另一端固连有l形块；l形块露出一号固定块；
14.支撑管的材质为柔性材质，例如橡胶，支撑管的一端固连有环形的三号固定块，另一端固连且连通有进气管道；
15.二号固定块的端面上开设有与三号固定块相配合的环形槽。
16.优选的，支撑管的外侧壁上均匀地固连有阻隔块；在周向上的一组阻隔块围成圆环形；多组阻隔块在支撑管轴向上均匀设置；阻隔块的材质为柔性材质，例如橡胶。
17.优选的，支撑管上固连有泄压阀；泄压阀与支撑管内部连通并且位于三号固定块内；二号固定块上开设有气体通道，使从泄压阀排出的气体从气体通道流出。
18.优选的，位于右侧的支撑架上转动连接有转动块；转动块的截面形状为开设有开口的大半圆形，转动块与u形块固连；u形块右侧上端面上开设有贯穿槽；贯穿槽与滑动槽相连通，贯穿槽的底部转动连接有螺纹杆；一号固定块与贯穿槽滑动配合并且与螺纹杆螺纹配合传动。
19.优选的，滑动槽的槽底设置为齿牙状；二号固定块能够与滑动槽的槽底相啮合。
20.优选的，l形块位于一号固定块内的一端朝向远离一号固定块的轴线的方向弯曲。
21.优选的，转动块的开口处经过倒角处理。
22.优选的，转动块与支撑架接触的面上转动连接有滚珠。
23.一种数字化设计的加工工艺，该加工工艺适用于上述的数字化设计的工装夹具，该数字化设计的加工工艺的步骤如下：
24.s1：工作人员将与高压气体连通支撑管，再将二号固定块塞入滑动槽内；随后将一号固定块套在支撑管上，接着将待加工的管状工件套在支撑管上，将管状工件套在支撑管上且两端分别与一号固定块和二号固定块接触；
25.s2：工作人员打开高压气体的开关，从而高压气体通过进气管道进入支撑管内，支撑管的外壁与待加工的管状工件的内壁接触并对管状工件进行支撑，接着工作人员通过控制器控制数字化加工机器，对待加工的管状工件进行数字化加工和设计；
26.s3：在管状工件数字化加工和设计完成后，控制器控制通气管停止向进气管道内通入高压气体，从而支撑管的直径恢复原状，工作人员再抓住加工后的管状工件并抽动加工后的管状工件，使加工后的管状工件与支撑管脱离，从而将加工后的管状工件从数字化设计的工装夹具上取下；
27.s4：工作人员移动二号固定块，并且调节一号固定块的位置，从而使得数字化设计的工装夹具能够夹持不同弯曲角度的管状工件；随着二号固定块的位置由u形块左侧上端向u形块的右侧上端改变，数字化设计的工装夹具能够夹持工件的形状从直管形的管状工件逐渐变成、钝角的管状工件、直角的管状工件、锐角的管状工件和u形的管状工件，从而适用于弯曲角度从0
°
到180
°
的管状工件。
28.本发明的有益效果如下：
29.1.本发明的数字化设计的工装夹具通过改变二号固定块在u形块上的位置，从而使得数字化设计的工装夹具能够夹持0
°
到180
°
不同弯曲角度的管状工件；同时使用柔性材
质制成的支撑管对管状工件进行夹持，一方面能够夹持不同粗细的管状工件，另一方面能够在管状工件径向对管状工件提供一定的支撑力，缓解了在对壁厚较薄的弯管状工件进行加工时，弯管状工件中间没有被夹持的部分容易出现变形的情况。
附图说明
30.下面结合附图对本发明作进一步说明。
31.图1是本发明数字化设计的工装夹具夹持工件时的整体结构图；
32.图2是本发明数字化设计的工装夹具的整体结构图；
33.图3是图2中a-a处的局部剖视图；
34.图4是图2中b-b处的局部剖视图；
35.图5是本发明中三号固定块和二号固定块的剖视图；
36.图6是本发明中数字化设计的加工工艺的工艺流程图；
37.图中：1、底座；2、支撑架；3、固定机构；31、u形块；32、一号固定块；33、二号固定块；34、滑动槽；35、一号弹簧；36、l形块；37、环形槽；4、支撑管；5、三号固定块；6、阻隔块；7、泄压阀；71、气体通道；8、转动块；81、贯穿槽；82、螺纹杆；83、滚珠。
具体实施方式
38.为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
39.如图1至图6所示，本发明所述的一种数字化设计的工装夹具，包括：
40.底座1；
41.支撑架2；两个支撑架2固连在底座上；
42.控制器；控制器用于控制本发明的自动运行；
43.还包括固定机构3；固定机构3与支撑架2连接，能够从管状工件内部径向进行夹持，适应不同规格的管状工件。
44.作为本发明的一种实施方式，固定机构3包括u形块31、一号固定块32、二号固定块33和支撑管4；u形块31的两端转动连接在两个支撑架2上，u形块31上开设有形状为u形的滑动槽34；二号固定块33与滑动槽34滑动配合；一号固定块32安装在u形块31上；一号固定块32的形状为环形且内壁上固连有一号弹簧35；一号弹簧35的另一端固连有l形块36；l形块36露出一号固定块32；
45.支撑管4的材质为柔性材质，例如橡胶，支撑管4的一端固连有环形的三号固定块5，另一端固连且连通有进气管道；
46.二号固定块33的端面上开设有与三号固定块5相配合的环形槽37。
47.工作时，现有技术中存在适合夹持弯管的工装夹具，但该类型的工装夹具在夹持弯管状工件时只能夹持工件的两端，从而在对壁厚较薄的弯管状工件进行加工时，弯管状工件中间没有被夹持的部分容易出现变形，同时该工装夹具只能适用于弯曲角度为锐角的弯管状工件；
48.因此，工作人员在使用本发明的数字化设计的工装夹具时，首先工作人员将与高压气体连通的通气管与进气管道螺纹密封连接，拧在进出口上，将二号固定块33塞入滑动
槽34内；工作人员再将一号固定块32套在支撑管4上，从而l形块36与支撑管4的外壁接触，接着将待加工的管状工件套在支撑管4上，并将三号固定块5插入二号固定块33上的环形槽37内，随后工作人员再将待加工的管状工件的一端抵在二号固定块33上，另一端抵在一号固定块32上的l形块36上；
49.工作人员打开高压气体的开关，从而高压气体通过进气管道进入支撑管4内，由于支撑管4由柔性且密封的材质制成，从而支撑管4的体积变大，支撑管4的外壁与待加工的管状工件的内壁接触并对管状工件进行支撑，同时支撑管4的外壁推动l形块36，使得l形块36压缩一号弹簧35，当支撑管4的直径变大后在一号弹簧35的作用下l形块36夹住支撑管4，从而一号固定块32的位置固定，管状工件位于一号固定块32和三号固定块5之间，接着工作人员通过控制器控制输出轴与u形块31固连的数字化驱动电机转动，从而使得u形块31带着待加工的管状工件一起转动，调整角度，同时控制器再驱动数字化加工机器，对待加工的管状工件进行数字化加工和设计；例如数字化抛光机对管状工件进行抛光；
50.在管状工件数字化加工和设计完成后，控制器控制通气管停止向进气管道内通入高压气体并抽出支撑管4内的气体，从而支撑管4内的气体从进气管道内排出，直到支撑管4的直径恢复原状，工作人员再抓住加工后的管状工件并抽动加工后的管状工件，直到加工后的管状工件带着三号固定块5从二号固定块33上的环形槽37脱离，工作人员再抽动加工后的管状工件，使加工后的管状工件与支撑管4脱离，从而将加工后的管状工件从数字化设计的工装夹具上取下；
51.工作人员移动二号固定块33，以改变二号固定块33的位置，从而使得数字化设计的工装夹具能够夹持不同弯曲角度的管状工件，当二号固定块33位于u形块31左侧最上方时，二号固定块33与一号固定块32处于同一水平面，从而此时数字化设计的工装夹具能够夹持住直管状的管状工件；随着二号固定块33的位置由u形块31左侧上端向u形块31的右侧上端改变，数字化设计的工装夹具能够夹持工件的形状从直管形的管状工件逐渐变成、钝角的管状工件、直角的管状工件、锐角的管状工件和u形的管状工件，从而适用于弯曲角度从0
°
到180
°
的管状工件；
52.本发明的数字化设计的工装夹具通过改变二号固定块33在u形块31上的位置，从而使得数字化设计的工装夹具能够夹持0
°
到180
°
不同弯曲角度的管状工件；同时使用柔性材质制成的支撑管4对管状工件进行夹持，一方面能够夹持不同粗细的管状工件，另一方面能够在管状工件径向对管状工件提供一定的支撑力，缓解了在对壁厚较薄的弯管状工件进行加工时，弯管状工件中间没有被夹持的部分容易出现变形的情况。
53.作为本发明的一种实施方式，支撑管4的外侧壁上均匀地固连有阻隔块6；在周向上的一组阻隔块6围成圆环形；多组阻隔块6在支撑管4轴向上均匀设置；阻隔块6的材质为柔性材质，例如橡胶。
54.作为本发明的一种实施方式，支撑管4上固连有泄压阀7；泄压阀7与支撑管4内部连通并且位于三号固定块5内；二号固定块33上开设有气体通道71，使从泄压阀7排出的气体从气体通道71流出。
55.阻隔块6固连在支撑管4的外壁上，从而在支撑管4进入管状工件内时，阻隔块6位于支撑管4与管状工件之间，将管状工件与支撑管4阻隔开，从而防止管状工件内壁上因铸造或拉伸等多种原因而连接有毛刺，毛刺将支撑管4扎破的情况出现；
56.在高压气体通过进气管道进入支撑管4内时，支撑管4内气体的气压不足以打开泄压阀7，支撑管4直径变大；当支撑管4内的气压超过泄压阀7的阈值时，泄压阀7被打开，支撑管4内的气体从从泄压阀7排出并经过二号固定块33上的气体通道71排到空气中，从而防止支撑管4内气体的气压超过临界值而损坏支撑管4。
57.作为本发明的一种实施方式，位于右侧的支撑架2上转动连接有转动块8；转动块8的截面形状为开设有开口的大半圆形，转动块8与u形块31固连；u形块31右侧上端面上开设有贯穿槽81；贯穿槽81与滑动槽34相连通，贯穿槽81的底部转动连接有螺纹杆82；一号固定块32与贯穿槽81滑动配合并且与螺纹杆82螺纹配合传动。
58.一号固定块32通过贯穿槽81和螺纹杆82安装在u形块31上，支撑管4穿过一号固定块32，从而工作人员拧动螺纹杆82，从而使得一号固定块32移动，调节一号固定块32在竖直方向上的位置，从而调整一号固定块32和二号固定块33在竖直方向上的距离，使得数字化设计的工装夹具能够夹持在竖直方向上不同长度工件，再次提升了本发明的适用范围；位于管状工件外的支撑管4部分穿过转动块8上的开口，在数字化驱动电机带动u形块31转动时，u形块31右端带着转动块8一同转动，转动块8对u形块31的右端进行支撑。
59.作为本发明的一种实施方式，滑动槽34的槽底设置为齿牙状；二号固定块33能够与滑动槽34的槽底相啮合。
60.作为本发明的一种实施方式，l形块36位于一号固定块32内的一端朝向远离一号固定块32的轴线的方向弯曲。
61.作为本发明的一种实施方式，转动块8的开口处经过倒角处理。
62.作为本发明的一种实施方式，转动块8与支撑架2接触的面上转动连接有滚珠83。
63.滑动槽34的槽底设置为齿牙状并且二号固定块33能够与滑动槽34的槽底相啮合，从而在管状工件被夹持住时，二号固定块33的位置能够被滑动槽34槽底的齿牙卡住，防止在对管状工件进行数字化加工和设计时二号块晃动，对管状工件的加工产生影响；工作人员调整二号固定块33的位置时，首先将二号固定块33从滑动槽34内拉出，再在合适的位置将二号固定块33塞进滑动槽34内；
64.l形块36位于一号固定块32内的一端朝向远离一号固定块32的轴线的方向弯曲，同时在l形块36拐角处倒角处理；从而在调整一号固定块32在支撑管4上的位置时，减少工作人员移动一号固定块32时手晃动，l形块36的端部被阻隔块6挡住的可能；
65.转动块8的开口处经过倒角处理，使得在移动支撑管4减少被l形块36和转动块8刮伤磨损的风险，转动块8与支撑架2接触的面上转动连接有滚珠83，减小了转动块8与支撑架2之间的摩擦力，从而防止支撑架2与转动块8之间摩擦力过大影响数字化驱动电机带动u形块31转动。
66.一种数字化设计的加工工艺，该加工工艺适用于上述的数字化设计的工装夹具，该数字化设计的加工工艺的步骤如下：
67.s1：工作人员将与高压气体连通支撑管4，再将二号固定块33塞入滑动槽34内；随后将一号固定块32套在支撑管4上，接着将待加工的管状工件套在支撑管4上，将管状工件套在支撑管4上且两端分别与一号固定块32和二号固定块33接触；
68.s2：工作人员打开高压气体的开关，从而高压气体通过进气管道进入支撑管4内，支撑管4的外壁与待加工的管状工件的内壁接触并对管状工件进行支撑，接着工作人员通
过控制器控制数字化加工机器，对待加工的管状工件进行数字化加工和设计；
69.s3：在管状工件数字化加工和设计完成后，控制器控制通气管停止向进气管道内通入高压气体，从而支撑管4的直径恢复原状，工作人员再抓住加工后的管状工件并抽动加工后的管状工件，使加工后的管状工件与支撑管4脱离，从而将加工后的管状工件从数字化设计的工装夹具上取下；
70.s4：工作人员移动二号固定块33，并且调节一号固定块32的位置，从而使得数字化设计的工装夹具能够夹持不同弯曲角度的管状工件；随着二号固定块33的位置由u形块31左侧上端向u形块31的右侧上端改变，数字化设计的工装夹具能够夹持工件的形状从直管形的管状工件逐渐变成、钝角的管状工件、直角的管状工件、锐角的管状工件和u形的管状工件，从而适用于弯曲角度从0
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到180
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的管状工件。
71.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图2所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
72.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。