一种柔性真空夹具的制作方法

1.本发明涉及机械辅助加工技术领域，具体涉及一种柔性真空夹具。


背景技术：

2.真空夹具在薄壁件的加工中应用广泛，常用的真空装夹系统适合底部平整、面积较大的金属薄壁件加工。针对薄壁结构件的装夹问题，近年来出现了多点柔性夹具，大多针对的面积较大的正反两面加工的真空夹具。这些真空夹具的设计都为薄壁构件的加工变形控制和加工精度的保证提供了有效方法。
3.典型的飞机薄壁构件表面由多个型腔组成，这些小型腔的腹板部分厚度最薄处达到1 mm以下，结构复杂，形状和尺寸多变。该类结构件通常不能采用上述的真空夹具，而采用专用的真空夹具，则夹具品种多、数目多，无法保证夹具的通用性，同时以往的夹具提供的夹紧力不均匀，不具备自适应能力，维护成本高，对操作人员的技能要求高，难以普及使用。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种柔性真空夹具，以解决现有技术中薄壁件加工夹具通用性不高、夹紧力不均匀、维护不便、不具备自适应能力，操作技能要求高难以大众普及的技术问题。
5.为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：一种柔性真空夹具，包括吸盘，所述吸盘底部螺纹连接有抽气支座，所述抽气支座下部螺纹连接有活动柱塞，所述活动柱塞外设置有限位套筒，所述活动柱塞还通过螺栓连接有滑动螺栓，还包括安装座，所述安装座内安装有滑动套筒，所述安装座通过螺纹连接在底板上，所述安装座底部通过螺纹连接有固定支座。
6.所述的吸盘为整体式圆柱形、方形或多边形结构，设有第一腔体、第二腔体、第一环形槽、第一气体通道、第二气体通道，所述第一气体通道与第一腔体连通、所述第二气体通道通向工件安装面，第二腔体设置有内螺纹，用于安装抽气支座，所述第一环形槽内安装有密封件。
7.所述抽气支座为整体式圆柱台阶结构，两端均设置有外螺纹，大端设置有第二环形槽，用于安装密封圈，抽气支座设置有第三气体通道，第一气体通道口，所述第三气体通道与抽气系统连接，第一气体通道口与第一气体通道连接。
8.所述的活动柱塞为圆柱空心结构，上端设置有第三腔体，另一端设置有第四腔体，所述第三腔体开口设置有内螺纹，用于安装抽气支座，在第三腔体与第四腔体之间设置有限位凸台，所述限位凸台中心设置有螺栓通孔，限位凸台上面表面分别设置有第一限位面和第二限位面，所述活动柱塞外表面设置有若干u形槽，所述u形槽外连接有弹性夹头，所述第三腔体内安装有滑动套筒上升弹簧，所述第一限位面上安装有螺母，所述弹性夹头为梯形环形结构，由锁紧块和径向弹簧组成，锁紧块之间留有间隙，径向弹簧将锁紧块围成同心
圆，锁紧块外壁设置有锁紧锥面二，上限位面，下限位面，锁紧块的内壁设置有防滑凸台，所述防滑凸台与u形槽接触，弹性夹头安装在滑动套筒、限位套筒与安装座之间，可以径向伸展和收缩。
9.所述限位套筒为中心空腔圆柱体结构，设置有第三限位面，第四限位面，第五腔体，所述限位套筒外表面设置有环形槽用于安装密封圈，限位套筒的下端设置有外螺纹，所述活动柱塞安装在第五腔体内。
10.所述滑动螺栓为整体实心结构，所述滑动螺栓头部设置有环形槽用于安装密封圈，另一端设置有外螺纹，所述滑动螺栓安装在固定支座内，滑动螺栓一端穿过活动柱塞的螺栓通孔，所述活动螺栓与螺母连接。
11.所述滑动套筒为中心空腔的环形台阶结构，设置有第六腔体，第七腔体，第八腔体，所述第六腔体的开口设置有锁紧锥面一， 下端设置有第五限位面，第六限位面，第七限位面，所述滑动套筒安装在安装座内，形成第一环形腔，所述第一环形腔内安装有蝶形弹簧。
12.所述安装座为两端开口的环形腔体结构，设置有顶面，上端开口，下端开口，第九腔体，外形设置有定位面用于准确定位在底板上，下端开口设置有外螺纹，所述安装座上部安装有滑套，所述滑套为环形结构，设置有中心孔，第八限位面和第九限位面，滑套安装在安装座的上端开口上，第八限位面与安装座顶面贴合，第九限位面与安装座内顶面齐平。
13.所述固定支座为整体式圆柱形台阶结构，外部设置有第一支柱，第二支柱，第三支柱，内部设置有第一空腔、第二空腔、第三空腔，所述第一空腔内安装有支撑座，所述第二空腔内安装有滑动螺栓，所述第三空腔内安装有圆柱螺旋压缩弹簧，所述圆柱螺旋压缩弹簧位于滑动螺栓和固定支座之间，所述支撑座为环形结构，设置有液压油腔体，通油孔，密封圈安装口，底面，所述支撑座与滑动螺栓之间形成第一压力腔体，所述安装座与固定支座之间形成腔体；所述的第一支柱上设置有密封性安装槽、第一台阶、第二台阶、液压油通道一、排气孔、定位槽和螺纹连接口，定位槽可限制限位套筒的径向上的移动，螺纹连接口可限制限位套在轴向上的移动，所述第一支柱位于第八腔体内；所述液压油通道连通第一空腔和第一台阶；所述排气孔连通固定支座底面和第二台阶；所述限位套筒与第二支柱外壁形成环形腔，所述活动柱塞可在环形腔内轴向滑动，所述第二支柱位于第四腔体内；所述第三支柱外表面设置有螺纹，通过所述螺纹固定支座安装在安装座下方；所述固定支座、安装座、滑动套筒之间形成第二压力腔体。
14.所述的底板为长方体结构，设置有若干安装座定位孔，可限制安装座的径向移动，还包括螺纹连接孔、液压油通道二、气体通道，所述液压油通道二与供油系统连接，所述气体通道与大气环境相同，所述气体通道还与排气孔连通。
15.基于上述技术方案，可产生如下技术效果：1.本发明通过真空泵对第一腔体21抽真空，由于内外压差，在吸附区域产生均匀的夹紧力，完成工件装夹；2.本发明的柔性真空夹具安装方便，具有自适应性，不需手动调整吸盘的高度，针
对不同型腔大小或结构的腹板结构，仅更换吸盘即可；3.本发明提供的一种柔性真空夹具，操作简单，各部件活动连接维护方便、易于更换易损件。
附图说明
16.图1是本发明一种柔性真空夹具的示意图；图2是本发明一种柔性真空夹具的吸盘示意图；图3是本发明一种柔性真空夹具的方形吸盘俯视图；图4是本发明一种柔性真空夹具的圆形吸盘俯视图；图5是本发明一种柔性真空夹具的抽气支座示意图；图6是本发明一种柔性真空夹具的活动柱塞示意图；图7是本发明一种柔性真空夹具的限位套筒示意图；图8是本发明一种柔性真空夹具的滑动螺栓示意图；图9是本发明一种柔性真空夹具的滑动套筒示意图；图10是本发明一种柔性真空夹具的滑套示意图；图11是本发明一种柔性真空夹具的滑套示意图；图12是本发明一种柔性真空夹具的支撑座示意图；图13是本发明一种柔性真空夹具的固定支座示意图；图14是本发明一种柔性真空夹具的弹性夹头示意图；图15是本发明一种柔性真空夹具的弹性夹头俯视图；图16是本发明一种柔性真空夹具的底板示意图；图17是本发明一种柔性真空夹具的底板俯视图。
17.图中，1-吸盘，1.1-第一腔体，1.2-第二腔体，1.3-第一环形槽，1.4-第一气体通道，1.5-第二气体通道，1.6-工件安装面，2-抽气支座，2.1-第二环形槽，2.2-第三气体通道，2.3-第一气体通道口，3-活动柱塞，3.1-第三腔体，3.2-第四腔体，3.3-内螺纹，3.4-限位凸台，3.5-螺栓通孔，3.6-第一限位面，3.7-第二限位面，3.8-u形槽，4-限位套筒，4.1-第三限位面，4.2-第四限位面，4.3-第五腔体，4.4-环形槽，4.5-外螺纹，5-滑动螺栓，1-环形槽，6-安装座，6.1-顶面，6.2-上端开口，6.3-下端开口，6.4-第九腔体，6.5-定位面，7-滑动套筒，7.1-第六腔体，7.2-第七腔体，7.3-第八腔体，7.4-锁紧锥面一，7.5-第五限位面，7.6-第六限位面，7.7-第七限位面，7.8-第一环形腔，8-底板，8.1-安装座定位孔，8.2-螺纹连接孔，8.3-液压油通道二，8.4-气体通道，9-固定支座，9.1-第一支柱，9.11-密封性安装槽，9.12-第一台阶，9.13-第二台阶，9.14-液压油通道一，9.15-排气孔，9.16-定位槽，9.17-螺纹连接口，9.2-第二支柱，9.3-第三支柱，9.4-第一空腔，9.5-第二空腔，9.6-第三空腔，10-弹性夹头，10.1-锁紧块，10.2-径向弹簧，10.3-锁紧锥面二，10.4-上限位面，10.5-下限位面，10.6-防滑凸台，11-滑动套筒上升弹簧，12-螺母，13-蝶形弹簧，14-滑套，14.1-中心孔，14.2-第八限位面，14.3-第九限位面，15-支撑座，15.1-液压油腔体，15.2-通油孔，15.3-密封圈安装口，15.4-底面，16-圆柱螺旋压缩弹簧，17-环形腔，18-第二压力腔体，19-第一压力腔体,20-腔体。
具体实施方式
18.应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图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的限制。
20.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
21.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
22.如图1-17所示，一种柔性真空夹具，包括吸盘1，所述吸盘1底部螺纹连接有抽气支座2，所述抽气支座2下部螺纹连接有活动柱塞3，所述活动柱塞3外设置有限位套筒4，所述活动柱塞3还通过螺栓连接有滑动螺栓5，还包括安装座6，所述安装座6内安装有滑动套筒7，所述安装座6通过螺纹连接在底板8上，所述安装座6底部通过螺纹连接有固定支座9。
23.所述的吸盘1为整体式圆柱形、方形或多边形结构，设有第一腔体1.1、第二腔体1.2、第一环形槽1.3、第一气体通道1.4、第二气体通道1.5，所述第一气体通道1.4与第一腔体1.1连通、所述第二气体通道1.5通向工件安装面1.6，第二腔体1.2设置有内螺纹1.7，用于安装抽气支座2，所述第一环形槽1.3内安装有密封件。
24.所述抽气支座2为整体式圆柱台阶结构，两端均设置有外螺纹，大端设置有第二环形槽2.1，用于安装密封圈，抽气支座2设置有第三气体通道2.2，第一气体通道口2.3，所述第三气体通道2.2与抽气系统连接，第一气体通道口2.3与第一气体通道1.4连接。
25.所述的活动柱塞3为圆柱空心结构，上端设置有第三腔体3.1，另一端设置有第四腔体3.2，所述第三腔体3.1开口设置有内螺纹3.3，用于安装抽气支座2，在第三腔体3.1与第四腔体3.2之间设置有限位凸台3.4，所述限位凸台3.4中心设置有螺栓通孔3.5，限位凸台3.4上面表面分别设置有第一限位面3.6和第二限位面3.7，所述活动柱塞3外表面设置有若干u形槽3.8，所述u形槽3.8外连接有弹性夹头10，所述第三腔体3.1内安装有滑动套筒上升弹簧11，所述第一限位面3.6上安装有螺母12，所述弹性夹头10为梯形环形结构，由锁紧块10.1和径向弹簧10.2组成，锁紧块10.1之间留有间隙，径向弹簧10.2将锁紧块10.1围成同心圆，锁紧块10.1外壁设置有锁紧锥面二10.3，上限位面10.4，下限位面10.5，锁紧块的内壁设置有防滑凸台10.6，所述防滑凸台10.6与u形槽3.8接触，弹性夹头10安装在滑动套筒7、限位套筒4与安装座6之间，可以径向伸展和收缩。
26.所述限位套筒4为中心空腔圆柱体结构，设置有第三限位面4.1，第四限位面4.2，第五腔体4.3，所述限位套筒外表面设置有环形槽4.4用于安装密封圈，限位套筒4的下端设置有外螺纹4.5，所述活动柱塞3安装在第五腔体4.3内。
27.所述滑动螺栓5为整体实心结构，所述滑动螺栓5头部设置有环形槽5.1用于安装密封圈，另一端设置有外螺纹，所述滑动螺栓5安装在固定支座9内，滑动螺栓5一端穿过活
动柱塞3的螺栓通孔3.6 ，所述活动螺栓5与螺母12连接。
28.所述滑动套筒7为中心空腔的环形台阶结构，设置有第六腔体7.1，第七腔体7.2，第八腔体7.3，所述第六腔体7.1的开口设置有锁紧锥面一7.4， 下端设置有第五限位面7.5，第六限位面7.6，第七限位面7.7，所述滑动套筒7安装在安装座6内，形成第一环形腔7.8，所述第一环形腔7.8内安装有蝶形弹簧13。
29.所述安装座6为两端开口的环形腔体结构，设置有顶面6.1，上端开口6.2，下端开口6.3，第九腔体6.4，外形设置有定位面6.5用于准确定位在底板8上，下端开口6.3设置有外螺纹，所述安装座6上部安装有滑套14，所述滑套14为环形结构，设置有中心孔14.1，第八限位面14.2和第九限位面14.3，滑套14安装在安装座6的上端开口6.2上，第八限位面14.2与安装座6顶面6.1贴合，第九限位面14.3与安装座6内顶面齐平。
30.所述固定支座9为整体式圆柱形台阶结构，外部设置有第一支柱9.1，第二支柱9.2，第三支柱9.3，内部设置有第一空腔9.4、第二空腔9.5、第三空腔9.6，所述第一空腔9.4内安装有支撑座15，所述第二空腔9.5内安装有滑动螺栓5，所述第三空腔9.6内安装有圆柱螺旋压缩弹簧16，所述圆柱螺旋压缩弹簧16位于滑动螺栓5和固定支座9之间，所述支撑座15为环形结构，设置有液压油腔体15.1，通油孔15.2，密封圈安装口15.3，底面15.4，所述支撑座15与滑动螺栓5之间形成第一压力腔体19，所述安装座6与固定支座9之间形成腔体20；所述的第一支柱9.1上设置有密封性安装槽9.11、第一台阶9.12、第二台阶9.13、液压油通道一9.14、排气孔9.15、定位槽9.16和螺纹连接口9.17，定位槽9.16可限制限位套筒4的径向上的移动，螺纹连接口9.17可限制限位套14在轴向上的移动，所述第一支柱9.1位于第八腔体7.3内；所述液压油通道9.14连通第一空腔9.4和第一台阶9.12；所述排气孔9.15连通固定支座9底面和第二台阶9.13；所述限位套筒14与第二支柱9.2外壁形成环形腔17，所述活动柱塞3可在环形腔17内轴向滑动，所述第二支柱9.2位于第四腔体3.2内；所述第三支柱9.3外表面设置有螺纹，通过所述螺纹固定支座9安装在安装座6下方；所述固定支座9、安装座6、滑动套筒7之间形成第二压力腔体18。
31.所述的底板8为长方体结构，设置有若干安装座定位孔8.1，可限制安装座6的径向移动，还包括螺纹连接孔8.2、液压油通道二8.3、气体通道8.4，所述液压油通道二8.3与供油系统连接，所述气体通道8.4与大气环境相同，所述气体通道8.4还与排气孔9.15连通。
32.本发明公开的一种柔性真空夹具的工作原理如下：未供油压时，夹具处于释放状态；开始供油后，液压油进入液压油腔体腔体15.1，进而进入第一压力腔体19，在油压的作用下，滑动螺栓5上升，圆柱螺旋压缩弹簧16被压缩，滑动套筒上升弹簧11带动吸盘1上升直至完全接触工件；接着，液压油经液压油通道一9.14进入腔体20，在油压的作用下滑动套筒7沿轴向向上移动，蝶形弹簧13被压缩，滑动套筒7的锁紧锥面一7.4与弹性夹头10的锁紧锥面二10.3接触，滑动套筒7继续向上移动，弹性夹头10受到径向作用力，径向弹簧10.2被压缩，锁紧块10.1对活动柱塞3产生较大的径向作用力，从而对活动柱塞3产生强劲的抱紧力，防滑凸台10.6与u型槽3.8接触，活动柱塞3在轴向方向的自由度被限制；最后，通过真空泵对第一腔体1.1抽真空，由于内外压差，在吸附区域
产生均匀的夹紧力，完成工件装夹；工件加工完成后，使第一腔体1.1与大气相通，即可松开工件。真空柔性夹具安装方便，具有自适应性，不需手动调整吸盘的高度，针对不同型腔大小或结构的腹板结构，仅更换吸盘1即可。
33.上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的只是范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本技术的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。