一种薄壁件的自适应夹紧装置及方法与流程

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1.本发明涉及大型薄壁零件的减材加工领域，具体为一种薄壁件的自适应夹紧装置及方法。

背景技术：

2.由于薄壁件具有重量轻、结构效率高等优点，被广泛应用于各个领域。然而大部分薄壁件表面轮廓复杂、壁薄且刚性较低，加工过程中极易发生失稳和振动等现象，在加工过程中常常会遇到上述问题。采用现有的夹紧方式对其进行固定时，由于件大壁薄，自身强度较低易变性，对其内外壁进行加工，夹紧力很难控制，因此造成在加工过程中易产生振动。在加工过程中，当夹紧力恒定不变，易出现工件加工完成后，夹紧力撤去工件发生变形，由于整体变形其精度很难保证，导致薄壁件的制造成本增大。目前对大型薄壁零件的减材加工，通常采用的夹紧法都难以消除上述问题，且夹具针对性较强，使加工中夹具费用占比较高。因而，需要一种用于能用于大型薄壁件的夹紧装置来解决上述问题。

技术实现要素：

3.为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种薄壁件的自适应夹紧装置及方法，以解决在现有技术加工过程中刀具切削力的变化带来的振动而造成薄壁件在加工过程中的位置偏移的技术问题。
4.本发明是通过以下技术方案来实现：
5.一种薄壁件的自适应夹紧装置，包括仿形夹具体、检测反馈系统、控制系统、动力系统和若干自适应夹紧柔性单元体；若干自适应夹紧柔性单元体依次装配在仿形夹具体上，若干自适应夹紧柔性单元体的一端均装配多功能触头；所述多功能触头顶紧在薄壁件的待夹紧表面；若干自适应夹紧柔性单元体的另一端均与检测反馈系统电路连接；所述检测反馈系统的信号传输端连接控制系统的信号输入端，所述控制系统的信号输出端连接动力系统的信号接收端，动力系统的驱动端分别连接若干自适应夹紧柔性单元体。
6.优选的，仿形夹具体的轮廓线与薄壁件的轮廓线对应设置。
7.优选的，若干自适应夹紧柔性单元体在仿形夹具体上分散布置在薄壁件的待夹紧表面，其中每个自适应夹紧柔性单元体的轴线垂直于薄壁件的待夹紧表面。
8.优选的，自适应夹紧柔性单元体包括自适应移动杆和缸体；所述自适应移动杆贯穿设置在缸体内，所述多功能触头装配在自适应移动杆靠近薄壁件的一端；自适应移动杆的另一端连接真空吸管，自适应移动杆内设有真空管道，真空管道与多功能触头连通；所述缸体上分别设有第一直线运动驱动力口、第二直线运动驱动力口和锁紧驱动力口；所述第一直线运动驱动力口和第二直线运动驱动力口沿一条直线在缸体上设置，第一直线运动驱动力口和第二直线运动驱动力口均连接低气压或油压装置，所述锁紧驱动力口用于锁紧自适应移动杆的移动。
9.进一步的，缸体内设有压力传感器，所述压力传感器连接至检测反馈系统。
10.优选的，多功能触头包括外圈结构和内圈结构，所述内圈结构套设在外圈结构内，所述外圈结构侧材质为刚性材质，用于支撑薄壁件对抗加工压力；所述内圈材质为柔性材质，用于对薄壁件进行吸附。
11.优选的，检测反馈系统包括若干检测单元，若干检测单元分别与若干自适应夹紧柔性单元体的信号端连接，若干检测单元的信号发送端均连接控制系统。
12.优选的，控制系统内设有控制器，所述控制器的输入端连接信号输入模块，控制器的输出端连接信号处理模块和信号驱动模块，所述信号输入模块连接检测反馈系统；信号驱动模块连接动力系统。
13.一种薄壁件的自适应夹紧方法，基于上述所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，包括如下步骤：
14.薄壁件进行刀具切削加工时，将仿形夹具体靠近薄壁件的待夹紧表面处，并将若干自适应夹紧柔性单元体的多功能触头顶在薄壁件的待夹紧表面上，对薄壁件的待夹紧表面进行分组夹紧，检测反馈系统对每个自适应夹紧柔性单元体的回路进行压力检测，并将检测的信息反馈给控制系统，控制系统接收信息后进行数据判断，当压力检测至小于所设定的阈值时，控制系统驱动动力系统，动力系统对驱动自适应夹紧柔性单元体进行位移前进，使得多功能触头夹紧支撑在薄壁件的待夹紧表面上；当压力检测至大于所设定的阈值时，控制系统驱动动力系统，动力系统对驱动自适应夹紧柔性单元体进行位移后退，使得多功能触头吸附在薄壁件的待夹紧表面上。
15.优选的，动力系统采用气或油作为驱动媒介驱动自适应夹紧柔性单元体进行往返运动。
16.与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
17.本发明提供了一种薄壁件的自适应夹紧装置，对不同的大型薄壁件可根据其轮廓形状进行自适应，根据切削力的变化调整夹紧位置；对薄壁件的加工时引起的变化进行通过检测反馈系统实时检测，检测反馈系统对自适应夹紧柔性单元体在薄壁件的待夹紧表面上所检测的信息至控制系统，控制系统对所接收的信息进行判断，并通过判断结果来驱动动力系统驱动自适应夹紧柔性单元体对薄壁件的待夹紧面进行夹紧支撑或吸附，有效的减小薄壁件在加工过程中的位置偏移。
18.进一步的，仿形夹具体的轮廓线与薄壁件的轮廓线对应设置，有效的减少了安装于仿形夹具体上的自适应夹紧柔性单元体的运动行程，便于自适应夹紧柔性单元体对薄壁件的待夹紧表面进行夹紧支撑或吸附。
19.进一步的，若干自适应夹紧柔性单元体在仿形夹具体上分散布置在薄壁件的待夹紧表面，其中每个自适应夹紧柔性单元体的轴线垂直于薄壁件的待夹紧表面，使得薄壁件的待夹紧表面都被每个自适应夹紧柔性单元体进行夹紧支撑或吸附工作。
20.进一步的，自适应夹紧柔性单元体中缸体上分别设有第一直线运动驱动力口和第二直线运动驱动力口，其中对第一直线运动驱动力口提供动力，对第二直线运动驱动力口不提供动力，则自适应移动杆前进运动；对第一直线运动驱动力口不提供动力，对第二直线运动驱动力口提供动力，则自适应移动杆后退运动；前进运动时使得多功能触头夹紧支撑在薄壁件的待夹紧表面上；后退运动时多功能触头吸附在薄壁件的待夹紧表面上。
21.进一步的，缸体内设有压力传感器，有效的对缸体内进行压力检测，并将压力数据
发送至检测反馈系统，提高了对自适应夹紧柔性单元体内的压力检测效率。
22.进一步的，多功能触头包括外圈结构和内圈结构，所述外圈结构侧材质为刚性材质，用于支撑薄壁件对抗加工压力，实现了对薄壁件夹紧支撑作用，内圈材质为柔性材质，用于对薄壁件进行吸附，避免薄壁件位置偏移。
23.进一步的，控制系统内设有控制器过对检测反馈系统的信息分析，控制动力输出源经过连接件输出能量对自适应夹紧柔性单元体进行自适应控制。
24.本发明提供了一种薄壁件的自适应夹紧方法，根据切削力的变化调整夹紧位置，通过自适应夹紧柔性单元体对薄壁件进行夹紧支撑或吸附，避免薄壁件在切削力的作用下发送位置偏移，再通过检测反馈系统对自适应夹紧柔性单元体对薄壁件的压力值进行检测，并将检测至发送至控制系统，控制动力输出源经过连接件输出能量对自适应夹紧柔性单元体进行自适应控制，有效的减小了薄壁件在加工过程中的位置偏移；
附图说明
25.图1为本发明提供的薄壁件的自适应夹紧装置的结构示意图；
26.图2为本发明自适应夹紧柔性单元体的结构示意图；
27.图3为本发明中控制器原理结构图。
28.图中：1-仿形夹具体；2-自适应夹紧柔性单元体；3-多功能触头；4-检测反馈系统；5-控制系统；6-动力系统；7-自适应移动杆；8-第一直线运动驱动力口；9-第二直线运动驱动力口；10-锁紧驱动力口；11-缸体。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
30.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
31.下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
32.本发明的目的在于提供一种薄壁件的自适应夹紧装置及方法，以解决在现有技术加工过程中刀具切削力的变化带来的振动而造成薄壁件在加工过程中的位置偏移的技术问题。
33.具体的，根据图1所示，该薄壁件的自适应夹紧装置，包括仿形夹具体1、检测反馈系统4、控制系统5、动力系统6和若干自适应夹紧柔性单元体2；若干自适应夹紧柔性单元体
2依次装配在仿形夹具体1上，若干自适应夹紧柔性单元体2的一端均装配多功能触头3；所述多功能触头3顶紧在薄壁件的待夹紧表面；若干自适应夹紧柔性单元体2的另一端均与检测反馈系统4电路连接；所述检测反馈系统4的信号传输端连接控制系统5的信号输入端，所述控制系统5的信号输出端连接动力系统6的信号接收端，动力系统6的驱动端分别连接若干自适应夹紧柔性单元体2。
34.具体的，仿形夹具体1的轮廓线与薄壁件的轮廓线对应设置。
35.具体的，若干自适应夹紧柔性单元体2在仿形夹具体1上分散布置在薄壁件的待夹紧表面，其中每个自适应夹紧柔性单元体2的轴线垂直于薄壁件的待夹紧表面。
36.具体的，根据图2所示，自适应夹紧柔性单元体2包括自适应移动杆7和缸体11；所述自适应移动杆7贯穿设置在缸体11内，所述多功能触头3装配在自适应移动杆7靠近薄壁件的一端；自适应移动杆7的另一端连接真空吸管，自适应移动杆7内设有真空管道，真空管道与多功能触头3连通；所述缸体11上分别设有第一直线运动驱动力口8、第二直线运动驱动力口9和锁紧驱动力口10；所述第一直线运动驱动力口8和第二直线运动驱动力口9沿一条直线在缸体11上设置，第一直线运动驱动力口8和第二直线运动驱动力口9均连接低气压或油压装置，所述锁紧驱动力口10用于锁紧自适应移动杆7的移动。
37.其中，缸体11内设有压力传感器，所述压力传感器连接至检测反馈系统4。
38.具体的，多功能触头3包括外圈结构和内圈结构，所述内圈结构套设在外圈结构内，所述外圈结构侧材质为刚性材质，用于支撑薄壁件对抗加工压力；所述内圈材质为柔性材质，通过动力系统6中的真空单元产生负压力，通过真空吸管对待加工件进行吸附，用于对薄壁件进行吸附。
39.具体的，检测反馈系统4包括若干检测单元，若干检测单元分别与若干自适应夹紧柔性单元体2的信号端连接，若干检测单元的信号发送端均连接控制系统5。在每个自适应夹紧柔性单元体2的控制回路上都安装有检测单元，在加工过程中检测单元对各个回路的信息进行检测并将信息反馈给控制系统5，与控制系统5组成一个闭环系统使自适应夹紧柔性单元体2实现自适应控制功能。
40.具体的，控制系统5内设有控制器，根据图3所示，所述控制器的输入端连接信号输入模块，控制器的输出端连接信号处理模块和信号驱动模块，所述信号输入模块连接检测反馈系统4；信号驱动模块连接动力系统6。
41.本发明中控制系统5由计算控制器、信号接收与发出器、控制执行器、连接件等组成；通过对检测反馈系统4的信息分析，控制动力输出源经过连接件输出能量对自适应夹紧柔性单元体2进行自适应控制。
42.本发明中动力系统6作为整个装置的动力源，给自适应夹紧柔性单元体2中的自适应运动件提供运动和夹紧所需要的力，以及为多功能触头3的吸附提供负压力。由控制系统5的控制执行器来控制输出力的大小。
43.本发明还提供了一种薄壁件的自适应夹紧方法，基于上述所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，包括如下步骤：
44.薄壁件进行刀具切削加工时，将仿形夹具体1靠近薄壁件的待夹紧表面处，并将若干自适应夹紧柔性单元体2的多功能触头3顶在薄壁件的待夹紧表面上，对薄壁件的待夹紧表面进行分组夹紧，检测反馈系统4对每个自适应夹紧柔性单元体2的回路进行压力检测，
并将检测的信息反馈给控制系统5，控制系统5接收信息后进行数据判断，当压力检测至小于所设定的阈值时，控制系统5驱动动力系统6，动力系统6对驱动自适应夹紧柔性单元体2进行位移前进，使得多功能触头3夹紧支撑在薄壁件的待夹紧表面上；当压力检测至大于所设定的阈值时，控制系统5驱动动力系统6，动力系统6对驱动自适应夹紧柔性单元体2进行位移后退，使得多功能触头3吸附在薄壁件的待夹紧表面上。
45.其中，动力系统6采用气或油作为驱动媒介驱动自适应夹紧柔性单元体2进行往返运动。
46.本发明中自适应移动件根据大型薄壁件的材料可选用空心的或者非空心的自适应移动件，在低气压或油压的推动下靠近待夹紧薄壁件表面，检测反馈系统4检测到气压或油压达到设定值后停止运动，此时锁紧驱动力口10对自适应移动件夹紧。
47.实施例
48.对某大型薄壁件进行夹紧工作，采用一种薄壁件的自适应夹紧装置及方法，使用时，自适应夹紧柔性单元体2按照薄壁零件特点，在仿形夹具体1上分组布局，每组的若干个自适应夹紧柔性单元体2分散布局在待夹紧零件表面，夹紧时分组分时夹紧，以此来进一步减小零件的装夹变形；同时每个自适应夹紧柔性单元体2的自适应运动件的轴线垂直于零件的待夹紧面。检测反馈系统4对各个自适应夹紧柔性单元体2的回路进行检测，将检测到的变化反馈给控制系统5，由控制系统再控制动力系统6驱动自适应夹紧柔性单元体2中的自适应移动件带着多功能触头3与薄壁件连接在一起，并对自适应移动件进行锁紧。
49.综上所述，本发明提供了一种薄壁件的自适应夹紧装置及方法，对不同的大型薄壁件可根据其轮廓形状进行自适应，根据切削力的变化调整夹紧位置；对薄壁件的加工时引起的变化进行通过检测反馈系统实时检测，检测反馈系统对自适应夹紧柔性单元体在薄壁件的待夹紧表面上所检测的信息至控制系统，控制系统对所接收的信息进行判断，并通过判断结果来驱动动力系统驱动自适应夹紧柔性单元体对薄壁件的待夹紧面进行夹紧支撑或吸附，有效的减小薄壁件在加工过程中的位置偏移。
50.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：

1.一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，包括仿形夹具体(1)、检测反馈系统(4)、控制系统(5)、动力系统(6)和若干自适应夹紧柔性单元体(2)；若干自适应夹紧柔性单元体(2)依次装配在仿形夹具体(1)上，若干自适应夹紧柔性单元体(2)的一端均装配多功能触头(3)；所述多功能触头(3)顶紧在薄壁件的待夹紧表面；若干自适应夹紧柔性单元体(2)的另一端均与检测反馈系统(4)电路连接；所述检测反馈系统(4)的信号传输端连接控制系统(5)的信号输入端，所述控制系统(5)的信号输出端连接动力系统(6)的信号接收端，动力系统(6)的驱动端分别连接若干自适应夹紧柔性单元体(2)。2.根据权利要求1所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述仿形夹具体(1)的轮廓线与薄壁件的轮廓线对应设置。3.根据权利要求1所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，若干自适应夹紧柔性单元体(2)在仿形夹具体(1)上分散布置在薄壁件的待夹紧表面，其中每个自适应夹紧柔性单元体(2)的轴线垂直于薄壁件的待夹紧表面。4.根据权利要求1所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述自适应夹紧柔性单元体(2)包括自适应移动杆(7)和缸体(11)；所述自适应移动杆(7)贯穿设置在缸体(11)内，所述多功能触头(3)装配在自适应移动杆(7)靠近薄壁件的一端；自适应移动杆(7)的另一端连接真空吸管，自适应移动杆(7)内设有真空管道，真空管道与多功能触头(3)连通；所述缸体(11)上分别设有第一直线运动驱动力口(8)、第二直线运动驱动力口(9)和锁紧驱动力口(10)；所述第一直线运动驱动力口(8)和第二直线运动驱动力口(9)沿一条直线在缸体(11)上设置，第一直线运动驱动力口(8)和第二直线运动驱动力口(9)均连接低气压或油压装置，所述锁紧驱动力口(10)用于锁紧自适应移动杆(7)的移动。5.根据权利要求4所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述缸体(11)内设有压力传感器，所述压力传感器连接至检测反馈系统(4)。6.根据权利要求1所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述多功能触头(3)包括外圈结构和内圈结构，所述内圈结构套设在外圈结构内，所述外圈结构侧材质为刚性材质，用于支撑薄壁件对抗加工压力；所述内圈材质为柔性材质，用于对薄壁件进行吸附。7.根据权利要求1所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述检测反馈系统(4)包括若干检测单元，若干检测单元分别与若干自适应夹紧柔性单元体(2)的信号端连接，若干检测单元的信号发送端均连接控制系统(5)。8.根据权利要求1所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，所述控制系统(5)内设有控制器，所述控制器的输入端连接信号输入模块，控制器的输出端连接信号处理模块和信号驱动模块，所述信号输入模块连接检测反馈系统(4)；信号驱动模块连接动力系统(6)。9.一种薄壁件的自适应夹紧方法，基于权利要求1-8任一项所述的一种薄壁件的自适应夹紧装置，其特征在于，包括如下步骤：薄壁件进行刀具切削加工时，将仿形夹具体(1)靠近薄壁件的待夹紧表面处，并将若干自适应夹紧柔性单元体(2)的多功能触头(3)顶在薄壁件的待夹紧表面上，对薄壁件的待夹紧表面进行分组夹紧，检测反馈系统(4)对每个自适应夹紧柔性单元体(2)的回路进行压力检测，并将检测的信息反馈给控制系统(5)，控制系统(5)接收信息后进行数据判断，当压力
检测至小于所设定的阈值时，控制系统(5)驱动动力系统(6)，动力系统(6)对驱动自适应夹紧柔性单元体(2)进行位移前进，使得多功能触头(3)夹紧支撑在薄壁件的待夹紧表面上；当压力检测至大于所设定的阈值时，控制系统(5)驱动动力系统(6)，动力系统(6)对驱动自适应夹紧柔性单元体(2)进行位移后退，使得多功能触头(3)吸附在薄壁件的待夹紧表面上。10.根据权利要求9所述的一种薄壁件的自适应夹紧方法，其特征在于，所述动力系统(6)采用气或油作为驱动媒介驱动自适应夹紧柔性单元体(2)进行往返运动。

技术总结

本发明涉及大型薄壁零件的减材加工领域，公开了一种薄壁件的自适应夹紧装置及方法。对不同的大型薄壁件可根据其轮廓形状进行自适应，根据切削力的变化调整夹紧位置；对薄壁件的加工时引起的变化进行通过检测反馈系统实时检测，检测反馈系统对自适应夹紧柔性单元体在薄壁件的待夹紧表面上所检测的信息至控制系统，控制系统对所接收的信息进行判断，并通过判断结果来驱动动力系统驱动自适应夹紧柔性单元体对薄壁件的待夹紧面进行夹紧支撑或吸附，有效的减小薄壁件在加工过程中的位置偏移。移。移。