本發(fā)明涉及夾具，特別是一種薄板件多點(diǎn)夾持夾具及其應(yīng)用方法。

背景技術(shù)：

1、薄壁環(huán)形件在航空航天、汽車工業(yè)、輸電裝備等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。高壓變電器絕緣件就是一種典型的大尺寸薄壁環(huán)形件，其外圓直徑可達(dá)1-2m，其在完成端面的機(jī)加工序后，在邊沿(內(nèi)孔邊沿及外圓邊沿)處仍存在較多的毛刺和棱角，需要倒角。

2、在相關(guān)企業(yè)中，高壓變電器絕緣件的倒角主要由人工完成，效率低下，并且打磨產(chǎn)生的粉塵飄散在空氣中，對(duì)人員健康損傷較大。

3、綜上所述，相關(guān)企業(yè)準(zhǔn)備研發(fā)高壓變電器絕緣件倒角工序的自動(dòng)化加工方案，方案研發(fā)難點(diǎn)在于夾具設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在：1.絕緣件剛度較低，需要提供良好的支撐固定結(jié)構(gòu)；2.應(yīng)避免與倒角所用的刀具產(chǎn)生干涉。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種薄板件多點(diǎn)夾持夾具及其應(yīng)用方法，它能夠滿足薄壁環(huán)形件(尤其是高壓變電氣絕緣件)倒角工序的裝夾固定需求，為倒角工序自動(dòng)化加工方案提供了必要的先決條件和結(jié)構(gòu)支持。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：薄板件多點(diǎn)夾持夾具，包括工作平臺(tái)和夾持單元；

3、工作平臺(tái)包括水平基板；水平基板上設(shè)有呈環(huán)形均布的多個(gè)條形孔口，將所有條形孔口包容在內(nèi)的最小外接圓為s，所有條形孔口的延伸方向均通過(guò)最小外接圓s的圓心；條形孔口相對(duì)靠近最小外接圓s的圓心的一端為內(nèi)端，條形孔口相對(duì)遠(yuǎn)離最小外接圓s的圓心的一端為外端；

4、夾持單元包括殼體、直線移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件、楔塊、舵機(jī)、懸臂、氣缸和壓盤；殼體內(nèi)部設(shè)有內(nèi)腔，殼體上端設(shè)有連通至內(nèi)腔的條形開(kāi)口；直線移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件設(shè)在殼體內(nèi)腔中并與楔塊連接，用于驅(qū)動(dòng)楔塊沿殼體的條形開(kāi)口做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；楔塊上端從前端至后端依次設(shè)有引導(dǎo)坡面和裝夾平面，引導(dǎo)坡面的兩端分別為低端和高端，引導(dǎo)坡面在高端與裝夾平面相連接，楔塊位于殼體的條形開(kāi)口中，其引導(dǎo)坡面的高端伸出在條形開(kāi)口上端；舵機(jī)直接或間接固定連接在楔塊的后端側(cè)壁上，其機(jī)軸豎直向上伸出；懸臂后端固定連接在舵機(jī)的機(jī)軸上，懸臂前端呈水平伸出；氣缸固定連接在懸臂前端，其活塞桿豎直向下伸出；壓盤固定連接在氣缸的活塞桿端頭上，其在氣缸直接驅(qū)動(dòng)下做豎直升降運(yùn)動(dòng)，其在舵機(jī)的間接驅(qū)動(dòng)下做水平圓周運(yùn)動(dòng)，其水平圓周運(yùn)動(dòng)的路徑經(jīng)過(guò)楔塊的裝夾平面的正上方；夾持單元的數(shù)量與水平基板的條形孔口的數(shù)量一致并且一一對(duì)應(yīng)，夾持單元的殼體固定連接在水平基板下端并且位于對(duì)應(yīng)的條形孔口處，水平基板上的條形孔口與對(duì)應(yīng)的夾持單元的條形開(kāi)口上下正對(duì)布置，夾持單元的楔塊通過(guò)條形孔口伸出在水平基板上方，楔塊的引導(dǎo)坡面的低端低于水平基板的上表面。

5、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是：殼體包括下部主體和連接在下部主體上端的上部框架；下部主體和上部框架均為條形構(gòu)件，下部主體的上端設(shè)有敞口，上部框架在四角處設(shè)有連接耳；所述內(nèi)腔位于下部主體內(nèi)部，所述條形開(kāi)口設(shè)在上部框架上；上部框架通過(guò)四個(gè)連接耳與下部主體的外側(cè)壁固定連接；當(dāng)上部框架與下部主體連接形成殼體時(shí)，上部框架的條形開(kāi)口位于下部主體的敞口的正上方，在下部主體的上端面與上部框架的下端面之間形成鏤空區(qū)域。

6、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是：直線移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件包括絲桿、軸座、螺母、導(dǎo)軌、滑塊、底板和電機(jī)；絲桿兩端分別轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在軸座上并平行于殼體的條形開(kāi)口布置，兩個(gè)軸座分別固定安裝在殼體內(nèi)腔中；螺母螺紋連接在絲桿上并與楔塊底面固定連接；兩條導(dǎo)軌分別固定安裝在殼體的下部主體的敞口兩側(cè)，兩組滑塊分別滑動(dòng)安裝在兩條導(dǎo)軌上；底板固定安裝在兩組滑塊上端并與舵機(jī)底面固定連接；兩條導(dǎo)軌、兩組滑塊和底板均位于下部主體與上部框架之間的鏤空區(qū)域中；電機(jī)固定安裝在殼體內(nèi)腔中并通過(guò)聯(lián)軸器與絲桿一端連接。

7、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是：夾持單元還包括線纜約束隨動(dòng)組件；線纜約束隨動(dòng)組件整體位于殼體外部的一側(cè)；線纜約束隨動(dòng)組件包括拖鏈、上固定板和下固定板；拖鏈由多個(gè)鏈節(jié)依次鉸接而形成線形柔性體，拖鏈兩端的鏈節(jié)分別定義為前端鏈節(jié)和后端鏈節(jié)，拖鏈內(nèi)部設(shè)有供線纜穿過(guò)的線纜通道，前端鏈節(jié)設(shè)有連通至線纜通道的入口，后端鏈節(jié)設(shè)有連通至線纜通道的出口；前端鏈節(jié)通過(guò)上固定板固定連接在底板的一側(cè)，后端鏈節(jié)通過(guò)下固定板固定連接在殼體的下部主體的側(cè)壁上；拖鏈及其內(nèi)部的線纜通道隨著底板的移動(dòng)而適應(yīng)性變形，與舵機(jī)相連的所有線纜通過(guò)入口進(jìn)入線纜通道，再通過(guò)出口穿出線纜通道。

8、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案是：夾持單元還包括風(fēng)琴防塵罩；風(fēng)琴防塵罩為具有可伸縮變形特性的矩形片狀構(gòu)件，風(fēng)琴防塵罩的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)風(fēng)琴防塵罩的一端分別固定連接在楔塊下端和底板下端，兩個(gè)風(fēng)琴防塵罩的另一端分別固定連接在兩個(gè)軸座上端，從而共同遮蔽絲桿；兩個(gè)風(fēng)琴防塵罩隨著螺母在絲桿上的移動(dòng)而適應(yīng)性伸長(zhǎng)或縮短。

9、本發(fā)明的技術(shù)方案是：薄壁環(huán)形件端面邊沿倒角方法，基于薄壁環(huán)形件倒角裝置和薄板件多點(diǎn)夾持夾具；

10、薄壁環(huán)形件倒角裝置，包括基座、工業(yè)機(jī)械臂、浮動(dòng)打磨頭、龍門吊和3d線掃相機(jī)；基座固定安裝在地面上；工業(yè)機(jī)械臂整體位于水平基板上端，工業(yè)機(jī)械臂的兩端分別為連接端和夾持端，連接端固定安裝在基座上端，夾持端的運(yùn)動(dòng)范圍覆蓋水平基板的上部區(qū)域；浮動(dòng)打磨頭固定安裝在工業(yè)機(jī)械臂的夾持端；3d線掃相機(jī)安裝在龍門吊上，并被龍門吊帶動(dòng)移動(dòng)，其在移動(dòng)范圍內(nèi)的掃描視野覆蓋水平基板的上部區(qū)域；

11、執(zhí)行所述方法之前，薄板件多點(diǎn)夾持夾具處在以下初始狀態(tài)：

12、①.各個(gè)夾持單元中的楔塊均在對(duì)應(yīng)的直線移動(dòng)驅(qū)動(dòng)組件的驅(qū)動(dòng)下，沿對(duì)應(yīng)的條形孔口移動(dòng)至極限位置，從而使所有楔塊的最大內(nèi)接圓r的尺寸最大；

13、②.各個(gè)夾持單元中的氣缸和壓盤均在對(duì)應(yīng)的舵機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，被懸臂帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)至最大內(nèi)接圓r的豎直上方區(qū)域的外側(cè)；

14、方法步驟如下：

15、s01、夾持待加工的工件：

16、a、放置：將待加工的薄壁環(huán)形件放置在水平基板上表面的所有楔塊之間，此時(shí)薄壁環(huán)形件位于所述最大內(nèi)接圓r中；

17、b、定位：所有夾持單元的電機(jī)同步啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)所有楔塊分別沿對(duì)應(yīng)的條形孔口并向條形孔口的內(nèi)端移動(dòng)，從而使所述最大內(nèi)接圓r的尺寸逐漸縮小，直至所有楔塊的引導(dǎo)坡面都接觸到薄壁環(huán)形件的下端外圓邊沿；

18、c、抬高：所有楔塊繼續(xù)沿對(duì)應(yīng)的條形孔口并向條形孔口的內(nèi)端移動(dòng)，通過(guò)所有楔塊的引導(dǎo)坡面的共同引導(dǎo)，將薄壁環(huán)形件抬升至所有楔塊的裝夾平面上，此時(shí)薄壁環(huán)形件的下端面被所有楔塊的裝夾平面共同支承；

19、d、夾緊：所有夾持單元的舵機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)所有夾持單元的壓盤分別轉(zhuǎn)動(dòng)至薄壁環(huán)形件的上端面的正上方，然后所有夾持單元的氣缸的活塞桿伸出，帶動(dòng)對(duì)應(yīng)的壓盤向下移動(dòng)并最終壓緊在薄壁環(huán)形件的上端面上；

20、本步驟中，薄壁環(huán)形件相對(duì)于水平基板上表面的抬高高度，滿足浮動(dòng)打磨頭打磨薄壁環(huán)形件端面邊沿時(shí)所需的占空高度；

21、本步驟中，所有夾持單元的壓盤呈環(huán)形均布?jí)壕o在薄壁環(huán)形件的上端面；

22、s02，獲取加工軌跡：基于待加工的薄壁環(huán)形件的圖紙(理論尺寸參數(shù))和3d線掃相機(jī)視覺(jué)識(shí)別技術(shù)，獲取目標(biāo)薄壁環(huán)形件的打磨軌跡(即工業(yè)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)軌跡)；

23、s03，倒角同時(shí)主動(dòng)避讓：

24、a、識(shí)別最近夾持單元：工業(yè)機(jī)械臂控制浮動(dòng)打磨頭按照打磨軌跡進(jìn)行打磨，打磨過(guò)程中通過(guò)3d線掃相機(jī)實(shí)時(shí)識(shí)別：當(dāng)前打磨位置下，沿打磨軌跡前進(jìn)方向，距離最近的夾持單元；

25、b、夾持單元解除夾持：當(dāng)識(shí)別到距離最近的夾持單元后，該夾持單元的氣缸的活塞桿縮回，以解除該夾持單元對(duì)薄壁環(huán)形件上表面的壓緊狀態(tài)；

26、c、夾持單元轉(zhuǎn)動(dòng)避讓：該夾持單元的舵機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)氣缸和壓盤轉(zhuǎn)動(dòng)至最大內(nèi)接圓r的豎直上方區(qū)域的外側(cè)，從而表避免了該夾持單元與打磨軌跡產(chǎn)生干涉；

27、d、夾持單元轉(zhuǎn)動(dòng)復(fù)位：當(dāng)識(shí)別到浮動(dòng)打磨頭沿打磨軌跡通過(guò)了轉(zhuǎn)動(dòng)避讓的夾持單元的所在區(qū)域時(shí)，該夾持單元的舵機(jī)啟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)懸臂轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)氣缸和壓盤轉(zhuǎn)動(dòng)至薄壁環(huán)形件上表面的正上方；

28、e、夾持單元恢復(fù)夾持：然后該夾持單元的氣缸的活塞桿伸出，帶動(dòng)壓盤向下移動(dòng)并最終壓緊在薄壁環(huán)形件的上端面上，從而恢復(fù)該夾持單元對(duì)薄壁環(huán)形件上表面的壓緊狀態(tài)；

29、f、完成倒角加工：重復(fù)上述a-e分步驟，直至浮動(dòng)打磨頭抵達(dá)打磨軌跡的終點(diǎn)并完成薄壁環(huán)形件的倒角加工。

30、本步驟中，同一時(shí)間最多僅有一個(gè)夾持單元處于轉(zhuǎn)動(dòng)避讓的狀態(tài)，其余夾持單元均保持夾持薄壁環(huán)形件的狀態(tài)。

31、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：

32、1.其提供了一種薄板件多點(diǎn)夾持夾具，能夠滿足薄板件(例如實(shí)施例1中是以高壓變電器絕緣件為例，高壓變電器絕緣件是典型的薄壁環(huán)形件)倒角工序的裝夾固定需求，為倒角工序自動(dòng)化加工方案提供了必要的先決條件和結(jié)構(gòu)支持。

33、2.薄板件多點(diǎn)夾持夾具采用呈環(huán)形均布的多點(diǎn)夾持方案，優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：ⅰ.應(yīng)力分散：環(huán)形均布的多點(diǎn)夾持可以將夾緊力分散到更多的接觸點(diǎn)上，每個(gè)點(diǎn)的受力相對(duì)較小，從而減小了單個(gè)點(diǎn)的應(yīng)力集中，降低了工件因?yàn)榫植繎?yīng)力過(guò)大而破裂的風(fēng)險(xiǎn)；ⅱ.變形易控：薄壁環(huán)形件在夾緊時(shí)容易產(chǎn)生彈性變形，若夾持點(diǎn)過(guò)少，容易導(dǎo)致工件在相鄰兩個(gè)夾持點(diǎn)之間產(chǎn)生凹陷或凸起，多點(diǎn)夾持可以更均勻的支撐工件，保持工件的形狀穩(wěn)定性。ⅲ.振動(dòng)抑制：磨削加工的過(guò)程中，切削力會(huì)引起工件振動(dòng)，多點(diǎn)夾持的方案增加了夾具與工件的接觸點(diǎn)，提高了整體系統(tǒng)的剛性，從而減少了振動(dòng)幅度，這對(duì)于保持加工質(zhì)量和延長(zhǎng)刀具壽命都有好處。ⅳ.各個(gè)夾持單元既能夠?qū)崿F(xiàn)協(xié)同聯(lián)動(dòng)又能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)控制，并且，在一個(gè)夾持單元內(nèi)部，其夾持結(jié)構(gòu)和避讓結(jié)構(gòu)也能實(shí)現(xiàn)協(xié)同聯(lián)動(dòng)或單獨(dú)控制，從而極大拓展了所述夾具的適用范圍，使其能適應(yīng)于各種規(guī)則或不規(guī)則形狀的薄板件。

34、薄板件多點(diǎn)夾持夾具采用的多點(diǎn)夾持方案，相比現(xiàn)有的多點(diǎn)夾持方案，區(qū)別主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：ⅰ.先抬高再夾持：通過(guò)楔塊的引導(dǎo)坡面將工件抬升至裝夾平面上，從而在工件下表面與水平基板上表面之間形成一段凈空高度，滿足浮動(dòng)打磨頭打磨薄壁環(huán)形件端面邊沿時(shí)所需的占空高度。ⅱ.夾持單元具有轉(zhuǎn)動(dòng)避讓功能，倒角過(guò)程中，處在打磨軌跡上的夾持單元依次轉(zhuǎn)動(dòng)避讓浮動(dòng)打磨頭(完成避讓后自動(dòng)復(fù)位并恢復(fù)夾持)，浮動(dòng)打磨頭能夠按照預(yù)定的打磨軌跡一氣呵成的完成工件端面邊沿的倒角操作，提升了倒角效率。

35、3.其提供了一種薄壁環(huán)形件端面邊沿倒角方法，實(shí)現(xiàn)了薄壁環(huán)形件(尤其是高壓變電氣絕緣件)倒角工序的自動(dòng)化加工，其核心創(chuàng)新點(diǎn)在于：ⅰ.將工件先抬高再夾持，滿足打磨所需的占空高度；ⅱ.倒角過(guò)程中自動(dòng)避讓刀具(完成避讓后自動(dòng)復(fù)位并恢復(fù)夾持)，刀具能夠一氣呵成的完成工件端面邊沿的倒角操作，提升了倒角效率。

36、以下結(jié)合圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。