用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于裝配夾具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置。該裝置可用于夾持不同半徑的圓柱形艙段，并輔助工人完成圓柱形艙段的對接裝配以及艙段外壁附屬設(shè)備的安裝。
【背景技術(shù)】
[0002]在圓柱形機(jī)械設(shè)備的裝配過程中，需要將不同艙段沿軸線完成對接，并在接合完成的艙段外壁上安裝各種附屬設(shè)備。目前，針對不同半徑圓柱形艙段的對接裝配需要通過不同種類的裝配夾具完成對艙段的夾持，裝配成本較高，并且在完成對接的艙段外壁上安裝附屬設(shè)備時阻礙艙段旋轉(zhuǎn)，降低了工作效率，增加了工人裝配的難度，使用較為不便，并且因此間接降低了裝配的精度，造成設(shè)備裝配質(zhì)量的下降。此外，對于科研活動中小批量的生產(chǎn)，某些科研院所會選擇使用木制墊塊來完成圓柱形艙段的定位與裝配，此種做法精度差，效率低，裝配難度高。
[0003]為了滿足工業(yè)自動化的需求，提高裝配效率，需要計算機(jī)輔助控制完成艙段的對接以及艙段外壁上附屬設(shè)備的安裝。考慮到生產(chǎn)成本的要求，同一條生產(chǎn)線應(yīng)當(dāng)盡量完成不同半徑艙段的對接裝配，因此相應(yīng)的夾持裝置應(yīng)當(dāng)實現(xiàn)對不同半徑圓柱形艙段的夾持功能，并且在其外壁安裝附屬設(shè)備時該裝置不能阻礙艙段繞其軸向轉(zhuǎn)動。而考慮到自動化和精度的要求，針對柔性夾具的調(diào)節(jié)應(yīng)自動完成。顯然現(xiàn)有裝置無法滿足上述需求。
[0004]綜合考慮裝配效率、精度以及成本等因素的影響，應(yīng)當(dāng)設(shè)計一種裝置滿足圓柱形艙段對接裝配的需求。該設(shè)備應(yīng)滿足以下幾點要求:一、為了保證對接裝配過程中的穩(wěn)定性，可對圓柱形艙段外壁上多點進(jìn)行夾持并保證定位的精度；二、為適應(yīng)不同半徑的艙段，該裝置應(yīng)當(dāng)具有柔性，其夾持部分應(yīng)當(dāng)可以根據(jù)不同的半徑做相應(yīng)的調(diào)整；三、為滿足艙段外壁附屬設(shè)備的安裝需求，該裝置夾持部分不能阻礙艙段繞其軸線轉(zhuǎn)動，也應(yīng)當(dāng)給艙段外壁附屬設(shè)備的安裝留有足夠的空間。四、該設(shè)備應(yīng)當(dāng)具有一定的自動化程度，使用便捷，效率高。
[0005]目前，國內(nèi)多家機(jī)構(gòu)均有涉及艙段對接的裝配夾具，其在一定程度上滿足了上述四點要求，如公開號為CN 204171918U的中國專利申請，公開了一種三軸移動可調(diào)V形托架，包括下支座、上支座、上直線導(dǎo)軌、橫梁機(jī)構(gòu)、豎直導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、V形托架、下直線導(dǎo)軌和絲杠螺桿，使用時將圓形艙段置于V形托架上，通過調(diào)節(jié)三個軸的運動完成艙段的準(zhǔn)確對接。該裝置可以實現(xiàn)圓柱形艙段的定位，涉及到一種用于大型艙段水平對接的托架，V形塊可以實現(xiàn)對不同半徑艙段的適應(yīng)。但其存在的缺陷是V形塊只能在較窄范圍內(nèi)適應(yīng)艙段直徑的變化，并且V形塊定位的方式對圓形艙段的夾持不充分，僅能起到支撐艙段的作用，當(dāng)艙段需要固定時，該設(shè)備不能滿足要求。且由于該設(shè)備依靠圓柱形艙段的外圓柱面實現(xiàn)艙段繞其軸向的旋轉(zhuǎn)，當(dāng)圓柱形艙段外壁安裝附屬設(shè)備后由于其外表面不再是完整的圓柱面，此時艙段無法再在該裝置上旋轉(zhuǎn)，因此不能滿足裝配的任務(wù)需求。
[0006]為解決艙段不能在夾具上繞軸線轉(zhuǎn)動的問題，國內(nèi)多家機(jī)構(gòu)提出了多種方案。如公開號為CN 202291830U的中國專利申請，公開了一種多艙段對接環(huán)焊縫的裝配焊接裝置，其中涉及到一種用于圓柱形艙段對接的托架，可以用來完成圓形艙段的夾持。上述托架由托架箱體，滾輪和帶孔半卡環(huán)組成，使用時用兩個帶孔半卡環(huán)組成一個整圓對圓柱形零件進(jìn)行壓緊，并且由于上述半卡環(huán)合成一個完整的圓，其可以在托架箱體上靈活滾動。該裝置依靠兩個帶孔半卡環(huán)的外壁實現(xiàn)圓柱形艙段的轉(zhuǎn)動，滿足裝配過程中艙段可以繞軸線轉(zhuǎn)動的要求并可以有效地對艙段進(jìn)行定位。而該裝置存在的不足是，該裝置針對一種半徑的圓柱形艙段就需要一種半徑的帶孔半卡環(huán)以及托架箱體進(jìn)行裝夾，不滿足柔性裝配的需求，使用成本高。
[0007]為了克服艙段夾具適應(yīng)性差的缺陷，國內(nèi)多家機(jī)構(gòu)提出了相關(guān)解決方案。如哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士研究生馬伍元在其碩士學(xué)位論文《導(dǎo)彈柔性總裝系統(tǒng)的研究》(導(dǎo)師:姚智慧，答辯日期2011年6月)中提到了一種艙段卡具，其結(jié)構(gòu)由卡具體、鎖緊螺母、卡爪、轉(zhuǎn)軸以及拉扣式肘節(jié)快速夾五部分組成。其中兩段卡具體通過一個轉(zhuǎn)軸相連，另一端通過一個拉扣式肘節(jié)快速夾實現(xiàn)連接。卡具體內(nèi)均布四個卡爪，其軸上開有螺紋，與卡具體上對應(yīng)的螺孔連接，并通過鎖緊螺母鎖緊?？ㄗ梢杂幸欢ǖ膹较蛘{(diào)整量，來滿足調(diào)心或者裝夾不同型號的艙段。此套裝置的優(yōu)點是可以多點夾持艙段并具有一定的柔性，可以適應(yīng)不同半徑的圓柱形艙段，不會阻礙艙段繞其軸線轉(zhuǎn)動并給艙段外壁附屬設(shè)施的安裝留出足夠空間。其缺點是對每一個夾具的卡爪都要人工進(jìn)行調(diào)節(jié)，該過程重復(fù)繁瑣，勞動量大，并且無法準(zhǔn)確調(diào)整卡爪伸縮，因此該設(shè)備不能保證艙段的定位精度，且工作效率低，勞動強(qiáng)度大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置，用于解決圓柱形艙段定位和夾持裝置適應(yīng)性差和效率低的問題。
[0009]本發(fā)明的具體思路是:環(huán)形可調(diào)夾具通過夾具支座與拖板滑臺安裝在導(dǎo)軌上并可沿導(dǎo)軌方向運動。通過伸縮裝置實現(xiàn)環(huán)形可調(diào)夾具適應(yīng)半徑的調(diào)節(jié)，且相鄰環(huán)形可調(diào)夾具之間可用傳動套筒連接并通過夾具調(diào)整裝置統(tǒng)一調(diào)節(jié)環(huán)形可調(diào)夾具的適應(yīng)半徑。進(jìn)而將調(diào)節(jié)完畢的環(huán)形可調(diào)夾具移動至導(dǎo)軌上適當(dāng)位置，完成圓柱形艙段的對接與裝配。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:
[0011]—種用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置，包括環(huán)形可調(diào)夾具1、夾具調(diào)整裝置2、夾具調(diào)整裝置支架3、夾具支座4、拖板滑臺5、導(dǎo)軌6和底座7 ;所述環(huán)形可調(diào)夾具I由四個外環(huán)架11活動連接而成，若干個環(huán)形可調(diào)夾具I之間通過傳動套筒15連接，在外環(huán)架11的內(nèi)側(cè)中心位置垂直固定有伸縮裝置12，該伸縮裝置12的頂端連接有卡爪14 ;所述夾具支座4上端和下端分別設(shè)置有一對轉(zhuǎn)動滾子42和拖板滑臺5，用于帶動環(huán)形可調(diào)夾具I周向轉(zhuǎn)動和沿其徑向水平移動；所述底座7的上面設(shè)置有支持拖板滑臺5運動的兩條平行導(dǎo)軌6，其一端的中間位置固定有夾具調(diào)整裝置支架3，該夾具調(diào)整裝置支架3的頂端一側(cè)安裝有夾具調(diào)整裝置2，夾具調(diào)整裝置2背面一側(cè)的中間位置固定有伺服電機(jī)22，伺服電機(jī)22通過環(huán)形可調(diào)夾具I的傳動裝置與伸縮裝置12連接。
[0012]上述用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置，其外環(huán)架11的縱剖面形狀為四分之一圓弧，在該外環(huán)架11的兩端縱向軸線上分別設(shè)置帶有定位面結(jié)構(gòu)111的凸臺112和凹槽113，橫向垂直于該凸臺112與凹槽113位置分別設(shè)有連接孔114。
[0013]上述圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置，其四個外環(huán)架11的凸臺112與凹槽113依次首尾鑲嵌，通過快卸銷13連接，形成環(huán)形可調(diào)夾具體。
[0014]上述用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置，其伸縮裝置12包括伸縮裝置座121、導(dǎo)向頂桿122、頂桿軸123、蝸輪軸承124、蝸輪125、蝸桿126和蝸桿軸承127 ;所述導(dǎo)向頂桿122的內(nèi)部豎直方向設(shè)置有帶有內(nèi)螺紋的空腔，所述頂桿軸123的上部設(shè)置有與導(dǎo)向頂桿122內(nèi)螺紋配合的外螺紋，伸縮裝置座121的內(nèi)部豎直方向設(shè)置有空腔，蝸輪125安裝在頂桿軸123的下部，并通過蝸輪軸承124架設(shè)在伸縮裝置座121的空腔內(nèi)；在伸縮裝置座121的中心偏左位置設(shè)置有通孔，蝸桿126通過蝸桿軸承127架設(shè)在所述通孔內(nèi)并與蝸輪125嚙合；蝸桿126的兩端設(shè)置有方形凸起128。
[0015]上述用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置，其傳動套筒15的兩端開有方形凹槽151，用于與蝸桿126兩端的方形凸起128連接。
[0016]上述用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置，其夾具調(diào)整裝置2包括十字型支架21、伺服電機(jī)22和安裝在其一側(cè)的傳動裝置，所述傳動裝置包括主動齒輪23、從動齒輪24、主同步帶輪25、同步帶26、從同步帶輪27以及主動傳動套筒28 ;所述主動齒輪23安裝在十字型支架21正面一側(cè)的中心位置，并與伺服電機(jī)22軸連接；所述四個從動齒輪24以90°為間隔安裝在主動齒輪23四周并與其嚙合；四個從動齒輪24同軸位置固定有主同步帶輪25，從同步帶輪27固定在十字形支架21的四個臂上，上述主同步帶輪25與從同步帶輪27通過同步帶26連接；所述四個主動傳動套筒28固定在從同步帶輪27的同軸位置，其頂端設(shè)置有方形凹槽用于與蝸桿126兩端的方形凸起128配合。
[0017]上述用于圓柱形艙段對接裝配的柔性夾持裝置，其環(huán)形可調(diào)夾具I中對稱于中心軸線