自由曲面工件的液压式拼块结构定位夹具 【技术领域】
本发明涉及一种定位夹具，特别是涉及一种用于自由曲面工件的液压式拼块结构定位夹具。
背景技术
目前，当对自由曲面工件进加工或测量时，需要针对不同形状或尺寸的自由曲面工件开发设计不同的定位夹具，不仅提高了自由曲面工件加工或测量的成本，而且增加了加工或测量的周期，进而影响其整体工作效率，因此给加工或测量工作带来了一定影响。
申请号为02241292.1的中国实用新型专利公开一种光学元件夹具，其用以承载一光学元件，包括第一环体、第二环体以及至少三支架。其中，第二环体的外侧邻设于第一环体的内侧，且第一环体与第二环体为相对可转动，而各支架的一端部分别枢设于第一环体及第二环体。
【发明内容】
本发明的目的在于针对自由曲面工件存在不同尺寸和表面形状，尤其是底面形状特点，提供一种可实现通用性好，可装夹尺寸较大，定位精度和自动化程度较高的自由曲面工件表面测量目的自由曲面工件的液压式拼块结构定位夹具。
本发明设有底座、上盖板、单向液压缸、压电陶瓷、左支架、右支架、液压缸夹紧架、复位弹簧、锁紧液压缸、固定顶块、油缸、过滤器、油泵、节流阀、溢流阀和换向阀。
上盖板盖在底座上，单向液压缸一端安装在底座上，单向液压缸另一端穿过上盖板露在外面并粘贴压电陶瓷；油缸、过滤器、油泵、节流阀、溢流阀和单向液压缸组成一个液压回路，用于控制单向液压缸的运动；左支架和右支架均固定在底座上；液压缸夹紧架安装在左支架和右支架中；锁紧液压缸安装在底座上，油缸、过滤器、油泵、节流阀、溢流阀、换向阀和锁紧液压缸也构成另一个液压回路，以控制锁紧液压缸的伸缩；当锁紧液压缸伸长时，可推动液压缸夹紧架向右移动，夹紧单向液压缸，并压缩复位弹簧；复位弹簧安装在液压缸夹紧架和右支架中间，当锁紧液压缸缩回时，被压缩的复位弹簧会将液压缸夹紧架向左推回；固定顶块通过螺钉安装在上盖板上，用于夹持固定待测的自由曲面工件。
与现有的定位夹具相比，本发明具有以下突出特点：
1.通用性好，可实现不同表面形状的自由曲面工件的定位夹紧。由于本发明采用了点阵接触式的定位结构，当待测的自由曲面工件放置在该结构上时，自由曲面工件的重力的作用会使得溢流阀泄流，并压迫液压缸向下运动；将锁紧液压缸伸长时，会推动液压缸夹紧架将液压缸夹紧，由此起到定位的目的，因此可以实现不同表面形状，尤其是不同底面形状的自由曲面工件的定位。
2.采用拼块式结构，可实现不同尺寸的自由曲面工件的定位夹紧。因采用拼装方式，可将多个定位夹具拼接成大尺寸结构，故可以实现不同尺寸的自由曲面工件的定位夹紧。
3.使用方便，自动化程度高。本发明只需将油泵开启，待单向液压缸伸长到一定高度之后，把待测的自由曲面工件放置在该定位夹具上，摆放水平或放置在需要的位置，再将锁紧液压缸伸长，使得单向液压缸被夹紧，即可实现自由曲面工件的精确定位，因此具有使用方便和自动化程度高的特点。
4、定位精度高。工件通过本发明夹持定位后，可将单向液压缸上粘贴的压电陶瓷通电，使得压电陶瓷伸长，来实现工件安装位置的微调，因此，可提高该夹具的定位精度。
由此可见，利用本发明可以确保自由曲面工件的定位夹具实现通用性好、可装夹尺寸大、定位精度高、使用方便等目的。
【附图说明】
图1为本发明实施例的外部结构示意图。
图2为本发明实施例打开上盖板后的内部结构示意图。
图3为本发明实施例的内部结构示意图的俯视图。
图4为本发明实施例的液压缸夹紧架和单向液压缸配合的示意图。
图5为本发明实施例的底座结构示意图。
图6为本发明实施例的多个底座拼接的结构示意图。
图7为本发明实施例的液压缸夹紧架结构示意图。
图8为本发明实施例的多个液压缸夹紧架拼接的结构示意图。
图9为本发明实施例的多个定位夹具结构拼接的示意图。
图10为本发明实施例的控制单向液压缸运动的液压回路示意图。
图11为本发明实施例地控制锁紧液压缸运动的液压回路示意图。
【具体实施方式】
以下结合附图对本发明作进一步的说明。
参见图1～3、10和11，本发明实施例设有底座1、上盖板2、单向液压缸3、压电陶瓷4、左支架5、右支架6、液压缸夹紧架7、复位弹簧8、锁紧液压缸9、固定顶块10、螺钉11、油缸12、过滤器13、油泵14、节流阀15、溢流阀16和换向阀17。其中，上盖板2盖在底座1上，单向液压缸3一端安装在底座1上，一端穿过上盖板2露在外面并粘贴压电陶瓷4；油缸12、过滤器13、油泵14、节流阀15、溢流阀16和单向液压缸3组成一个液压回路，用于控制单向液压缸3的运动；左支架5、右支架6都固定在底座1上；液压缸夹紧架7安装在左支架5、右支架6中；锁紧液压缸9安装在底座上1，油缸12、过滤器13、油泵14、节流阀15、溢流阀16、换向阀17和锁紧液压缸9也构成了另一个液压回路，以控制锁紧液压缸9的伸缩；当锁紧液压缸9伸长时，可推动液压缸夹紧架7向右移动，夹紧单向液压缸3，并压缩复位弹簧8；复位弹簧8安装在液压缸夹紧架7和右支架6中间，当锁紧液压缸9缩回时，被压缩的复位弹簧8会将液压缸夹紧架7向左推回；固定顶块10通过螺钉11安装在上盖板2上，用于夹持固定待测的自由曲面工件P。
如图10所示，工作时，先启动油泵14，从油缸12里吸油，油液经过过滤器13和节流阀15后，进入单向液压缸3中，将单向液压缸3顶起。单向液压缸3伸长到需要的高度后，将工件放置在单向液压缸3上。单向液压缸3因工件重力的挤压，压力上升。当压力超过溢流阀16设定的压力值时，溢流阀16打开，单向液压缸3中的油液和油泵14抽上来的油液经溢流阀16流到油缸12中。直到平衡工件的重力后，单向液压缸3停止运动。这时，支撑待测的自由曲面工件的单向液压缸3会充分地和该工件表面接触，因此，任何底面形状的工件都可以在本发明上放置平稳。这时，开启图11中的油泵14，并将换向阀17打到右位，油液从油缸12，经过过滤器13和节流阀15后，流到换向阀17的右位，进而进入锁紧液压缸9的左腔，并从锁紧液压缸9的右腔实现回油，因此锁紧液压缸9伸长，推动液压缸夹紧架7向右移动，并通过液压缸夹紧架7上的V形卡口A夹紧单向液压缸3，并压缩复位弹簧8，如图2～4所示。因此，即使有外力向下作用于该工件时，由于支撑该工件的单向液压缸3已经被夹紧，因此不会导致该工件产生向下的位移。然后，通过固定顶块10顶住该工件，并用螺钉11锁紧，如图1所示，即可实现对该工件的定位夹紧工作。当需要松开单向液压缸3时，将换向阀17打到左位，油液流经节流阀15和换向阀17的左位，进入锁紧液压缸9的右腔，并从锁紧液压缸9的左腔实现回油，因此锁紧液压缸9缩回，被压缩的复位弹簧8会将液压缸夹紧架7向左推回。
当待测的自由曲面工件尺寸较大时，可通过对多个定位夹具结构的拼接，来实现大尺寸工件的定位夹紧工作。具体实施方法为：
如图5所示，本发明实施例的底座1上有两个面设有卡槽B，另两个面设有卡块C，当数个底座拼接时，相邻底座1的相互贴合的面实现卡块C和卡槽B的配合，从而实现多个底座1的拼接，如图6所示。同样的，如图7所示，本发明实施例的液压缸夹紧架7一端开槽D，当前后相邻两排的定位夹具结构配合时，相邻的两个液压缸夹紧架7实现首尾配合。因为液压缸夹紧架7的左右宽度和底座1的左右宽度一样，所以当左右相邻两排的定位夹具的底座1拼接在一起时，左右相邻两排的液压缸夹紧架7也贴合在一起，如图8所示。
如图9所示，当多个定位夹具结构拼接在一起时，只有左下角的定位夹具需要安装锁紧液压缸9，其它的定位夹具不需要安装锁紧液压缸9。当拧紧左下角的定位夹具的锁紧液压缸9时，锁紧液压缸9会推动该定位夹具中的液压缸夹紧架7向右运动。因为相互拼接的定位夹具的液压缸夹紧架7也是相互拼接的，如图8所示，当左下角的液压缸夹紧架7向右运动时，会推动右侧的液压缸夹紧架7也向右运动。同样的，因为前后相邻两排的液压缸夹紧架7首尾配合在一起，所以这一排的液压缸夹紧架7的向右运动会带动前一排的液压缸夹紧架7同样同步地向右运动，因而，左下角的定位夹具的液压缸夹紧架7的向右运动，带动了拼接在一起的所有液压缸夹紧架7的同步向右运动，从而夹紧所有的单向液压缸3，由此实现了对该待测工件的定位。最后，通过固定顶块10顶住该工件，并用螺钉11锁紧，如图9所示，即可实现对该工件的定位夹紧工作。
工件通过该发明夹持定位后，可将单向液压缸3上粘贴的压电陶瓷4通电，使得压电陶瓷4伸长，来实现放置在压电陶瓷4上面的工件的位置微调，以此来实现精确定位的目的。