一种钳工作业的辅助支撑装置及零件支撑方法

技术领域

本发明属于飞机结构件钳工打磨技术领域，尤其涉及一种钳工作业的辅助支撑装置及零件支撑方法。

背景技术

飞机结构件中存在大量细长类零件，零件长度与宽度比值大，数控加工完成后进行钳工打磨作业，保证零件表面光洁度，由于零件长度与宽度比值大，在钳工打磨作业中零件夹持固定极为不稳定，零件刚性很弱，在打磨过程中状态不稳定零件极易发生振动降低加工质量和加工效率。甚至在零件打磨过程中会加大零件的变形量。

目前，细长类零件在实际打磨过程中，采用一端用虎钳夹持固定零件，另一端悬空或者使用移动垫块支撑零件，这种方法操作复杂，且稳定性不好，在操作过程中容易打滑，存在安全隐患，显然不能满足当前的技术要求和工艺规范。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种钳工作业的辅助支撑装置及零件支撑方法，增加零件打磨过程中的刚性，从而实现细长类零件高效稳定加工。具体如下：

一种钳工作业的辅助支撑装置，包括夹持机构、万向球轴承座、高度调节机构和用于可拆卸定位安装的定位安装机构；所述夹持机构固定安装于万向球轴承座的顶部，用于对零件进行夹持固定；所述万向球轴承座安装于高度调节机构的顶部，用于调节对零件的夹持方向；所述万向球轴承座上设置有用于固定零件夹持方向的锁紧机构；所述高度调节机构安装于定位安装机构的顶部，用于调节零件的夹持高度。

优选的，所述夹持机构包括“U”型夹持支架和两个同轴且对称设置的调节施压组件；两个调节施压组件分别与“U”型夹持支架的两条支壁活动连接。

优选的，所述调节施压组件包括调节螺杆；调节螺杆贯穿所述支壁，并与所述支壁螺纹连接；调节螺杆处于“U”型夹持支架内侧的一端设置有可拆卸顶块，调节螺杆处于“U”型夹持支架外侧的一端设置有调节手柄。

优选的，所述可拆卸顶块上设置有橡胶垫片。

优选的，所述万向球轴承座包括基座本体和万向球芯；基座本体上开设有球芯槽，万向球芯通过球芯槽与基座本体活动连接。

优选的，所述锁紧机构包括锁紧螺柱；锁紧螺柱的一端沿所述基座本体的径向插入球芯槽，且锁紧螺柱与基座本体螺纹连接；锁紧螺柱处于球芯槽内的一端，沿锁紧螺柱的周向设置有球芯接触弧面，锁紧螺柱处于球芯槽外的一端设置有操作手柄。

优选的，所述球芯接触弧面上设置有橡胶防滑层。

优选的，所述高度调节机构包括中间连接体、与所述万向球轴承座固定连接的第一升降螺柱以及与所述定位安装机构顶部固定连接的第二升降螺柱；中间连接体上同轴开设有第一螺纹槽和第二螺纹槽，第一升降螺柱和第二升降螺柱分别通过第一螺纹槽和第二螺纹槽与中间连接体螺纹连接，且第一升降螺柱和第二升降螺柱上分别设置有锁紧螺母。

优选的，所述定位安装机构为真空定位安装机构，包括吸盘底座、真空吸盘和凸轮体；吸盘底座的顶部设置有支撑座，吸盘底座的底部设置有吸盘缓冲腔室；真空吸盘设置于吸盘底座的底部，且真空吸盘顶部的轴心处设置有连接柱；连接柱的顶部穿过吸盘底座后，与凸轮体铰接，凸轮体设置有吸盘手柄。

一种钳工作业的零件支撑方法，包括以下步骤：

S1，根据零件的结构，准备若干前述辅助支撑装置；

S2，根据零件结构确定零件支点，在零件打磨的工作台上，对应零件支点布设所述辅助支撑装置，并通过定位安装机构将辅助支撑装置安装于工作台；

S3，移动零件，使零件上所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的上方；

S4，调节全部或部分辅助支撑装置的高度调节机构，使所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的夹持机构上；

S5，各辅助支撑装置基于自身的万向球轴承座调节对零件的夹持方向，以自动适应零件的结构特征；

S6，依次调节各辅助支撑装置的锁紧机构和夹持机构，以将零件定向夹持。

优选的，所述步骤S2中，将辅助支撑装置安装于工作上包括以下步骤：

S21，将吸盘手柄调节至远离吸盘底座的极限位置后，将辅助支撑装置放置于工作台上，使真空吸盘与工作台接触；

S22，一只手按压并固定吸盘底座，另一只手沿靠近吸盘底座的方向按压吸盘手柄，直至吸盘手柄与吸盘底座平行；此时，在真空吸盘、连接柱和凸轮体的配合牵拉作用下，吸盘底座与工作台相互挤压。

优选的，所述步骤S4中，调节辅助支撑装置的高度调节机构包括以下步骤：

S41，在第一升降螺柱上的锁紧螺母与中间连接体存在间距的条件下，一只手固定中间连接体，另一只手通过所述基座本体转动第一升降螺柱，使第一升降螺柱做轴向移动；

S42，观察相应夹持机构的位置，当相应零件支点处于该夹持机构上时，停止转动基座本体；

S43，旋转第一升降螺柱上的锁紧螺母，使锁紧螺母朝靠近中间连接体的方向移动，直至锁紧螺母与中间连接体紧密接触，基于锁紧螺母与第一升降螺柱和中间连接体之间的摩擦力，实现第一升降螺柱与中间连接体的相对固定。

本技术方案与现有技术相比，具有以下优点：

1）本技术方案提出的辅助支撑装置，代替了零件打磨过程中的传统支撑固定方式，通过设置万向球轴承座和高度调节机构，实现对任意高度和任意角的细长类零件进行辅助支撑，通过设置夹持机构和锁紧机构，确保对零件支撑的稳定性，避免打磨操作打滑，即本技术方案采用了低成本提高钳工作业的安全性。

2）本技术方案中设置了定位安装机构，为方便辅助支撑装置安装使用打下了良好的基础，且定位安装机构采用了真空吸附原理，使得辅助支撑装置可以安装于任意平面和/或曲面对零件进行辅助支撑，增加了本技术方案的适用性。

3）本技术方案的辅助支撑装置中，夹持机构设置了橡胶垫片，增大调节施压组件与零件之间的摩擦系数，确保夹持的稳定性，同时实现调节施压组件与零件的柔性接触，尽可能的避免零件收到机械损伤。

4）本技术方案提出了钳工作业的零件支撑方法，基于辅助支撑装置的自适应性，采用若干个辅助支撑装置配合对零件进行固定支撑，有效克服了细长类零件打磨过程中刚性不足的缺陷，从而实现任意细长类零件高效稳定加工。

附图说明

图1为辅助支撑装置的整体结构示意图；

图2为辅助支撑装置的正面剖视结构示意图；

图中：

1、夹持机构；1.1、“U”型夹持支架；1.11、支臂；1.2、调节施压组件；1.21、调节螺杆；1.22、可拆卸顶块；1.23、调节手柄；1.24、橡胶垫片；2、万向球轴承座；2.1、基座本体；2.2、万向球芯；2.3、球芯槽；3、高度调节机构；3.1、中间连接体；3.2、第一升降螺柱；3.3、第二升降螺柱；3.4、第一螺纹槽；3.5、第二螺纹槽；3.6、锁紧螺母；4、定位安装机构；4.1、吸盘底座；4.2、真空吸盘；4.3、凸轮体；4.4、支撑座；4.5、连接柱；4.6、吸盘缓冲腔室；4.7、吸盘手柄；5、锁紧机构；5.1、锁紧螺柱；5.2、球芯接触弧面；5.3、操作手柄。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，不应理解为本发明仅限于以下实例，在不脱离本发明构思的前提下，本发明在本领域的变形和改进都应包含在本发明权利要求的保护范围内。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的包括“或者”“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

实施例1

本实施例公开了一种钳工作业的辅助支撑装置及零件支撑方法，作为本技术方案一种基本的实施方案，如图1所示，辅助支撑装置包括夹持机构1、万向球轴承座2、高度调节机构3和用于可拆卸定位安装的定位安装机构4；夹持机构1固定安装于万向球轴承座2的顶部，用于对零件进行夹持固定；万向球轴承座2安装于高度调节机构3的顶部，用于调节对零件的夹持方向；万向球轴承座2上设置有用于固定零件夹持方向的锁紧机构5；高度调节机构3安装于定位安装机构4的顶部，用于调节零件的夹持高度。

基于上述辅助支撑装置的结构，钳工作业的零件支撑方法包括以下步骤：

S1，根据零件的结构，准备若干所述的辅助支撑装置；

S2，根据零件结构确定零件支点，在零件打磨的工作台上，对应零件支点布设所述辅助支撑装置，并通过定位安装机构4将辅助支撑装置安装于工作台；

S3，移动零件，使零件上所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的上方；

S4，调节全部或部分辅助支撑装置的高度调节机构3，使所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的夹持机构1上；

S5，各辅助支撑装置基于自身的万向球轴承座2调节对零件的夹持方向，以自动适应零件的结构特征；

S6，依次调节各辅助支撑装置的锁紧机构5和夹持机构1，以将零件定向夹持。

实施例2

本实施例公开了一种钳工作业的辅助支撑装置及零件支撑方法，作为本技术方案一种优选的实施方案，即实施例1中，夹持机构1包括“U”型夹持支架1.1和两个同轴且对称设置的调节施压组件1.2；两个调节施压组件1.2分别与“U”型夹持支架1.1的两条支壁活动连接。进一步的，调节施压组件1.2包括调节螺杆1.21；调节螺杆1.21贯穿所述支壁，并与所述支壁螺纹连接；调节螺杆1.21处于“U”型夹持支架1.1内侧的一端设置有可拆卸顶块1.22，调节螺杆1.21处于“U”型夹持支架1.1外侧的一端设置有调节手柄1.23。

基于上述辅助支撑装置的结构，钳工作业的零件支撑方法包括以下步骤：

S1，根据零件的结构，准备若干所述的辅助支撑装置；

S2，根据零件结构确定零件支点，在零件打磨的工作台上，对应零件支点布设所述辅助支撑装置，并通过定位安装机构4将辅助支撑装置安装于工作台；

S3，移动零件，使零件上所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的上方；

S4，调节全部或部分辅助支撑装置的高度调节机构3，使所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的夹持机构1上；

S5，各辅助支撑装置基于自身的万向球轴承座2调节对零件的夹持方向，以自动适应零件的结构特征；

S6，依次调节各辅助支撑装置的锁紧机构5和夹持机构1，以将零件定向夹持；其中，调节夹持机构1是相对调节两个调节施压组件1.2，使两个调节施压组件1.2逐渐靠拢，直至两个调节施压组件1.2配合将零件夹紧。调节调节施压组件1.2是手动旋转调节手柄1.23，调节螺杆1.21随调节手柄1.23一起转动，在调节螺杆1.21与支壁螺纹连接的结构条件下，调节螺杆1.21做轴向运动；可拆卸顶块1.22在调节螺杆1.21的推动作用下逐渐向零件靠拢，直至对零件造成挤压。

进一步的，在可拆卸顶块1.22上设置橡胶垫片1.24，增大调节施压组件1.2与零件之间的摩擦系数，确保夹持的稳定性，同时实现调节施压组件1.2与零件的柔性接触，尽可能的避免零件收到机械损伤。

实施例3

本实施例公开了一种钳工作业的辅助支撑装置及零件支撑方法，作为本技术方案一种优选的实施方案，即实施例1中，万向球轴承座2包括基座本体2.1和万向球芯2.2；基座本体2.1上开设有球芯槽2.3，万向球芯2.2通过球芯槽2.3与基座本体2.1活动连接。进一步的，锁紧机构5包括锁紧螺柱5.1；锁紧螺柱5.1的一端沿所述基座本体2.1的径向插入球芯槽2.3，且锁紧螺柱5.1与基座本体2.1螺纹连接；锁紧螺柱5.1处于球芯槽2.3内的一端，沿锁紧螺柱5.1的周向设置有球芯接触弧面5.2，锁紧螺柱5.1处于球芯槽2.3外的一端设置有操作手柄5.3。

基于上述辅助支撑装置的结构，钳工作业的零件支撑方法包括以下步骤：

S1，根据零件的结构，准备若干所述的辅助支撑装置；

S2，根据零件结构确定零件支点，在零件打磨的工作台上，对应零件支点布设所述辅助支撑装置，并通过定位安装机构4将辅助支撑装置安装于工作台；

S3，移动零件，使零件上所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的上方；

S4，调节全部或部分辅助支撑装置的高度调节机构3，使所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的夹持机构1上；

S5，各辅助支撑装置基于自身的万向球轴承座2调节对零件的夹持方向，以自动适应零件的结构特征；具体的，根据零件的结构特征，万向球轴承座2中的万向球芯2.2在基座本体2.1的球芯槽2.3中旋转，直至夹持机构1的位置和朝向与零件的结构适应；

S6，依次调节各辅助支撑装置的锁紧机构5和夹持机构1，以将零件定向夹持。其中，调节锁紧机构5是手动旋转操作手柄5.3，锁紧螺柱5.1随操作手柄5.3一起转动，在锁紧螺柱5.1与基座本体2.1螺纹连接的结构条件下，锁紧螺柱5.1做轴向运动，逐渐靠近万向球芯2.2，直至锁紧螺柱5.1上的球芯接触弧面5.2与万向球芯2.2紧密贴合。球芯接触弧面5.2与球芯槽2.3的槽壁配合，对万向球芯2.2进行挤压，通过挤压增加的摩擦力阻止万向球芯2.2转动，进一步实现万向球芯2.2和夹紧机构的固定。

进一步的，球芯接触弧面5.2上设置有橡胶防滑层，增大锁紧机构5与万向球芯2.2的摩擦系数，进一步提高锁紧状态的稳定性和可靠性。

实施例4

本实施例公开了一种钳工作业的辅助支撑装置及零件支撑方法，作为本技术方案一种优选的实施方案，即实施例1中，高度调节机构3包括中间连接体3.1、与所述万向球轴承座2固定连接的第一升降螺柱3.2以及与所述定位安装机构4顶部固定连接的第二升降螺柱3.3；中间连接体3.1上同轴开设有第一螺纹槽3.4和第二螺纹槽3.5，第一升降螺柱3.2和第二升降螺柱3.3分别通过第一螺纹槽3.4和第二螺纹槽3.5与中间连接体3.1螺纹连接，且第一升降螺柱3.2和第二升降螺柱3.3上分别设置有锁紧螺母3.6。

基于上述辅助支撑装置的结构，钳工作业的零件支撑方法包括以下步骤：

S1，根据零件的结构，准备若干所述的辅助支撑装置；

S2，根据零件结构确定零件支点，在零件打磨的工作台上，对应零件支点布设所述辅助支撑装置，并通过定位安装机构4将辅助支撑装置安装于工作台；

S3，移动零件，使零件上所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的上方；

S4，调节全部或部分辅助支撑装置的高度调节机构3，使所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的夹持机构1上；具体包括以下步骤：

S41，在第一升降螺柱3.2上的锁紧螺母3.6与中间连接体3.1存在间距的条件下，一只手固定中间连接体3.1，另一只手通过所述基座本体2.1转动第一升降螺柱3.2，使第一升降螺柱3.2做轴向移动；

S42，观察相应夹持机构1的位置，当相应零件支点处于该夹持机构1上时，停止转动基座本体2.1；

S43，旋转第一升降螺柱3.2上的锁紧螺母3.6，使锁紧螺母3.6朝靠近中间连接体3.1的方向移动，直至锁紧螺母3.6与中间连接体3.1紧密接触，基于锁紧螺母3.6与第一升降螺柱3.2和中间连接体3.1之间的摩擦力，实现第一升降螺柱3.2与中间连接体3.1的相对固定。

S5，各辅助支撑装置基于自身的万向球轴承座2调节对零件的夹持方向，以自动适应零件的结构特征；

S6，依次调节各辅助支撑装置的锁紧机构5和夹持机构1，以将零件定向夹持。

进一步的，在必要情况下，还包括高度调节结构的底部高度调节，高度调节结构的底部高度调节可在以下两种情况下进行：

第一种，在将辅助支撑装置安装于工作台之前，具体包括以下步骤：

1）在第二升降螺柱3.3上的锁紧螺母3.6与中间连接体3.1存在间距的条件下，一只手固定中间连接体3.1，另一只手通过定位安装机构4旋转第二升降螺柱3.3，使第二升降螺柱3.3做轴向移动；

2）将辅助支撑装置放置于零件与工作台之间进行比对，当剩余所需调节高度在第一升降螺柱3.2的调节范围内时，则停止转动定位安装机构4；

3）旋转第二升降螺柱3.3上的锁紧螺母3.6，使锁紧螺母3.6朝靠近中间连接体3.1的方向移动，直至锁紧螺母3.6与中间连接体3.1紧密接触，基于锁紧螺母3.6与第二升降螺柱3.3和中间连接体3.1之间的摩擦力，实现第二升降螺柱3.3与中间连接体3.1的相对固定。

第二种，在将辅助支撑装置安装于工作台之后，具体包括以下步骤：

1）在第二升降螺柱3.3上的锁紧螺母3.6与中间连接体3.1存在间距的条件下，一只手固定定位安装机构4（第二升降螺柱3.3随之固定），另一只手旋转中间连接体3.1，使中间连接体3.1做轴向移动；

2）观察相应夹持机构1的位置，当相应零件支点处于该夹持机构1上时，停止转动中间连接体3.1；

3）旋转第二升降螺柱3.3上的锁紧螺母3.6，使锁紧螺母3.6朝靠近中间连接体3.1的方向移动，直至锁紧螺母3.6与中间连接体3.1紧密接触，基于锁紧螺母3.6与第二升降螺柱3.3和中间连接体3.1之间的摩擦力，实现第二升降螺柱3.3与中间连接体3.1的相对固定。

实施例5

本实施例公开了一种钳工作业的辅助支撑装置及零件支撑方法，作为本技术方案一种优选的实施方案，即实施例1中，定位安装机构4为真空定位安装机构4，包括吸盘底座4.1、真空吸盘4.2和凸轮体4.3；吸盘底座4.1的顶部设置有支撑座4.4，吸盘底座4.1的底部设置有吸盘缓冲腔室4.6；真空吸盘4.2设置于吸盘底座4.1的底部，且真空吸盘4.2顶部的轴心处设置有连接柱4.5；连接柱4.5的顶部穿过吸盘底座4.1后，与凸轮体4.3铰接，凸轮体4.3设置有吸盘手柄4.7。

基于上述辅助支撑装置的结构，钳工作业的零件支撑方法包括以下步骤：

S1，根据零件的结构，准备若干所述的辅助支撑装置；

S2，根据零件结构确定零件支点，在零件打磨的工作台上，对应零件支点布设所述辅助支撑装置，并通过定位安装机构4将辅助支撑装置安装于工作台；具体的包括以下步骤：

S21，将吸盘手柄4.7调节至远离吸盘底座4.1的极限位置，以确保将辅助支撑装置放置于工作台上后，真空吸盘4.2与工作台尽可能的紧密接触；

S22，一只手按压并固定吸盘底座4.1，使吸盘底座4.1沿真空吸盘4.2的边缘对真空吸盘4.2进行压紧，防止外部空气进入真空吸盘4.2；另一只手沿靠近吸盘底座4.1的方向按压吸盘手柄4.7，直至吸盘手柄4.7与吸盘底座4.1平行，在此过程中，凸轮体4.3随吸盘手柄4.7的移动而慢慢旋转；基于凸轮体4.3的结构特征，在凸轮体4.3旋转的过程中，连接柱4.5相对于吸盘底座4.1做上升运动，同时对真空吸盘4.2产生轴向拉力，真空吸盘4.2与工作台之间形成负压，如此一来在真空吸盘4.2、连接柱4.5和凸轮体4.3的配合牵拉作用下，吸盘底座4.1与工作台相互挤压，总体实现辅助支撑装置的定位安装；

S3，移动零件，使零件上所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的上方；

S4，调节全部或部分辅助支撑装置的高度调节机构3，使所有的零件支点处于相应辅助支撑装置的夹持机构1上；

S5，各辅助支撑装置基于自身的万向球轴承座2调节对零件的夹持方向，以自动适应零件的结构特征；

S6，依次调节各辅助支撑装置的锁紧机构5和夹持机构1，以将零件定向夹持。