一种基于智能制造的航天薄壁圆筒类零件的自动加工设备的制作方法

1.本发明涉及工装夹具技术领域，具体是涉及一种基于智能制造的航天薄壁圆筒类零件的自动加工设备。


背景技术：

2.航空管件由于其工作环境需要，其相对于普通管件，航空管件要求的加工精度相对更高，使用的材料是比较昂贵的特殊材料。
3.但现有的航空管件工装夹具在对航空管件进行夹持时，虽已实现对工件的外壁和内部同时夹紧的技术，但对外壁进行夹紧时会阻挡工件的加工，并且在对航空管件加工完成后需要人工清理管件的表面，费时费力。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，提供一种基于智能制造的航天薄壁圆筒类零件的自动加工设备。
5.为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种基于智能制造的航天薄壁圆筒类零件的自动加工设备，包括，底座、上料传送带、置料组件、上料装置、外侧夹紧装置、移料装置以及下料传送带；所述上料传送带安装在底座上，上料传送带用以运送待加工的工件；所述置料组件设置在底座上，且置料组件处于上料传送带的后端，置料组件用以放置待加工的工件；所述上料组件设置在底座上，且置料组件处于上料装置的工作端的工作范围内，上料装置用以将搁置在置料组件上的工件转运到加工指定点；所述外侧夹紧装置设置在上料组件的上方，外侧夹紧装置的工作端用以对工件的外壁进行夹紧；所述移料装置设置在外侧夹紧装置的上方，且移料装置与外侧夹紧装置固定连接，移料装置用以带动外侧夹紧装置进行移动；所述下料传送带设置在底座上，且下料传送带处于移料装置的下方，下料传送带用以带动加工完成的工件进行转运。
6.优选的，置料组件包括有，v型放置架，v型放置架安装在底座上，且v型放置架处于上料传送带的后端，v型放置架用以搁置待加工的工件；挡料板，挡料板连接上料传送带与v型放置架，挡料板用以防止上料装置在夹紧工件时工件发生滑动无法完全夹紧的情况发生。
7.优选的，上料装置包括有，上料移动装置，上料移动装置设置在底座上，且上料移动装置的工作端可沿水平方向横向滑动，上料移动装置用以带动工件进行水平方向上进行横向滑动；
升降台，升降台安装在上料传送装置的顶端，升降台用以带动工件进行竖直方向上移动；内侧夹紧装置，内侧夹紧装置设置在升降台工作端上，且内侧夹紧装置与v型放置架上的工件同轴设置，内侧夹紧装置用以将工件的内壁进行夹紧。
8.优选的，上料移动装置包括有，第一导轨，第一导轨安装在底座上，且第一导轨处于上料传送带与下料传送带之间；第一齿条，第一齿条设有两个，两个第一齿条关于第一导轨的中央面对称的安装在第一导轨上；第一滑台，第一滑台可滑动的安装在第一导轨上，第一滑台上用以安装升降台；第一伺服电机，第一伺服电机安装在第一滑台上，第一伺服电机用以提供驱动力；第一转轴，第一转轴可转动的安装在第一滑台内，且第一转轴关于第一滑台横向放置，第一转轴的的一端与第一伺服电机的输出端固定连接；第二转轴，第二转轴可转动的安装在第一滑台内，且第二转轴关于第一滑台纵向放置；第一齿轮，第一齿轮设有一对，一对第一齿轮分别安装在第二转轴的两端，且一对第一齿轮与一对第一齿条相互啮合；第一锥齿轮，第一锥齿轮安装在第一转轴的另一端；第二锥齿轮，第二锥齿轮安装在第二转轴上，且第二锥齿轮与第一锥齿轮相互啮合。
9.优选的，内侧夹紧装置包括有，第一安装架，第一安装架固定在升降台的工作端上；第二伺服电机，第二伺服电机安装在第一安装架的后端凹槽内，第二伺服电机用以提供驱动力；第三转轴，第三转轴可转动的安装在第一安装架的前端，且第三转轴的一端与第一伺服电机的输出端固定连接；第二齿轮，第二齿轮设有一对，一对第二齿轮与第三转轴固定连接；内夹板，内夹板设有一对，一对内夹板可滑动的安装在第一安装架生，一对内夹板的工作端关于第一安装架相对设置，且内夹板的外壁圆弧的半径与工件内壁的半径相同，内夹板用以对工件的内壁进行夹紧；所述内夹板上设有一对第二齿条，一对第二齿条底部与一对第二齿轮相对于，且第二齿条与第二齿轮相适配。
10.优选的，外侧夹紧装置包括有，第二安装架，第二安装架设置在加工点的上方；第三伺服电机，第三伺服电机安装在第二安装架内，第三伺服电机用以提供驱动力；双向丝杆，双向丝杆可转动的安装在第三伺服电机内，且双向丝杆的一端与第三伺服电机的输出端固定连接；外夹板，外夹板设有一对，一对外夹板相对且可沿第二安装架进行滑动，外夹板工
作端面的圆弧的半径与工件外壁的半径相同，外夹板用以对工件的外壁进行夹紧；所述外夹板上设有螺纹孔，且螺纹孔与双向丝杆相适配；第一导向杆，第一导向杆设有若干，若干第一导向杆安装在第二安装架内，且第一导向杆穿过外夹板，第一导向杆用以对外夹板滑动时进行导向。
11.优选的，移料装置包括有，移动装置，移动装置安装在底座上，且移动装置的工作端处于第二安装架的上方，移动装置用以带动第二安装架进行横向移动；升降装置，升降装置的固定端安装在移动装置内，且升降装置的输出端与第二安装架固定连接，升降装置用以带动第二安装架进行竖直方向移动。
12.优选的，移动装置包括有，支撑架，支撑架安装在底座上；同步带滑台，同步带滑台安装在安装架的一端，同步带滑台用以提供工件横向移动驱动力；第二导轨，第二导轨安装在支撑架的另一端；第二滑台，第二滑台可滑动安装在第二导轨上；第三安装架，第三安装架底部的两端分别与同步带滑台的工作端与第二滑台固定连接。
13.优选的，升降装置包括有，液压缸，液压缸安装在第三安装架上，且液压缸的输出端与第二安装架固定连接；第二导向杆，第二导向杆设有若干，若干第二导向杆可沿竖直方向在第三安装架内进行滑动，且第二导向杆的一端与第二安装架的上表面固定连接；弹簧，弹簧的数量与第二导向杆的数量相同且一一对应，若干弹簧处于第三安装架内，若干弹簧用以抵消外侧夹紧装置对液压缸产生的压力影响。
14.优选的，所述第一滑台上安装有清洁装置，清洁装置用以对安装在第一导轨上的第一齿条进行清洁处理；所述清洁装置包括有，吸尘口，吸尘口安装在第一滑台上；集尘箱，集尘箱安装在底座上，集尘箱用以存储碎屑；软管，软管用以连接集尘箱与吸尘口。
15.本发明与现有技术相比具有的有益效果是：1.本发明通过设置的内侧夹紧装置，利用第二伺服电机带动第三转轴旋转，在第二齿轮与内夹板上的第二齿条的相互作用下，一对内夹板的工作端朝相互远离的方向滑动，如此可实现对工件的内壁进行夹紧，从而避免工件在加工时受外力产生形变，提高产品的合格率。
16.2.本发明通过设置的外侧夹紧装置，利用第三伺服电机带动双向丝杆旋转，在双向丝杆与外夹板上的内螺纹的作用下，一对外夹板开始相互靠近，直至一对外夹板将工件夹紧，如此更进一步的避免工件在加工时产生偏移。
17.3.本发明通过设置的移动装置，利用同步带滑台、第二导轨以及第二滑台的作用，带动第三安装架进行横向移动，从而带动外侧夹紧装置同步运动，如此实现外侧夹紧装置对工件的加工点进行避让。
18.4.本发明通过设置的清洁装置，通过安装在第一滑台上的吸尘口将落入在下方的碎屑全部吸入，再通过软管将吸尘口内的碎屑存储在集尘箱内，如此可实现加工设备的自动清洁，节约人力。
附图说明
19.图1为本发明的立体图一；图2为本发明的置料组件立体图；图3为本发明的上料装置立体图；图4为本发明的上料移动装置立体图；图5为本发明的图4的立体分解图；图6为本发明的内侧夹紧装置立体图；图7为本发明的图6的立体分解图；图8为本发明的外侧夹紧装置立体图；图9为本发明的图8的立体分解图；图10为本发明的移料装置立体图；图11为本发明的移动装置立体图；图12为本发明的图11的立体分解图；图13为本发明的局部立体图一；图14为本发明的图13的立体分解图；图15为本发明的清洁装置立体图。
20.图中标号为：1
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底座；2
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上料传送带；3
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置料组件；3a
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v型放置架；3b
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挡料板；4
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上料装置；4a
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上料移动装置；4a1
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第一导轨；4a11
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第一滑槽；4a2
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第一齿条；4a3
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第一滑台；4a31
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第一滑块；4a4
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第一伺服电机；4a5
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第一转轴；4a6
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第二转轴；4a7
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第一齿轮；4a8
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第一锥齿轮；4a9
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第二锥齿轮；4b
‑
升降台；4c
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内侧夹紧装置；4c1
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第一安装架；4c2
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第二伺服电机；4c3
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第三转轴；4c4
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第二齿轮；4c5
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内夹板；4c51
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第二齿条；5
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外侧夹紧装置；5a
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第二安装架；5b
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第三伺服电机；5c
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双向丝杆；5d
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外夹板；5d1
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螺纹孔；5e
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第一导向杆；6
‑
移料装置；6a
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移动装置；6a1
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支撑架；6a2
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同步带滑台；6a3
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第二导轨；6a31
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第二滑槽；6a4
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第二滑台；6a41
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第二滑块；6a5
‑
第三安装架；6b
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升降装置；6b1
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液压缸；6b2
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第二导向杆；6b3
‑
弹簧；7
‑
下料传送带；8
‑
清洁装置；8a
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吸尘口；8b
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集尘箱；8c
‑
软管。
具体实施方式
21.以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
22.为了解决航天薄壁圆筒类零件的自动加工的技术问题，如图1所示，提供以下技术方案：一种基于智能制造的航天薄壁圆筒类零件的自动加工设备，包括，底座1、上料传送带2、置料组件3、上料装置4、外侧夹紧装置5、移料装置6以及下料传送带7；所述上料传送带2安装在底座1上，上料传送带2用以运送待加工的工件；所述置料组件3设置在底座1上，且置料组件3处于上料传送带2的后端，置料组件3用以放置待加工的工件；所述上料组件设置在底座1上，且置料组件3处于上料装置4的工作端的工作范围内，上料装置4用以将搁置在置料组件3上的工件转运到加工指定点；所述外侧夹紧装置5设置在上料组件的上方，外侧夹紧装置5的工作端用以对工件的外壁进行夹紧；所述移料装置6设置在外侧夹紧装置5的上方，且移料装置6与外侧夹紧装置5固定连接，移料装置6用以带动外侧夹紧装置5进行移动；所述下料传送带7设置在底座1上，且下料传送带7处于移料装置6的下方，下料传送带7用以带动加工完成的工件进行转运。
23.具体的，工件的加工技术为现有技术，在此不做过多的解释。在对工件进行自动加工时，上料传送带2带动待加工的工件传送到置料组件3上，置料组件3将工件的轴心进行定位，当置料组件3检测到工件落入后，上料传送带2停止转运。在置料组件3对工件进行轴心定位后，上料装置4开始启动，上料装置4的工作端将置料组件3上的工件转运到加工指定点。当工件到达加工指定点后，外侧夹紧装置5开始启动，外侧夹紧装置5的工作端将工件的外壁进行夹紧，以此防止工件在加工时产生抖动造成加工的精确度降低。当外侧夹紧装置5将工件夹紧后，加工装置对工件进行加工时，为了避免外侧夹紧装置5对工件的加工点产生影响，外侧夹紧装置5松开工件，随后与外侧夹紧装置5固定连接的移料装置6带动外侧夹紧装置5移动，当外侧夹紧装置5到达指定点后，外侧夹紧装置5再次将工件夹紧，使工件上的加工点完全漏出。当工件加工完成后，上料装置4松开工件并进行复位，同时移料装置6带动外侧夹紧装置5进行移动，当移料装置6带动工件转运到下料传送带7的上方，外侧夹紧装置5将松开工件，使工件落入下料传送带7的上方，下料传送带7将加工完成的工件转运到下一工序中。
24.进一步的：在上料装置4带动工件转运到加工点前，需对工件的轴心进行定位，以此能使上料装置4精准的将工件夹持，为了解决这一技术问题，如图2所示，提供以下技术方案：置料组件3包括有，v型放置架，v型放置架3a安装在底座1上，且v型放置架3a处于上料传送带2的后端，v型放置架3a用以搁置待加工的工件；挡料板3b，挡料板3b连接上料传送带2与v型放置架3a，挡料板3b用以防止上料装置4在夹紧工件时工件发生滑动无法完全夹紧的情况发生。
25.具体的，当上料传送带2将工件转运到v型放置架3a上后，工件将会被v型放置架3a两侧的表面进行限定，因v型放置架3a上的两侧面的角度为固定角度，工件的轴线将会被固定在对应的高度上，在上料装置4对工件进行夹持时，挡料板3b将会阻挡工件从v型放置架
3a上滑落。
26.进一步的：为了解决置料组件3上的工件被转运到加工点的技术问题，如图3所示，提供以下技术方案：上料装置4包括有，上料移动装置6a4a，上料移动装置6a4a设置在底座1上，且上料移动装置6a4a的工作端可沿水平方向横向滑动，上料移动装置6a4a用以带动工件进行水平方向上进行横向滑动；升降台4b，升降台4b安装在上料传送装置的顶端，升降台4b用以带动工件进行竖直方向上移动；内侧夹紧装置4c，内侧夹紧装置4c设置在升降台4b工作端上，且内侧夹紧装置4c与v型放置架3a上的工件同轴设置，内侧夹紧装置4c用以将工件的内壁进行夹紧。
27.具体的，当v型放置架3a检测到工件落入后，上料移动装置6a4a开始启动，上料移动装置6a4a带动设置在上方的内侧夹紧装置4c靠近v型放置架3a，直至内侧夹紧装置4c的工作端完全插入工件内，随后上料移动装置6a4a停止运转，当内侧夹紧装置4c的工作端进入工件内后，内侧夹紧装置4c的工作端开始启动，直至将工件的内壁完全夹紧。当工件内壁被夹紧后，上料移动装置6a4a将带动工件转运到加工点的下方，随后升降台4b将启动，直至工件转运到指定地点。当工件加工完成后，内侧夹紧装置4c将松开工件的内壁，随后上料移动装置6a4a开始继续向后移动，当内侧夹紧装置4c完全离开工件后，升降台4b开始下降，且上料移动装置6a4a开始复位。
28.进一步的：为了解决工件横向移动的技术问题，如图4、图5所示，提供以下技术方案：上料移动装置6a4a包括有，第一导轨4a1，第一导轨4a1安装在底座1上，且第一导轨4a1处于上料传送带2与下料传送带7之间；第一齿条4a2，第一齿条4a2设有两个，两个第一齿条4a2关于第一导轨4a1的中央面对称的安装在第一导轨4a1上；第一滑台4a3，第一滑台4a3可滑动的安装在第一导轨4a1上，第一滑台4a3上用以安装升降台4b；第一伺服电机4a4，第一伺服电机4a4安装在第一滑台4a3上，第一伺服电机4a4用以提供驱动力；第一转轴4a5，第一转轴4a5可转动的安装在第一滑台4a3内，且第一转轴4a5关于第一滑台4a3横向放置，第一转轴4a5的的一端与第一伺服电机4a4的输出端固定连接；第二转轴4a6，第二转轴4a6可转动的安装在第一滑台4a3内，且第二转轴4a6关于第一滑台4a3纵向放置；第一齿轮4a7，第一齿轮4a7设有一对，一对第一齿轮4a7分别安装在第二转轴4a6的两端，且一对第一齿轮4a7与一对第一齿条4a2相互啮合；第一锥齿轮4a8，第一锥齿轮4a8安装在第一转轴4a5的另一端；第二锥齿轮4a9，第二锥齿轮4a9安装在第二转轴4a6上，且第二锥齿轮4a9与第一
锥齿轮4a8相互啮合。
29.具体的，所述第一导轨4a1上开设有一对第一滑槽4a11，且第一滑台4a3底部设有一对第一滑块4a31，一对第一滑槽4a11与一对第一滑块4a31相适配，以此保证第一滑台4a3仅能在第一导轨4a1上进行水平方向上的横向移动。当对工件进行上料转运时，启动第一伺服电机4a4，第一伺服电机4a4带动第一转轴4a5旋转，从而带动固定在第一转轴4a5上的第一锥齿轮4a8旋转，在第一锥齿轮4a8与第二锥齿轮4a9相互啮合的作用下，第二转轴4a6开始旋转，从而带动安装在第二转轴4a6两端的第一齿轮4a7旋转，通过第一导轨4a1上方安装的一对第一齿条4a2的作用下，第一滑台4a3开始进行横向移动。
30.进一步的：因所加工的工件为薄壁圆筒型零件，在对工件加工时，外部机械施加的作用力很容易造成工件发生形变，为了解决这一的技术问题，如图6、图7所示，提供以下技术方案：内侧夹紧装置4c包括有，第一安装架4c1，第一安装架4c1固定在升降台4b的工作端上；第二伺服电机4c2，第二伺服电机4c2安装在第一安装架4c1的后端凹槽内，第二伺服电机4c2用以提供驱动力；第三转轴4c3，第三转轴4c3可转动的安装在第一安装架4c1的前端，且第三转轴4c3的一端与第一伺服电机4a4的输出端固定连接；第二齿轮4c4，第二齿轮4c4设有一对，一对第二齿轮4c4与第三转轴4c3固定连接；内夹板4c5，内夹板4c5设有一对，一对内夹板4c5可滑动的安装在第一安装架4c1生，一对内夹板4c5的工作端关于第一安装架4c1相对设置，且内夹板4c5的外壁圆弧的半径与工件内壁的半径相同，内夹板4c5用以对工件的内壁进行夹紧；所述内夹板4c5上设有一对第二齿条4c51，一对第二齿条4c51底部与一对第二齿轮4c4相对于，且第二齿条4c51与第二齿轮4c4相适配。
31.具体的，当对工件的内壁进行夹紧或松开时，第二伺服电机4c2启动，第二伺服电机4c2带动第三转轴4c3旋转，在第二齿轮4c4与内夹板4c5上的第二齿条4c51的相互作用下，一对内夹板4c5的工作端朝相互远离或靠近的滑动，以此实现对工件的内壁进行夹紧或松开。
32.进一步的：工件在加工时会发生一定程度的震动，因此工件的相对位置将会发生偏移，从而导致工件的合格率发生下降，为了解决这一技术问题，如图8、图9所示，提供以下技术方案：外侧夹紧装置5包括有，第二安装架5a，第二安装架5a设置在加工点的上方；第三伺服电机5b，第三伺服电机5b安装在第二安装架5a内，第三伺服电机5b用以提供驱动力；双向丝杆5c，双向丝杆5c可转动的安装在第三伺服电机5b内，且双向丝杆5c的一端与第三伺服电机5b的输出端固定连接；外夹板5d，外夹板5d设有一对，一对外夹板5d相对且可沿第二安装架5a进行滑动，外夹板5d工作端面的圆弧的半径与工件外壁的半径相同，外夹板5d用以对工件的外壁进行夹紧；所述外夹板5d上设有螺纹孔5d1，且螺纹孔5d1与双向丝杆5c相适配；
第一导向杆5e，第一导向杆5e设有若干，若干第一导向杆5e安装在第二安装架5a内，且第一导向杆5e穿过外夹板5d，第一导向杆5e用以对外夹板5d滑动时进行导向。
33.具体的，当上料装置4将工件转运到加工点后，第三伺服电机5b开始启动，第三伺服电机5b带动双向丝杆5c旋转，在双向丝杆5c与外夹板5d上的内螺纹的作用下，一对外夹板5d开始相互靠近，直至一对外夹板5d将工件夹紧。
34.进一步的：为了解决工件在加工时的移动的技术问题，如图10所示，提供以下技术方案：移料装置6包括有，移动装置6a，移动装置6a安装在底座1上，且移动装置6a的工作端处于第二安装架5a的上方，移动装置6a用以带动第二安装架5a进行横向移动；升降装置6b，升降装置6b的固定端设置在移动装置6a内，且升降装置6b的输出端与第二安装架5a固定连接，升降装置6b用以带动第二安装架5a进行竖直方向移动。
35.具体的，当对工件进行加工时，外夹板5d会挡住工件的部分加工点，对该部分的加工点进行加工时，外夹板5d松开工件，随后移动装置6a将会带动外夹板5d进行横向移动，使工件的加工点漏出，在工件加工点漏出后，外夹板5d重新将工件夹紧。当工件加工完成后，移动装置6a带动外夹板5d夹紧的工件移动到下料传送带7的上方，当工件处于下料传动带上方后，升降装置6b带动工件下降，当工件下降到指定地点后，外夹板5d松开加工完成的工件，由下料传送带7将工件转运到下一工序中。
36.进一步的：为了解决工件在加工时横向移动的技术问题，如图11、图12所示，提供以下技术方案：移动装置6a包括有，支撑架6a1，支撑架6a1安装在底座1上；同步带滑台6a2，同步带滑台6a2安装在安装架的一端，同步带滑台6a2用以提供工件横向移动驱动力；第二导轨6a3，第二导轨6a3安装在支撑架6a1的另一端；第二滑台6a4，第二滑台6a4可滑动安装在第二导轨6a3上；第三安装架6a5，第三安装架6a5底部的两端分别与同步带滑台6a2的工作端与第二滑台6a4固定连接。
37.具体的，所述第二导轨6a3上开设有第二滑槽6a31，且第二滑台6a4的底部设有第二滑块6a41，第二滑槽6a31与第二滑块6a41相适配，以此实现第二滑台6a4在横向滑动时不会产生偏移；当工件需进行横向滑动时，同步带滑台6a2启动，同步带滑台6a2带动第三安装架6a5移动，在第二导轨6a3与第二滑台6a4的作用下，第三安装架6a5不会产生偏移，如此可实现工件的横向移动。
38.进一步的：为了解决加工完成的工件在竖直方向移动的技术问题，如图13、图14所示，提供以下技术方案：升降装置6b包括有，液压缸6b1，液压缸6b1安装在第三安装架6a5上，且液压缸6b1的输出端与第二安
装架5a固定连接；第二导向杆6b2，第二导向杆6b2设有若干，若干第二导向杆6b2可沿竖直方向在第三安装架6a5内进行滑动，且第二导向杆6b2的一端与第二安装架5a的上表面固定连接；弹簧6b3，弹簧6b3的数量与第二导向杆6b2的数量相同且一一对应，若干弹簧6b3处于第三安装架6a5内，若干弹簧6b3用以抵消外侧夹紧装置5对液压缸6b1产生的压力影响。
39.具体的，当移动装置6a带动工件到达下料传送带7正上方时，液压缸6b1开始启动，在导向杆和弹簧6b3的作用下，第二安装架5a开始下降，从而带动外夹板5d夹紧的工件进行升降运动。
40.进一步的：工件在加工时会产生碎屑，碎屑落入到下方的第一齿条4a2上，从而影响上料移动装置6a4a无法进行横向移动，为了解决这一技术问题，如图15所示，提供以下技术方案：所述第一滑台4a3上安装有清洁装置8，清洁装置8用以对安装在第一导轨4a1上的第一齿条4a2进行清洁处理；所述清洁装置8包括有，吸尘口8a，吸尘口8a安装在第一滑台4a3上；集尘箱8b，集尘箱8b安装在底座1上，集尘箱8b用以存储碎屑；软管8c，软管8c用以连接集尘箱8b与吸尘口8a。
41.具体的，在第一滑台4a3进行移动时，吸尘口8a将落入在下方的碎屑全部吸入，再通过软管8c将吸尘口8a内的碎屑存储在集尘箱8b内。
42.以上描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。