技术特征：
1.一种薄壁曲面构件车削加工装夹系统，其特征在于，该薄壁曲面构件车削加工装夹系统包括气压回路、真空吸附夹具和电磁控制回路三部分；气压回路包括主回路和五个分回路，主回路包含通过气动软管顺次连接的真空泵(1)、可调节流阀(2)以及压力表(5)，以及真空泵(1)和可调节流阀(2)之间并联着依次连接的卸荷阀(3)和消声器(4)；五个分回路为第一分回路、第二分回路、第三分回路、第四分回路和第五分回路，分别由第一电磁换向阀(6)、第二电磁换向阀(9)、第三电磁换向阀(7)、第四电磁换向阀(10)和第五电磁换向阀(8)控制，五个分回路彼此独立，通过卡套接头与主回路相连接；真空吸附夹具(11)表面设有三个真空环槽带，从外到内依次为第一真空环槽带(113)、第三真空环槽带(115)和第二真空环槽带(114)；真空吸附夹具(11)内部设有第一竖直气道(117)、第二竖直气道(118)、第三竖直气道(119)以及第一水平气道(120)、第二水平气道(121)、第三水平气道(122)；其中，第二竖直气道(118)轴线与真空吸附夹具(11)回转轴重合，第一竖直气道(117)与第三竖直气道(119)分别位于第二竖直气道(118)两侧；第二水平气道轴线(121)与真空吸附夹具(11)回转轴相交且位置垂直，第一水平气道(120)与第三水平气道(122)分别位于第二水平气道(121)两侧；各竖直气道轴线与对应的水平气道轴线相交且位置垂直；水平气道两端均采用堵头密封，并且分别与对应的真空环槽带以及竖直气道相导通，进而在吸附夹具内部构成三条密封的真空通道；第一竖直气道(117)与第五分回路连通，第二竖直气道(118)分别与第一分回路、第三分回路连通，第三竖直气道(119)分别与第二分回路、第四分回路连通；真空吸附夹具(11)上表面设有辅助支撑(124)与安装孔(116)，侧面周向均布配平螺孔(123)，其中辅助支撑(124)上表面粘有橡胶密封圈(13)。2.根据权利要求1所述薄壁曲面构件车削加工装夹系统，其特征在于，所述电磁换向阀均为常闭式两位两通阀。3.根据权利要求1所述薄壁曲面构件车削加工装夹系统，其特征在于，所述卡套接头材料为不锈钢。4.根据权利要求1所述薄壁曲面构件车削加工装夹系统，其特征在于，所述竖直气道尾部设有管螺纹，通过气动旋转接头与各分回路相连接。5.根据权利要求1所述薄壁曲面构件车削加工装夹系统，其特征在于，所述第一分回路和第三分回路通过三通卡套接头连接在一起。6.根据权利要求1所述用于薄壁曲面构件车削加工的真空吸附装夹系统，其特征在于，所述第二分回路和第四分回路通过三通卡套接头连接在一起。7.一种用于薄壁曲面车削加工的适应性装夹方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、真空吸附装夹系统动作分析；将薄壁曲面构件(12)置于真空吸附夹具(11)上表面，将真空吸附系统的真空负压调整至0.02mpa～0.03mpa，在当前真空度条件下调整薄壁曲面构件(12)跳动，随后增大系统真空负压至0.04mpa～0.05mpa，进而将薄壁曲面构件(12)固定在真空吸附夹具(11)上；此时辅助支撑(124)上的橡胶密封圈(13)与薄壁曲面构件(12)内表面接触，将薄壁曲面构件(12)内表面与真空吸附夹具(11)上表面构成的密封空间分隔为两个互不导通的真空密封腔，其中远离法兰的为第一真空腔(111)，靠近法兰的为第二真空腔(112)；定义第一真空腔吸附为装夹模式1，第二真空腔吸附为装夹模式2，法兰端面吸附为装夹模式3；
在半精加工阶段，选定装夹模式1与装夹模式2作为薄壁曲面构件(12)当前工艺阶段的装夹方案；当刀具切削第二真空腔112对应的曲面外轮廓时，装夹模式1启动，吸附第一真空腔(111)完成薄壁曲面构件(12)的定位与夹紧；同样地，当刀具切削第一真空腔(111)对应的曲面外轮廓时，装夹模式2启动，吸附第二真空腔(112)完成薄壁曲面构件(12)的定位与夹紧；依据薄壁曲面构件(12)的几何结构以及切削参数计算上述两种情况刀具切削的持续时间分别为t1和t2；在精密加工阶段，选定装夹模式3作为薄壁曲面构件(12)当前工艺阶段的装夹方案；此时，待去除的余量材料较少，装夹卸载后不平衡应力释放诱发的加工变形对曲面构件的成形精度影响较小，因此采用法兰吸附装夹的方法减小薄壁曲面构件(12)的真空吸附装夹变形；加工完成后，打开卸荷阀(3)，空气沿消声器(4)进入，经可调节流阀(2)最终充满整个真空吸附夹具(11)，随后取下薄壁曲面构件(12)，关闭真空系统；步骤二、真空吸附装夹系统的电磁控制回路设计；真空吸附装夹系统的电磁控制回路由并联在24v直流电源中的8条支路组成；其中第一支路由常闭触点c2、电磁线圈y1和指示灯l1串联组成；第二支路由常闭触点c4和延时闭合线圈d1串联组成；第三支路由常闭触点c3与延时闭合线圈d2串联组成；第四支路由常开触点c1、常闭触点c4、电磁线圈y2、指示灯l2和延时闭合线圈d3组成，其中常开触点c1、常闭触点c4、电磁线圈y2和指示灯l2为串联关系，指示灯l2和延时闭合线圈d3为并联关系；第五支路由常开触点c3、常闭触点c4和延时闭合线圈d4串联组成；第六支路由电磁线圈y3和指示灯l3串联组成；第七支路由电磁线圈y4和指示灯l4串联组成；第八支路由电磁线圈y5和指示灯l5串联组成；根据各支路的控制功能，并联的第一、第二、第三、第四和第五支路组成第一子控制回路，第六和第七支路组成第二子控制回路，第八支路组成第三子控制回路；电磁转换开关s3控制第一子控制回路和第二子控制回路的通断，电磁转换开关s3的默认状态为第二子控制回路接通，第一子控制回路断开，按动电磁转换开关s3，上述两个子控制回路的通断状态即发生转换；电磁转换开关s2控制第一、第二子控制回路与第三子控制回路的通断，电磁转换开关s2的默认状态为第三子控制回路断开，第一和第二子控制回路接通，按动电磁转换开关s2，第一和第二子控制回路断开，第三子控制回路接通；常开按键开关s1控制所有支路的通断；针对薄壁曲面构件(12)的调心过程，首先将真空吸附系统的真空负压调整至0.02mpa～0.03mpa，按下常开按键开关s1,电磁线圈y3与电磁线圈y4同时接通，对应的指示灯l3与指示灯l4一并点亮；此时第三电磁换向阀(7)和第四电磁换向阀(10)均由常闭状态切换为工作状态，对应控制的第三分回路和第四分回路同时与气压主回路连通；第一真空腔(111)内的空气经第二真空环槽带(114)、第二水平气道(121)以及第二竖直气道(118)逐渐抽出，真空腔内的真空度逐渐增大直至预设值；同样地，第二真空腔(112)内的空气经第三真空环槽带(115)、第三水平气道(122)以及第三竖直气道(119)逐渐抽出，以确保腔内真空度满足要求，此时薄壁曲面构件(12)压紧在夹具上表面但仍能在外力作用下移动；在此基础上，在配平螺孔(123)内安装配平螺钉，调整机床动平衡，并完成薄壁曲面构件(12)的调心操作；随后调高真空吸附系统的真空负压至0.04mpa～0.05mpa，进而将薄壁曲面构件(12)固定在真空吸附夹具(11)上；在半精加工阶段，按动电磁转换开关s3，电磁线圈y1接通，指示灯l1点亮；此时第一电
磁换向阀(6)由常闭状态切换为工作状态，主回路与第一分回路连通；第一真空腔(111)内的空气经第二真空环槽带(114)、第二水平气道(121)以及第二竖直气道(118)逐渐抽出，第一真空腔(111)内的真空度快速增大并最终维持在预设值；持续动作t1时间后，延时闭合线圈d1接通，关联的常开触点c1闭合，电磁线圈y2接通，指示灯l2点亮，延时闭合线圈d2和d3同时开始计时；此时第二电磁换向阀(9)由常闭状态切换为工作状态，主回路与第二分回路接通，第二真空腔内(112)的空气经第三真空环槽带(115)、第三水平气道(122)以及第三竖直气道(119)逐渐抽出，在切削刀具到达第一真空腔(111)对应的曲面构件外轮廓前，将第二真空腔(112)的真空度调整至预设值；第一分回路和第二分回路同时动作，持续时间t2-t1后，延时闭合线圈d2接通，关联的常闭触点c2断开，电磁线圈y1断电，指示灯l1熄灭，第一电磁换向阀(6)在弹簧作用下复位，恢复常闭状态，此时第二分回路唯一连通；随后，持续动作t3时间后，延时闭合线圈d3接通，关联的常开触点c3接通，延时闭合线圈d4开始计时，关联的常闭触点c3断开，延时闭合线圈d2断开，关联的常闭触点c2接通，电磁线圈y1接通，此时第一电磁换向阀(6)由常闭状态切换为工作状态，调整第一真空腔(111)真空度至预定值；第一分回路和第二分回路共同动作t4时间后，延时闭合线圈d4接通，关联的常闭触点c4断开，延时闭合线圈c1断开，关联的常开触点c1断开，电磁线圈y2断电，指示灯l2熄灭，第二电磁换向阀(9)在弹簧作用下复位，恢复常闭状态，此时第一分回路唯一连通；同时，延时闭合线圈d4关联的常闭触点c4断开，延时闭合线圈d4断开，至此完成半精加工阶段一个切削周期内的所有动作控制；延时闭合线圈d1重新开始计时，重复上述动作过程直至完成下一个切削周期的真空装夹系统动作控制；在精密加工阶段，按动电磁转换开关s2，电磁线圈y5接通，指示灯l5点亮，此时第五电磁换向阀(8)由常闭状态切换为工作状态，主回路与第五分回路连通；第一真空环槽带(113)内的空气经第一水平气道(120)和第一竖直气道(117)抽出，薄壁曲面构件(12)的法兰上表面受到真空压力作用，将曲面构件固定在真空吸附夹具(11)上；随后按照预设的切削参数，完成精密加工阶段曲面构件的材料去除过程。8.根据权利要求7所述的薄壁曲面构件适应性装夹方法，其特征在于，切削时间t1与延时闭合线圈d2的定时时间t2相等。9.根据权利要求7所述的薄壁曲面构件适应性装夹方法，其特征在于，切削时间t2等于延时闭合线圈d3的定时时间t3和延时闭合线圈d4的定时时间t4之和。
技术总结
本发明公开了一种薄壁曲面构件车削加工装夹系统及适应性装夹方法，该装夹系统包括气压回路、真空吸附夹具和电磁控制回路三部分；曲面构件定位夹紧于真空吸附夹具上表面，夹具辅助支撑上的橡胶密封圈与曲面内廓形接触，将构件内的密闭空间分隔为法兰端面、第一真空腔和第二真空腔三个独立的吸附力作用区域；夹具内部设置三条独立的真空通道，采用气动软管将真空通道与各分回路连通，利用电磁换向阀控制上述回路的通断；该真空吸附装夹系统具有多种装夹模式，可根据曲面构件的工艺阶段适应性调整，在半精加工阶段减小构件装夹卸载后的应力变形，在精密加工阶段控制构件的真空吸附装夹变形，满足了薄壁曲面构件不同车削阶段的差异化装夹需求。化装夹需求。化装夹需求。
技术研发人员：孙玉文 闫舒洋 齐书韬
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2022.12.13
技术公布日：2023/3/28