一種用于曲面支承的柔性支承單元

沈 健 楊春鵬 袁 華

（合肥工業大學，安徽合肥 230002）

在航空制造、汽車車身部件制造和測量領域，常常需要對不規則表面提供高精度的支承，德國KOSTYRKA公司的柔性支承單元可以提供良好的解決方案（圖1）。

1 柔性支承單元的工作原理

圖2是采用雙作用油缸驅動的柔性支承單元的結構圖。油缸活塞5被液壓油驅動可以往復移動。當油缸活塞5向左移動（伸出）時，通過彈簧4推動支承桿1伸出，彈簧推力一般為60～110 N;當油缸活塞5向右移動（退回）時，通過螺釘3將支承桿1拉回。當支承桿1在伸出過程中接觸到需要支承的工件時，由于彈簧推力不大，支承桿會停住，此時鎖緊裝置2通入液壓油，鎖緊裝置2內孔收縮，從四周均勻抱住支承桿1，使支承桿牢固定位，柔性支承單元進入工作狀態。

圖2中鎖緊裝置2是柔性支承單元的核心部件，要有穩定、強大的夾持力和很好的重復夾持精度，圖3是鎖緊裝置的工作原理圖。壓力油從進油孔3進入塑料套5和外殼構成的油腔，油壓作用在塑料套上，使塑料套產生徑向變形而收縮，進而將塑料套承受的油壓傳遞給金屬彈性套6，使金屬彈性套收縮而抱緊被夾件1（軸）。由于金屬彈性套6是徑向均勻收縮，可以實現很高的重復夾持精度。排氣孔4用來排出塑料套5和外殼構成的油腔中的空氣，油腔的密封通過密封圈2實現。

2 柔性支承單元的驅動

在圖2中驅動支承桿1可以采用液壓或者氣動的驅動方式，圖中的油缸是雙作用缸。

圖4是采用單作用油缸的柔性支承單元，油缸供油時，活塞6推動伸出彈簧4，彈簧4推動支承桿1伸出，退回彈簧5同時被壓縮;油缸卸載時，被壓縮的退回彈簧5提供彈簧力，使活塞6退回，活塞通過螺釘3將支承桿1拉回。

圖5是彈性外伸式柔性支承單元，通過彈簧5提供的彈簧力使支承桿4處于伸出狀態，需要被支承的工件將支承桿壓到工作位置，鎖緊油口6通入壓力油，鎖緊裝置工作，抱住支承桿，柔性支承單元進入工作狀態。調節螺釘3可以調整彈簧5的彈簧力大小，透氣防塵螺釘8使支承桿下部與大氣相通，不會形成封閉空間而產生阻礙支承桿運動的阻力。

圖6是采用電動機+滾珠絲杠驅動的柔性支承單元，通過電機帶動滾珠絲杠驅動支承桿上下移動，支承桿運動的重復定位精度可達幾個μm。圖中兩個柔性支承單元是串聯安裝的。

3 柔性支承單元的安裝應用

圖7是柔性支承單元標準系列產品，圖中產品1通過端面法蘭連接，通入壓力油就可以使用;產品2是柔性支承單元芯，可以裝入用戶自制的孔中使用，柔性支承單元芯和孔的配合為H7/g6。

柔性支承單元可以單個使用，也可以多個聯合使用。多個柔性支承單元聯合使用時，可以用帶端面法蘭的單個標準系列產品組合，也可以自制多孔的殼體，裝入多個柔性支承單元芯構成組合。圖8是采用多孔殼體、垂直放置、串聯連接的組合柔性支承。支承桿采用單作用氣缸驅動。

圖9是組合柔性支承的一個應用實例，用于支承大型、薄壁的曲面工件，并可以靈活地調整各個柔性支承的伸出長度，以適應不同外形尺寸的工件。

4 結語

單個柔性支承單元通過支承桿長度的變化為復雜形狀的零件提供一個支承點，多個柔性支承單元共同使用就構成對復雜形狀零件的可靠支承。鎖緊裝置是柔性支承單元可靠工作的關鍵，德國KOSTYRKA公司的柔性支承單元的液壓鎖緊裝置定位精度高，鎖緊力大，工作穩定、可靠。希望通過本文的介紹，可以使更多的中國同行了解和應用這種先進技術。