CN103143597A - 一种用于对工件激光喷丸成形的预应力夹具 - Google Patents

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陈洁
姚振强
王欣晶
胡永祥
徐正松
李�昊
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Abstract

一种预应力夹具包括：框架；两个支撑滚柱；液压千斤顶，其固定到框架上并使其活塞杆基本竖直地定位于两个支撑滚柱之间的中央从而工件被压抵在液压千斤顶的活塞杆和两个支撑滚柱之间；柔性垫块，其布置在液压千斤顶的活塞杆和工件之间；液压驱动泵，其连接到液压千斤顶以驱动液压千斤顶；油压表，其连接到液压驱动泵上以显示液压驱动泵的驱动油压；以及长度测量元件，其固定到框架上并定位于两个支撑滚柱之间的中央以测量工件在液压千斤顶作用下的竖直变形量。本发明在对金属板材进行激光喷丸成型时，可以对工件施加可控并可连续变化的预压力，使工件在喷丸成型前产生可控的预应力以及弹性预变形量，能够显著提高工件喷九成型后的加工质量。

Description

一种用于对工件激光喷丸成形的预应力夹具
技术领域
本发明属于制造工装技术领域，特别是涉及一种用于对工件激光喷丸成形的预应力夹具。
背景技术
板料激光喷丸成形作为一种无模冷加工的金属成形工艺，特别适合于航空制造业的机翼整体壁板的制造。众所周知，在弹性预应力下进行板料激光喷丸，可以有效地克服自由状态下激光喷丸工件呈球形现象，激光喷丸工件的成形曲率也大幅提高，预应力激光喷丸成形显著优于自由状态下的激光喷丸成形。然而不同的激光喷丸样件需要的曲率各异，对预加载的柔性能力，也就是预应力适应工件的变化能力要求较高，因此工件的预应力施加是激光喷丸成形的关键技术之一。现有技术中常用的夹具是通过与工件成型后的形状、曲率相吻合的多组卡板，将工件夹持固定在喷丸设备的刚性框架上，然后通过螺栓使上卡板逐渐逼近下卡板，以使卡板和工件完全压紧。上述技术的一个显著缺点是不能准确连续地控制预应力与工件的弹性预变形，以致当卡板松开后工件会发生回弹，同时一套卡板仅限于加工一种工件，不具有柔性。
发明内容
本发明的目的在于克服传统预应力夹具的缺点，提供一种可以准确连续地控制预应力与工件弹性预变形量的夹具。
本发明公开了一种用于对工件激光喷九成形的预应力夹具，其包括：框架，其基本竖直地布置；两个支撑滚柱，其基本水平地并且可转动地固定到框架上，以线接触地支撑工件；液压千斤顶，其固定到框架上并使其活塞杆基本竖直地定位于两个支撑滚柱之间的中央从而工件被压抵在液压千斤顶的活塞杆和两个支撑滚柱之间；柔性垫块，其布置在液压千斤顶的活塞杆和工件之间；液压驱动泵，其连接到液压千斤顶以驱动液压千斤顶；油压表，其连接到液压驱动泵上以显示液压驱动泵的驱动油压；以及长度测量元件，其固定到框架上并定位于两个支撑滚柱之间的中央以测量工件在液压千斤顶作用下的竖直变形量。
具体地，液压驱动泵为手动液压驱动泵或电动液压驱动泵。
具体地，长度测量元件为电子游标卡尺，电子游标卡尺的主尺和副尺的其中之一固定到框架上，电子游标卡尺的主尺和副尺的另一个抵到工件上。
更具体地，电子游标卡尺的主尺和副尺的其中之一是通过压块固定到框架上。
具体地，柔性垫块由弹性聚氨酯材料制成。
本发明的有益效果是在对金属板材进行激光喷丸成型时，可以对工件施加可控的预压力，使工件在喷丸成型前产生可控的预应力以及弹性预变形量，能够显著提高工件喷丸成型后的加工质量。
附图说明
图1是本发明中用于对工件激光喷九成形的预应力夹具的结构示意图；
图2是本发明中液压千斤顶、柔性垫块以及支撑滚柱的连接示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细阐述。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。
如图1所示，其示出了根据本发明的预应力夹具的结构示意图。
具体地，该预应力夹具包括框架101、支撑滚柱102、压块103以及电子游标卡尺104等。框架101基本竖直地布置。两个支撑滚柱102基本水平地布置并可转动地安装到框架101上，其中，该支撑滚柱102的横截面呈圆筒形从而当工件300被支撑于两支撑滚柱102上时该支撑滚柱102与工件300线接触。通过拧紧压块103上的螺钉105，将电子游标卡尺104的主尺固定在框架101上，此时，由于电子游标卡尺104的副尺(游标)未被固定，故该副尺相对主尺是可活动的。为了使该工件300达到预定的弹性变形量，可以将电子游标卡尺104的副尺抵到工件300上以测得工件300的中央部位的竖直方向上的变形量，这会在下文中详述。
可以理解，根据运动的相对性原理，可选择地，该电子游标卡尺104的副尺(游标)可以被固定在框架101上同时将电子游标卡尺104的主尺抵到工件300的下表面。
该预应力夹具还包括手动液压驱动泵201、油压表202、液压千斤顶203以及柔性垫块204。液压千斤顶203的缸体固定到框架101上使得其活塞杆基本竖直地定位于两个支撑滚柱102之间的中央；作为驱动源的手动液压驱动泵201通过快速接头连接到液压千斤顶203上以向液压千斤顶203内的工作介质(如：油)提供驱动压强；柔性垫块204可以由弹性聚氨酯材料制成，其固定于液压千斤顶203的活塞杆的顶端从而在液压千斤预203的作用下抵到工件300的上表面上，油压表202连接到手动液压驱动泵201上以实时地显示手动液压驱动泵201的输出油压。可以理解，该液压驱动源还可以为电动液压驱动泵。
根据本发明的预应力夹具，其工作原理如下：
首先松开手动液压驱动泵201的阀门，使得油压回零，液压千斤顶203不产生压力。将工件300支撑在两支撑滚柱102上，然后关闭手动液压驱动泵201的阀门，压下手动液压驱动泵201以产生油压，液压千斤顶203产生压力，进而向下驱动柔性垫块204将工件300在柔性垫块204与支撑滚柱102之间压紧，使工件300受到预压力并发生弹性预变形。
采用柔性垫块204以及支撑滚柱102共同压紧工件300，可使工件300弹性预变形均匀协调。
当需要液压千斤顶203驱动柔性垫块204对工件300施加预定的预压力时，可将此预压力除以液压千斤顶203的活塞杆的横截面积，即可计算出所需油压。连续压下手动液压泵201调节油压连续增加，同时观察油压表202的示数，当示数稳定后达到所需油压时，液压千斤顶203即可提供所需预压力。
当需要工件300的弹性预变形达到预定的变形量时，可在工件300所受的预压力为一个很小的初始值时，将电子游标卡尺104的副尺与工件300接触，并将电子游标卡尺104自带的屏幕所显示的示数清零。连续压下手动液压驱动泵201调节油压连续增加，工件300在液压千斤顶203的作用下发生弹性预变形，此时电子游标卡尺104的副尺沿着主尺移动从而示数发生连续变化，待示数稳定后达到预定的弹性预变形量即可。
如图2所示，其详细地示出了液压千斤顶203、柔性垫块204以及支撑滚柱102与框架101的连接。
具体地，该液压千斤顶203的缸体由长螺钉205固定在框架101上，柔性垫块204由短螺钉206固定到液压千斤顶203的活塞杆上。支撑滚柱102两端与框架101的相应位置均开有浅盲孔，盲孔内安装有钢制滚珠106，钢制滚珠106的直径稍大于盲孔直径。上述结构使得支撑滚柱102可绕自身轴线转动，并可同时承受较大的径向支撑力而不发生松动，以保证对工件300进行夹持压紧的牢固性。
本发明中所述具体实施案例仅为本发明的较佳实施案例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于对工件激光喷丸成形的预应力夹具，其包括：
框架，其基本竖直地布置；
两个支撑滚柱，其基本水平地并且可转动地固定到所述框架上，以线接触地支撑所述工件；
液压千斤顶，其固定到所述框架上并使其活塞杆基本竖直地定位于所述两个支撑滚柱之间的中央从而所述工件被压抵在所述液压千斤顶的活塞杆和所述两个支撑滚柱之间；
柔性垫块，其布置在所述液压千斤顶的活塞杆和所述工件之间；
液压驱动泵，其连接到所述液压千斤顶以驱动所述液压千斤顶；
油压表，其连接到所述液压驱动泵上以显示所述液压驱动泵的驱动油压；以及
长度测量元件，其固定到所述框架上并定位于所述两个支撑滚柱之间的中央以测量所述工件在所述液压千斤顶作用下的竖直变形量。
2.根据权利要求1所述的预应力夹具，其特征在于，所述液压驱动泵为手动液压驱动泵或电动液压驱动泵。
3.根据权利要求1所述的预应力夹具，其特征在于，所述长度测量元件为电子游标卡尺，所述电子游标卡尺的主尺和副尺的其中之一固定到所述框架上，所述电子游标卡尺的主尺和副尺的另一个抵到所述工件上。
4.根据权利要求3所述的预应力夹具，其特征在于，所述电子游标卡尺的主尺和副尺的其中之一是通过压块固定到所述框架上。
5.根据权利要求1所述的预应力夹具，其特征在于，所述柔性垫块由弹性聚氨酯材料制成。
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