CN106002374B - 基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具减振方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具及减振的方法。目前传统加工整体叶轮夹具中，大多采用固定式配套夹具，减振效果不理想。本发明组成包括：底座，其特征是：所述的底座有中心孔（18），所述的中心孔套有磁铁（4），所述的磁铁缠绕有线圈（5），所述的底座底层铺有下垫片（15），所述的下垫片上面放置有磁流变液腔体（12），所述的磁流变液腔体上面铺有上垫片（11），所述的上垫片安装有顶板（6），所述的顶板上面安装着整体叶轮（1）。本发明结构优良、实用性强，用于一种基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具。

Description

基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具减振方法

技术领域：

本发明涉及用于机械加工减振的技术领域，具体地，本发明涉及一种基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具及减振方法。

背景技术：

整体叶轮作为透平机械的核心部件，己经被广泛地应用于航空、航天及其他工业领域，整体叶轮是一类具有代表性且造型比较规范的、典型的通道类复杂零件，其形状特征明显，工作型面的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科,因此曲面加工手段，加工精度和加工表面质量对其性能都有很大的影响。

目前传统加工整体叶轮的工装夹具中，大多采用固定式配套工装夹具，减振效果不是很明显，甚至没有减振装置。整体叶轮作为机械加工的关键部件，对其加工要求特别高，而叶轮的加工振动问题一直是航空工业制造技术中迫切需要解决的难题，叶轮叶片薄壁，加工流道狭窄，刀具切入切出困难，容易发生颤振，严重影响表面质量，产生振纹，影响着相应重要领域的使用，从而影响经济效益，所以叶轮加工减振问题就十分重要，而叶轮的五轴加工工艺非常复杂，且对工装夹具的要求很高。

目前针对整体叶轮加工设计的减振夹具大多仅仅局限于单片叶轮的加工减振，所以每加工完一片叶轮需要重新定位安装减振夹具，效率低下，成本相对高昂。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具及减振的方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具，其组成包括：底座，所述的底座有中心孔，所述的中心孔套有磁铁，所述的磁铁缠绕有线圈，所述的底座底层铺有下垫片，所述的下垫片上面放置有磁流变液腔体，所述的磁流变液腔体上面铺有上垫片，所述的上垫片安装有顶板，所述的顶板上面安装着整体叶轮。

所述的磁流变液腔体内部安装有4个吊环，所述的吊环固定环形实心磁铁，所述的环形实心磁铁缠绕有线圈，所述的磁流变液腔体内充满有磁流变液体。

所述的磁流变液腔体由底板上的半十字固定体固定，所述的半十字固定体共计4对,环绕中心孔均匀布置，所述的顶板与底座通过普通螺纹连接，所述的顶板带有2个盲孔，所述的底座带有4个孔，所述的整体叶轮通过螺栓与所述的基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具连接。

一种基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具减振方法，该方法包括如下步骤：首先将缠绕有线圈的磁铁套到底座的中心孔上，然后将下垫片铺在底座上，必须保证下垫片铺在每对半十字固体之间，铺好下垫片后将磁流变液腔体安装到每对半十字固体之间，使其固定住，在磁流变液腔体上面铺好上垫片，之后将顶板通过螺纹结构安装到底座上。再将待加工整体叶轮放在顶板上面，通过螺栓将待加工整体叶轮安装到基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具上。

所述的环形实心磁铁贯穿整个磁流变液腔体，环形实心磁铁缠绕的线圈通电可变电流以及套在底座中心孔磁铁上缠绕的线圈通电可变电流产生可变磁场，磁流变液腔体内的磁流变液体与可变磁场发生作用，产生强大的阻尼力，以此吸收待加工整体叶轮加工时产生的振动动能，使振动达到最小化，提高叶轮加工表面质量。

有益效果：

1 .本发明是一种基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具，主要针对整体叶轮加工时产生的振动，由磁流变液腔体内的磁流变液体与可变电流产生的可变磁场发生作用，产生强大的阻尼力，来吸收振动能量，减小振动，提高整体叶轮的表面加工质量。

本发明的磁流变液体既与套在底座中心孔磁铁缠绕的线圈通电可变电流发生作用，又与环形实心磁铁缠绕的线圈通电可变电流发生作用，环形实心磁铁缠绕的线圈通电可变电流产生的磁场呈放射状与环绕在周围的磁流变液体发生作用，套在底座中心孔磁铁缠绕的线圈通电可变电流产生的磁场与磁流变液体垂直发生作用，这种交互的磁场磁感线可以充分与磁流变液体发生作用，产生强烈的阻尼力。

本发明布置的双磁铁结构可以产生恒定的磁感线，以此保证磁流变液体处在磁性环境下，保持磁性。

本发明的套在底座中心孔磁铁缠绕的线圈以及环形实心磁铁缠绕的线圈通电电流都可以控制改变，以此控制产生的阻尼力大小，所以可以根据产生的振动幅度调节可变电流，以此使本基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具的减振效果最好。

本发明的上下垫片可以很好地保护磁流变液体腔体，当压力过紧时，可以缓冲吸收能量，免受破坏。

本发明的半十字固定体共计4对,环绕中心孔均匀布置，可以将磁流变腔体牢牢固定住，防止发生左右移动。

本发明的底座设计既可以很好地保护基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具的内部减振结构，又可以支撑待加工整体叶轮，通过螺栓将待加工整体叶轮卡紧到基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具上。

本发明的磁流变液腔体结构，在考虑整体底座的结构下采用矩形口，环绕底座的中心口布置，可以最大量的盛装磁流变液体。

本发明的套在底座中心孔磁铁采用槽状结构，可以保证缠紧的线圈不发生脱落，其次可以半包围磁流变液腔体，最大限度地将磁力作用到磁流变液腔体上。

本发明的顶板可以通过螺纹连接预紧基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具的内部结构，使其不发生上下窜动。

本发明顶板的2个盲孔，用来方便安装，预紧顶板以及需要时取下顶板。

本发明底座上的4个孔，用来固定底座到五轴铣削加工机床上。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是附图1的A-A剖视图。

附图3是附图1中的俯视图。

附图4是附图2中的磁极4结构示意图。

附图5是附图2中的磁极14结构示意图。

附图6是附图2中的顶板结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具，其组成包括：底座2，所述的底座有中心孔18，所述的中心孔套有磁铁4，所述的磁铁缠绕有线圈5，所述的底座底层铺有下垫片15，所述的下垫片上面放置有磁流变液腔体12，所述的磁流变液腔体上面铺有上垫片11，所述的上垫片安装有顶板6，所述的顶板上面安装着整体叶轮1。

实施例2：

根据实施例1所述的基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具，所述的磁流变液腔体内部安装有4个吊环7，所述的吊环固定环形实心磁铁14，所述的环形实心磁铁缠绕有线圈13，所述的磁流变液腔体内充满有磁流变液体8。

实施例3：

根据实施例1所述的基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具，所述的磁流变液腔体由底板上的半十字固定体固定9，所述的半十字固定体共计4对,环绕中心孔均匀布置，所述的顶板与底座通过普通螺纹17连接，所述的顶板带有2个盲孔16，所述的底座带有4个孔10，所述的整体叶轮通过螺栓3与所述的整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具连接。

实施例4：

一种利用实施例1-3所述的基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具减振的方法，该方法包括如下步骤：首先将缠绕有线圈的磁铁套到底座的中心孔上，然后将下垫片铺在底座上，必须保证下垫片铺在每对半十字固体之间，铺好下垫片后将磁流变液腔体安装到每对半十字固体之间，使其固定住，在磁流变液腔体上面铺好上垫片，之后将顶板通过螺纹结构安装到底座上。再将待加工整体叶轮放在顶板上面，通过螺栓将待加工整体叶轮安装到基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具上。

所述的环形实心磁铁贯穿整个磁流变液腔体，环形实心磁铁缠绕的线圈通电可变电流以及套在底座中心孔磁铁上缠绕的线圈通电可变电流产生可变磁场，磁流变液腔体内的磁流变液体与可变磁场发生作用，产生强大的阻尼力，以此吸收待加工整体叶轮加工时产生的振动动能，使振动达到最小化，提高叶轮加工表面质量。

实施例5：

根据实施例1-4所述的基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具，所述的磁流变液体是一种将饱和磁感应强度非常高但磁矫顽力却非常小的优质软磁材料均匀分布在不导磁的母液中的液体，一般情况下磁流变流体是自由流动液体，它的稠度与油相近，当磁流变流体处于磁场环境中时，它的悬浮颗粒被会被磁化，由磁中性变为强磁性，因而相互发生作用，形成一种“链”状结构，平行于外加磁场，从而固化了悬浮体，限制了流体的流动，磁流变液体属可控流体，可实现装置的阻尼改变和刚度改变。

工作原理：

本实施例的具体工作过程如下：本发明的基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具，加工整体叶轮时，随着系统的的振动，所述的磁流变液体与套在底座中心孔磁铁缠绕的线圈通电可变电流和环形实心磁铁缠绕的线圈通电可变电流发生作用，流过的电流大小强度可控。可变电流产生磁场的改变，引起腔体内磁流变液体的粘度和密度的变化，从而改变磁流变液体的刚度，产生强烈的阻尼力，吸收振动能量，以此达到抑制整体叶轮振动的效果，提高整体叶轮的表面加工质量。

Claims (1)

1.一种基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具减振的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

首先将缠绕有线圈的磁铁套到底座的中心孔上，然后将下垫片铺在底座上，必须保证下垫片铺在每对半十字固体之间，铺好下垫片后将磁流变液腔体安装到每对半十字固体之间，使其固定住，在磁流变液腔体上面铺好上垫片，之后将顶板通过螺纹结构安装到底座上，再将待加工整体叶轮放在顶板上面，通过螺栓将待加工整体叶轮安装到基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具上；

环形实心磁铁贯穿整个磁流变液腔体，环形实心磁铁缠绕的线圈通电可变电流以及套在底座中心孔磁铁上缠绕的线圈通电可变电流产生可变磁场，磁流变液腔体内的磁流变液体与可变磁场发生作用，产生强大的阻尼力，以此吸收待加工整体叶轮加工时产生的振动动能，使振动达到最小化，提高叶轮加工表面质量；

所述的基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具，其组成包括：底座，所述的底座有中心孔，所述的中心孔套有磁铁，所述的磁铁缠绕有线圈，所述的底座底层铺有下垫片，所述的下垫片上面放置有磁流变液腔体，所述的磁流变液腔体上面铺有上垫片，所述的上垫片安装有顶板，所述的顶板上面安装着整体叶轮；

所述的磁流变液腔体内部安装有4个吊环，所述的吊环固定所述的环形实心磁铁，所述的环形实心磁铁缠绕有线圈，所述的磁流变液腔体内充满有磁流变液体；

所述的磁流变液腔体由底板上的半十字固定体固定，所述的半十字固定体共计4对，环绕中心孔均匀布置，所述的顶板与底座通过普通螺纹连接，所述的顶板带有2个盲孔，所述的底座带有4个孔，所述的整体叶轮通过螺栓与所述的基于整体叶轮铣削加工减振式可调专用夹具连接。