CN106141708B - 一种增加磁流变液柔性夹具夹紧力的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种增加磁流变液柔性夹具夹紧力的装置。主要针对磁流变液在柔性夹具的应用领域中，增加其夹紧力以保证工件的正常加工。装置主要是由电磁线圈、被加工工件、伸缩导电环、磁流变液、伸缩绝缘容器、绝缘隔离环组成。当电磁线圈通电，磁流变液发生磁流变效应，使得磁流变液瞬时由低粘度、高流动性的牛顿流体变为高粘度、低流动性的宾汉流体，在磁场方向成链，将形状不规则的工件夹住，同时给伸缩导电环通电流，通电导体在磁场中受到一个安培力，根据左手定则调节电流的方向以及磁场方向使得所产生的力向该装置的中心方向挤压磁流变液，磁流变液中的链受挤压不断加粗，从而将工件牢牢夹住以保证正常的加工。
Description
技术领域
本发明涉及一种加压装置，尤其是涉及一种增加磁流变液柔性夹具夹紧力的装置。
背景技术
现代制造业的迅猛发展，对加工自动化和产品更新提出了更高的要求，在产品加工中，部件的定位和夹持必不可少。但是和数控加工、柔性制造系统(FMS)和计算机集成制造(CIM)相比，夹具的设计，制造和组装的自动化程度是最低的，无法适应不同的加工对象。另外，机械式夹具对低刚性及几何形状不规则工件的定位、夹紧往往力不从心，甚至束手无策。为了满足现代工业对夹具的要求，这里就一种利用磁流变液相变技术而设计的柔性夹具的可行性进行实验与理论研究。
夹具的柔性，就是指夹具的适应性，夹具系统能够快速地适应不同几何形状零件的装夹要求，对不断变化的零件的装夹需求能作出快速响应，以满足加工要求。
磁流变液(Magnetorheological Fluids)等智能材料也可用于柔性夹具：当不加电场或磁场时，这类流体与普通的牛顿流体性质相似，而一旦加电场或磁场，流体性质会发生急剧变化，呈现出类固体的特征，表观粘度会增加若干个数量级，去除电场或磁场后，材料又会回复到原来的状态，这种变化可以瞬间完成(毫秒量级)。磁流变材料用于柔性夹具具有显著优点：
1、相变时间短(在毫秒量级)；
2、相变温度为室温；
3、相变物质的自身成本低(与易熔合金相比)；
4、相态转变所用装置成本低(无须加热或制冷设备)；
5、相变物质可反复回收利用；
6、不污染环境，便于清洗.
但磁流变液的静态屈服应力比较低，与实际应用所要求的强度相差很远。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种增加磁流变液柔性夹具夹紧力的装置，该装置可以根据所需要的夹紧力，控制磁流变液柔性夹具对工件夹持力度的能力，从而增强磁流变液的静态屈服应力，以达到与实际应用要求的强度。
为了有效获得以上所述的一种增加磁流变液柔性夹具夹紧力的装置的结构和功能，本发明是按如下方式来实现的：装置主要是由电磁线圈，被加工工件，伸缩导电环，磁流变液，伸缩绝缘容器，绝缘隔离环细成。将磁流变液和被加工工件放置于伸缩绝缘容器中，伸缩绝缘容器外部形状为一端开口的圆柱形，伸缩绝缘容器中磁流变液的高度以不超过被加工工件的被加工区域，伸缩导电环套在伸缩绝缘容器外表面，它们之间的配合关系为过盈配合，保证由于安培力的作用对伸缩导电环引起的变形能直接传到伸缩绝缘容器上面，从而使之发生变形挤压磁流变液，电磁线圈套在伸缩导电环外表面，并且通过绝缘隔离环将它们隔离，绝缘隔离环与电磁线圈的配合关系为过度配合，保证整体结构的紧凑性，与伸缩导电环的配合关系为间隙配合，从而保证在安培力的反方向有足够的空间让伸缩导电环恢复形变。
当电磁线圈通电，磁流变液发生磁流变效应，使得磁流变液瞬时由低粘度、高流动性的牛顿流体变为高粘度、低流动性的宾汉流体，在磁场方向成链，将形状不规则的工件夹住，同时给伸缩导电环通电流，通电导体在磁场中受到一个安培力，根据左手定则调节电流的方向以及磁场方向使得所产生的力向该装置的中心方向挤压磁流变液，磁流变液中的链受挤压不断加粗，从而将工件牢牢夹住以保证正常的加工。
本发明所述的一种增加磁流变液柔性夹具夹紧力的装置的积极效果在于：该装置可以根据所需要的夹紧力，控制磁流变液柔性夹具对工件夹持力度的能力，从而增强磁流变液的静态屈服应力，以达到与实际应用要求的强度。
附图说明
图1为本发明一种增加磁流变液柔性夹具夹紧力的装置的内部结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
该装置主要是由电磁线圈1、被加工工件2、伸缩导电环3、磁流变液4、伸缩绝缘容器5、绝缘隔离环6组成。将磁流变液4和被加工工件2放置于伸缩绝缘容器5中，伸缩绝缘容器5外部形状为一端开口的圆柱形，用于刀具伸入到被加工工件2表面对其进行加工，伸缩绝缘容器5中磁流变液4的高度以不超过被加工工件2的被加工区域，伸缩导电环3套在伸缩绝缘容器5外表面，它们之间的配合关系为过盈配合，保证由于安培力的作用对伸缩导电环3引起的变形能直接传到伸缩绝缘容器5上面，从而使之发生变形挤压磁流变液4，电磁线圈1套在伸缩导电环3外表面，并且通过绝缘隔离环6将它们隔离，绝缘隔离环6与电磁线圈1的配合关系为过度配合，保证整体结构的紧凑性，与伸缩导电环3的配合关系为间隙配合，从而保证在安培力的反方向有足够的空间让伸缩导电环3恢复形变。
该装置可以根据所需要的夹紧力，控制磁流变液柔性夹具对工件夹持力度的能力，从而增强磁流变液4的静态屈服应力，以达到与实际应用要求的强度。
当电磁线圈1通电，磁流变液4发生磁流变效应，使得磁流变液4瞬时由低粘度、高流动性的牛顿流体变为高粘度、低流动性的宾汉流体，在磁场方向成链，将形状不规则的工件夹住，同时给伸缩导电环3通电流，通电导体在磁场中受到一个安培力，根据左手定则调节电流的方向以及磁场方向使得所产生的力向该装置的中心方向挤压磁流变液4，磁流变液4中的链受挤压不断加粗，从而将工件牢牢夹住以保证正常的加工。
Claims (1)
1.一种增加磁流变液柔性夹具夹紧力的装置，装置主要是由电磁线圈、被加工工件、伸缩导电环、磁流变液、伸缩绝缘容器、绝缘隔离环组成；其特征在于：将磁流变液(4)和被加工工件(2)放置于伸缩绝缘容器(5)中，伸缩绝缘容器(5)外部形状为一端开口的圆柱形，所述伸缩绝缘容器(5)中磁流变液(4)的高度不超过被加工工件(2)的被加工区域，所述伸缩导电环(3)套在伸缩绝缘容器(5)外表面，它们之间的配合关系为过盈配合，所述电磁线圈(1)套在伸缩导电环(3)外表面，并且通过绝缘隔离环(6)将它们隔离，绝缘隔离环(6)与电磁线圈(1)的配合关系为过渡配合，与伸缩导电环(3)的配合关系为间隙配合；所述伸缩导电环(3)的横截面为圆环形。
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