CN106694724B - 用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，包括用于提供支撑的刚性框架、用于压弯壁板工件的上下挤压模块、用于控制上下挤压模块的升降控制模块、用于控制壁板工件弯曲形状的弹性预弯模块以及水平导轨；所述上下挤压模块、升降控制模块和弹性预弯模块分别安装于刚性框架上；所述刚性框架布置在水平导轨上且沿水平导轨运动。本发明提的有益效果在于该预应力夹具具有极大的柔性及通用性，适用于多种大小的壁板工件实施多种形状的弹性预弯，并且可以很好地控制壁板工件的弯曲形状，弹性预应力施加均匀可控，而且装夹与预弯操作方便省力，装夹与预弯过程中工件中心高度可以保持不变，工件的定位性能极佳。

Description

用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具

技术领域

本发明涉及机械制造的工装领域，特指一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，主要应用于大型壁板等工件的各类喷丸成形工艺中。

背景技术

在现代航空航天领域，各类飞行器在要求结构减重的同时也对整体力学性能提出更高的要求，这需要采用高性能大型复杂薄壁结构来提高结构效率和服役可靠性。其中，大型整体壁板是一种能够有效提高飞行器性能和效率的结构件，具有结构效率高、气动外形和气密性好等突出优点，成为实现飞行器结构减重和整体性能提高的重要途径。

但是，大型整体壁板尺寸大、外形曲率变化复杂、具有包括加强筋在内的复杂内壁结构，其复杂结构特点及其形状精确性、机械性能和疲劳寿命的要求对成形制造工艺提出了巨大挑战，必须采用喷丸成形工艺进行加工制造。喷丸成形技术得益于其本身独特的优点：(1)无模成形且成形精确可控；(2)零件长度不限；(3)能提高工件的抗疲劳性能，已经成为了大型壁板工件加工的主要手段。而预应力喷丸成形技术作为自由状态喷丸成形技术的改进，能够更好地控制工件的塑性变形方向，提高成形能力的极限，从而更好地应用于大型壁板工件成形的场合。

预应力喷丸成形，具体而言，就是在装夹待加工的壁板工件时，通过某种方式使壁板工件预先产生一定的弹性弯曲变形，从而使壁板工件内预先产生一定的弹性预应力场，然后在这个弹性预弯的状态下对壁板工件进行喷丸成形加工。对于这项技术而言，工件的弹性预弯是一个极其重要的环节，需要使用特殊的预应力夹具来实施。现有的预应力夹具按照施加预应力的方式来划分主要有两类。一类是利用形状与工件设计的预弯形状完全吻合的多组卡板来压紧工件的卡板式夹具，可使工件按照卡板的轮廓弯曲，产生预应力。对于这类夹具，试验表明其不能完全准确地控制工件预弯的形状和预应力，而且关键在于一套卡板只对应一种预弯的形状，缺乏柔性，导致成本很高。另一类是基于三点弯曲原理的柔性夹具，通过对工件的中间一点与两边两点施加方向相反的力使工件弯曲，从而产生所需的预应力，其通过改变力的大小可以调节弯曲的形状，具备一定的柔性。通过检索发现，专利号为ZL200610087318.3的中国发明专利《一种柔性组合预应力夹具》就是这类夹具的典型。但是，对于这类夹具而言，其虽然具备了调节预弯形状的柔性，但是由于三点预弯方式本身的缺陷，工件预弯的曲率并不均匀，中间较大而边缘较小，造成了预应力分布的不均匀，影响整体喷丸效果；而且，工件装夹时主要依靠三点预弯施力装置在水平方向上的相对运动，缺乏竖直方向上的支撑与定位，使得装夹时工件会存在往下滑落的趋势，一来使得装夹与预弯的操作极其不便，二来使得工件在装夹时位置容易偏离，定位困难。

针对上述现有预应力夹具的缺点，需要提供一种新的适用于大型壁板工件喷丸成形的预应力夹具，其具有适应不同大小的工件实施不同形状的弹性预弯的柔性，其弹性预应力的施加均匀可控，工件的装夹、预弯与定位方便，可操作性强。

目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于大型壁板工件喷丸成形的具有柔性的、弹性预应力施加均匀且可控的、工件的装夹、预弯与定位方便的、可操作性强的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具。

为达到上述目的，本发明提出如下技术方案：

一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，包括用于提供支撑的刚性框架、用于压弯壁板工件的上下挤压模块、用于控制上下挤压模块的升降控制模块、用于控制壁板工件弯曲形状的弹性预弯模块以及水平导轨；所述上下挤压模块、升降控制模块和弹性预弯模块分别安装于刚性框架上；所述刚性框架布置在水平导轨上且沿水平导轨运动。

优选地，所述刚性框架包括底座、左立柱、右立柱、上横梁以及可调水平支脚，所述左立柱和右立柱刚性连接在底座上，所述上横梁的两端刚性连接在左立柱和右立柱上，所述底座通过可调水平支脚安装在水平导轨上；所述左立柱和右立柱的外侧分别设有连接结构，所述连接结构用于实现长度方向上多个柔性预应力夹具的拼接。

优选地，所述上下挤压模块包括左直线导轨、右直线导轨、上压块安装板和下压块安装板，所述左直线导轨和右直线导轨分别安装在刚性框架的左立柱和右立柱的正面，所述上压块安装板和下压块安装板的两端分别设置于左直线导轨和右直线导轨上并沿左直线导轨和右直线导轨上下滑动，所述上压块安装板和下压块安装板上分别布置有若干个V型槽压块和钢丝绳压紧块。

优选地，上压块安装板上的每一块V型槽压块的下表面和下压块安装板上的每一块V型槽压块的上表面分别设有一道V型槽，所述V型槽用于卡住壁板工件，若干个V型槽压块根据壁板工件的实际形状安装布置在上压块安装板和下压块安装板上。

优选地，所述升降控制模块包括直线光轴、升降板以及千斤顶，所述直线光轴为一对，并分别安装于刚性框架的底座和上横梁之间；所述升降板的两端分别设置于一对直线光轴上并沿直线光轴上下滑动，所述升降板上安装有若干个钢丝绳压紧块；所述千斤顶安装于刚性框架的底座上，千斤顶的活塞杆抵住升降板的底部，用于控制升降板的升降。

优选地，所述钢丝绳压紧块包括垫块和压块，所述垫块安装在上下挤压模块的上压块安装板和下压块安装板或升降控制模块的升降板上，所述压块安装在垫块上，所述垫块和压块之间具有弓形槽，所述弓形槽用于夹持紧固穿越其中的钢丝绳。

优选地，所述刚性框架的上横梁和底座上分别安装有若干个钢丝绳换向滑轮，上下挤压模块的上压块安装板和升降控制模块的升降板通过钢丝绳绕过钢丝绳换向滑轮连接，上下挤压模块的下压块安装板和升降控制模块的升降板通过钢丝绳直接连接，升降板的上升使上压块安装板和下压块安装板相向运动相同的距离，升降板的下降使上压块安装板和下压块安装板背向运动相同的距离。

优选地，所述弹性预弯模块包括左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板，所述左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板分别设置于刚性框架的左立柱和右立柱内侧，所述左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板上分别布置有若干对丝杠螺母，其中每一对丝杠螺母上均安装有一对螺纹丝杠，每一对螺纹丝杠之间设有一根支撑杆，所述支撑杆通过减摩转接块安装在每一对螺纹丝杠的前端，并通过相应一对螺纹丝杠实现前后移动，所述支撑杆上还装有左压紧机构和右压紧机构，所述左压紧机构和右压紧机构用于压紧壁板工件。

优选地，所述丝杠螺母布置在左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板的任意高度上，所述丝杠螺母底面设有伸出的凸耳，所述刚性框架的左立柱和右立柱内侧分别安装有丝杠螺母压块，所述丝杠螺母通过凸耳被丝杠螺母压块压紧。

优选地，所述左压紧机构和右压紧机构均包括：压紧机构支座、压紧滚轮轴以及压紧滚轮，所述压紧机构支座套在支撑杆上并沿支撑杆的轴向平移和绕支撑杆的轴向旋转；所述压紧滚轮轴安装在压紧机构支座上并沿支撑杆的横截面径向升降；所述压紧滚轮安装于压紧滚轮轴的末端并绕压紧滚轮轴的轴向旋转，所述压紧滚轮直接接触壁板工件并对壁板工件施加压紧力。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的柔性预应力夹具能够对不同大小的壁板工件进行不同预弯形状的弹性预应力夹持，并且能够方便地调整夹具的布置位置，具有极大的柔性及通用性；

(2)利用弹性预弯模块可以很好地控制壁板工件整体的弯曲形状，使得对工件的弹性预应力施加均匀可控；

(3)利用上下挤压模块的相向运动对工件进行压弯，装夹与预弯的操作方便省力，而且保证了工件中心高度保持不变，工件定位方便。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是实施例中柔性预应力夹具的总体结构示意图；

图2(a)是实施例中柔性预应力夹具的框架、升降控制与上下挤压部分的正面结构示意图；

图2(b)是实施例中柔性预应力夹具的框架、升降控制与上下挤压部分的背面结构示意图；

图3是实施例中柔性预应力夹具的V型槽压块的结构示意图；

图4是实施例中柔性预应力夹具的钢丝绳压紧块的结构示意图；

图5是实施例中柔性预应力夹具的弹性预弯部分的结构示意图；

图6是实施例中柔性预应力夹具的丝杠螺母组合板的结构示意图；

图7是实施例中柔性预应力夹具的压紧机构的结构示意图；

图8是实施例中利用本柔性预应力夹具装夹壁板工件并施加预应力的示意图。

图中：10为刚性框架，11为可调水平支脚，12为底座，13为立柱，14为上横梁，20为上下挤压模块，21为直线导轨，22为压块安装板，22-1为下压块安装板，22-2为上压块安装板，23为V型槽压块，24为钢丝绳压紧块A，24-1为下钢丝绳压紧块，24-1a为垫块，24-1b为压块，24-2为上钢丝绳压紧块，30为升降控制模块，31为直线光轴，32为升降板，33为钢丝绳压紧块B，33-1为钢丝绳压紧块B1，33-2为钢丝绳压紧块B2，34为钢丝绳A，34-1为钢丝绳A1，34-2为钢丝绳A2，35为钢丝绳换向滑轮，36为千斤顶缸体，37为千斤顶活塞杆，40为弹性预弯模块，41为丝杠螺母组合板，41a为丝杠螺母安装板，41b为丝杠螺母，41c为丝杠螺母压块，42为螺纹丝杠，43为转接块，44为压紧机构，44a为压紧机构支座，44b为压紧滚轮轴，44c为压紧滚轮，45为支撑杆，50为水平导轨，51为水平直线导轨及其底座，52为导轨滑块，60为壁板工件。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

实施例

本实施例提供了一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其具有一个提供支撑的刚性框架，所述的刚性框架上装有用于压弯壁板工件的上下挤压模块、用于控制上下挤压模块的升降控制模块和用于控制工件弯曲形状的弹性预弯模块，所述的刚性框架布置在水平导轨上且可沿着所述的水平导轨运动。

进一步地，所述的刚性框架具有刚性连接的底座、左立柱、右立柱和上横梁，并通过可调水平支脚安装在所述的水平导轨上。左立柱和右立柱外侧还分别设有连接结构，所述连接结构用于实现长度方向上两个或多个柔性预应力夹具的拼接。

进一步地，所述的上下挤压模块具有一对安装在所述刚性框架左、右立柱正面的直线导轨(左直线导轨、右直线导轨)，所述的直线导轨上布置有上下一对可沿所述直线导轨滑动的压块安装板(上压块安装板、下压块安装板)，所述的压块安装板上布置有若干个V型槽压块以及钢丝绳压紧块。

进一步地，所述的下压块安装板上的V型槽压块的上表面或上压块安装板上的V型槽压块的下表面有一道V型槽，用于卡住壁板工件，若干个所述的V型槽压块根据壁板工件的实际形状安装布置在所述的压块安装板上。

进一步地，所述的升降控制模块具有一对安装在所述刚性框架底座和上横梁之间的直线光轴(左直线光轴、右直线光轴)，所述的直线光轴上布置有一个可沿所述直线光轴上下滑动的升降板，所述的升降板上安装有若干个钢丝绳压紧块。

进一步地，所述的钢丝绳压紧块具有垫块和压块两部分，所述的垫块安装在所述的压块安装板或所述的升降板上，所述的压块安装在所述的垫块上，所述的垫块和所述的压块之间具有弓形槽，可以夹持紧固穿越其中的钢丝绳。

进一步地，所述的升降控制模块还具有一个安装在所述刚性框架底座上的千斤顶，其活塞杆抵住所述升降板的底部，可以操作其升降。

进一步地，在所述的刚性框架上(上横梁和底座处)安装有若干个钢丝绳换向滑轮，所述的上下挤压模块的上压块安装板和所述的升降控制模块的升降板通过钢丝绳绕过所述的钢丝绳换向滑轮连接，所述的上下挤压模块的下压块安装板和所述的升降控制模块的升降板通过钢丝绳直接连接，所述升降板的上升可使所述的上、下压块安装板相向运动相同的距离，所述升降板的下降可使所述的上、下压块安装板背向运动相同的距离。

进一步地，所述的弹性预弯模块具有一对安装在所述刚性框架左、右立柱内侧的丝杠螺母安装板，其上布置有若干对丝杠螺母，所述的丝杠螺母可以布置在所述的丝杠螺母安装板的任意高度上，所述的丝杠螺母底面具有伸出的凸耳，可以被安装在所述的刚性框架左、右立柱内侧的丝杠螺母压块压紧。有若干对螺纹丝杠安装在所述的若干对丝杠螺母上，所述的每一对螺纹丝杠之间都装有一根支撑杆，所述的支撑杆通过减摩转接块安装在所述的每一对螺纹丝杠前端，并可通过所述的相应一对螺纹丝杠实现前后移动。所述的支撑杆上还装有左右一对用于压紧壁板工件的压紧机构，所述的压紧机构具有套在所述的支撑杆上的压紧机构支座，所述的压紧机构支座可以沿所述支撑杆的轴向平移以及绕所述支撑杆的轴向旋转，所述的压紧机构支座上装有压紧滚轮轴，所述的压紧滚轮轴可以沿所述支撑杆的横截面径向升降，所述的压紧滚轮轴末端装有直接接触壁板工件并对壁板工件施加压紧力的压紧滚轮，所述的压紧滚轮可以绕所述压紧滚轮轴的轴向旋转。

下面结合附图对本实施例进一步描述。

图1给出了柔性预应力夹具的总体结构示意图。该柔性预应力夹具主要包含五大部分，分别是为夹具其余部分提供支撑的刚性框架10；用于将壁板工件60从上下两侧往中间挤压，使壁板工件60弯曲的上下挤压模块20；用于给上下挤压模块20提供动力，控制其运动的升降控制模块30；用于控制壁板工件60弯曲形状的弹性预弯模块40；以及让夹具整体具有水平移动功能，使夹具可以方便送进或送出加工区域的水平导轨50。具体地，水平导轨50包括水平直线导轨及其底座51和导轨滑块52，刚性框架10的可调水平支脚11即安装在导轨滑块52上。可调水平支脚11不但可以调整夹具整体的水平，而且可以调整夹具整体的高度，再考虑到水平导轨50赋予了夹具水平位置的调整能力，使得夹具在空间布置上具有了很大的柔性，可以方便地适应加工场合的位置要求，将夹具的中心调整到与机械喷丸的喷嘴或者激光喷丸的光束的运动中心位置相对应，便于加工的实施。大型的壁板工件60被夹持在柔性预应力夹具上，通过被上下挤压模块20的压弯，以及被弹性预弯模块40固定弯曲的形状，即可完成壁板工件60的装夹和预应力的施加。

图2(a)和图2(b)分别给出了柔性预应力夹具的刚性框架10、上下挤压模块20与升降控制模块30的正面示意图和背面示意图。刚性框架10包括可调水平支脚11、底座12、左、右一对立柱13以及上横梁14。其中底座12、左、右立柱13和上横梁14之间刚性连接，可以采用方钢管焊接的结构，也可以采用铝型材和角码拼接的结构，但是框架整体需要保持良好的刚性与稳定性，以对该夹具的其他部分起到可靠的支撑作用。另外，左、右立柱13的外侧设有连接结构，用以在长度方向上将两个或多个柔性预应力夹具拼接起来，以实施长度方向尺寸较大的壁板工件，如飞机机翼整体壁板的装夹与预弯，同时保持夹具结构自身的刚性和稳定性，这也体现了该预应力夹具对于不同尺寸的工件所具备的柔性。

上下挤压模块20包括左右一对竖直方向的直线导轨21、上下一对压块安装板22(包含下压块安装板22-1和上压块安装板22-2)、布置在压块安装板上的若干个V型槽压块23以及四个钢丝绳压紧块A24(包含两个下钢丝绳压紧块24-1和两个上钢丝绳压紧块24-2)。其中一对竖直方向的直线导轨21分别安装在框架左右两根立柱13的正面，上下一对压块安装板22含有导轨滑块结构，布置在直线导轨21上且可以在直线导轨21上作升降运动。为了保证压块安装板22的运动顺畅，一对直线导轨21的安装需要满足一定的平行度要求。若干个V型槽压块23用于卡住壁板工件60并对夹持在其中的壁板工件60施加往中间的压力，其分别安装在上下一对压块安装板22的正面，安装的数量和位置按照壁板工件60的实际形状确定，比如说，对于普通的方形壁板工件60，上下压块安装板22上的两组V型槽压块23应该分别水平布置，以保证压弯夹持在其中的壁板工件60的时候工件上下两侧均匀受压，而不在某一位置产生集中的压力。在每一块压块安装板22的背面各安装有两个钢丝绳压紧块A24，用于压紧连接上下挤压模块20和升降控制模块30的四根钢丝绳A34。

升降控制模块30包括一对竖直布置的直线光轴31、一块升降板32、合共十个钢丝绳压紧块B33(包含两个钢丝绳压紧块B133-1和八个钢丝绳压紧块B233-2)、合共四根钢丝绳A34(包含钢丝绳A134-1和钢丝绳A234-2各两根)、安装在上横梁14和底座12上各两个钢丝绳换向滑轮35、一个千斤顶(包括千斤顶缸体36和千斤顶活塞杆37)。其中一对竖直布置的直线光轴31竖直地安装在框架上横梁14和底座12之间，升降板32含有直线轴承结构，布置在直线光轴31上且可以在直线光轴31上作升降运动。为了保证升降板32的运动顺畅，一对直线光轴31的安装需要满足一定的平行度要求。升降板32上合共安装有十个钢丝绳压紧块B33。升降板32正面左右各安装一个钢丝绳压紧块B133-1，分别用于压紧左右两根钢丝绳A134-1，钢丝绳A134-1的另一头被下压块安装板22-1上的左右两个下钢丝绳压紧块24-1压紧，从而钢丝绳A134-1将升降板32和下压块安装板22-1连接起来，可以通过千斤顶活塞杆37顶升升降板32来牵引下压块安装板22-1上升，而当千斤顶活塞杆37下降时，升降板32和下压块安装板22-1都会在自身重力作用下下降。升降板32背面左右各安装四个钢丝绳压紧块B233-2，分别用于压紧左右两根钢丝绳A234-2，钢丝绳A234-2绕过安装在框架上横梁14上的钢丝绳换向滑轮35以后，中间被上压块安装板22-2上的左右两个上钢丝绳压紧块24-2压紧，然后继续往下延伸，再绕过安装在框架底座12上的钢丝绳换向滑轮35以后回到升降板32处，再被钢丝绳压紧块B233-2压紧。其中，升降板32的上两个钢丝绳压紧块B233-2压住钢丝绳A234-2的一头而下两个钢丝绳压紧块B233-2压住钢丝绳A234-2的另一头。钢丝绳A234-2的两头之间接上张紧拉杆来张紧防松。从而钢丝绳A234-2将升降板32和上压块安装板22-2连接起来，可以通过千斤顶活塞杆37顶升升降板32来牵引上压块安装板22-1下降，而当千斤顶活塞杆37下降时，在升降板32和下压块安装板22-1的重力的共同作用下，升降板32下降，进而牵引上压块安装板22-1上升。综上，升降板32的上升可使上下压块安装板22相向运动相同的距离，从而压弯夹持在其中的壁板工件60；而升降板32的下降可使上下压块安装板22背向运动相同的距离，从而释放夹持在其中的壁板工件60，在此过程中，可以保证上、下压块安装板22的中心位置保持不变，因此该夹具具有良好的定位能力。千斤顶缸体36安装在框架底座12上，千斤顶活塞杆37抵住升降板32的底部。千斤顶可通过手动操作，亦可通过电磁阀控制，装夹压弯操作方便。

图3给出了柔性预应力夹具的V型槽压块23的结构示意图。其通过螺纹紧固件安装在上下一对压块安装板22上。其下方具有一道夹角为90°的V型槽，用于卡住壁板工件60的上侧或者下侧。由于V型槽的自定心作用，当壁板工件60被挤压时，壁板工件60的上下侧始终保持着往V型槽压块23的V型槽底端作相对运动的趋势。这使得在挤压预弯的过程中，壁板工件60的位置相对确定，不易由于上下侧的相对滑移产生倾斜。

图4给出了柔性预应力夹具的钢丝绳压紧块24-1的结构示意图。其包括垫块24-1a和压块24-1b两部分。其中垫块24-1a通过螺纹紧固件安装在下压块安装板22-1上，压块24-1b通过螺纹紧固件安装在垫块24-1a上。垫块24-1a和压块24-1b在相互接触的两个表面相对应地各开了一道弓形截面的槽，用于夹持紧固穿过其中的钢丝绳A134-1。弓形槽的好处是，当近似为圆柱状的钢丝绳A134-1被垫块24-1a和压块24-1b夹住时，垫块24-1a和压块24-1b之间仍会留有一道窄槽，这时可以通过继续拧紧两者之间的螺纹连接件，使得两者进一步靠近，增加其对钢丝绳A134-1的压紧力，防止钢丝绳A134-1松脱。其他的钢丝绳压紧块的结构与此相类似，此处不再赘述。

图5给出了柔性预应力夹具的弹性预弯部分的结构示意图。其包括左右一对丝杠螺母组合板41(包含一对丝杠螺母安装板41a、若干对丝杠螺母41b、若干对丝杠螺母压块41c)、若干对螺纹丝杠42、若干对转接块43、若干对压紧机构44(包含若干对压紧机构支座44a、若干对压紧滚轮轴44b、若干对压紧滚轮44c)以及若干根支撑杆45。其中左右一对丝杠螺母安装板41a分别通过螺纹紧固件安装在框架左右两根立柱13的内侧，而若干对丝杠螺母41b分别水平布置在左右两块丝杠螺母安装板41a上，并利用安装在框架左右两根立柱13上的若干对丝杠螺母压块41c来压紧固定。左右每一对丝杠螺母41b上都安装有一对螺纹丝杠42，每一对螺纹丝杠42均可通过螺旋副实现水平方向的前后移动。螺纹丝杠42的末端是四边形截面的柱体，可以方便地使用扳手或手轮进行轴向旋转。螺纹丝杠42的螺纹长度可以根据装夹的实际需求选取，并不限定，可以方便地替换。每根螺纹丝杠42的前端都装有一个转接块43，相对应的左右一对转接块43之间横跨安装有一根支撑杆45。支撑杆45的作用是为预弯的壁板工件60确定弯曲的形状轮廓，并且提供定位与支撑。其可通过左右相应的一对螺纹丝杠42的同步旋转实现前后方向的水平移动，移动的行程由螺纹丝杠42的螺纹长度决定，可以根据需要调整。为避免支撑杆45的前后移动卡死或倾斜，移动时相应的一对螺纹丝杠42需要同步旋转，另外丝杠螺母41b的轴线需要满足足够的平行度要求，且布置在同一高度上。转接块43的作用是作为螺纹丝杠42和支撑杆45的中间转接部分，减少两者相对运动的摩擦。每一根支撑杆45上左右各套有一个压紧机构44，其作用是将壁板工件60的左右两侧压紧在支撑杆45上，保证壁板工件60的预弯轮廓和若干根定形支撑杆45组合成的轮廓吻合，以实现整个弹性预弯模块40的弯曲形状控制功能。

图6给出了柔性预应力夹具的丝杠螺母组合板41的结构示意图。其包括一块丝杠螺母安装板41a、若干个丝杠螺母41b以及同等数量的丝杠螺母压块41c。此处主要说明丝杠螺母41b的紧固方式。如图6所示，丝杠螺母41b的底部左右侧各有一个凸耳，一侧的凸耳伸入丝杠螺母安装板41a的槽内，另一侧的凸耳则被相应的安装在框架立柱13上的丝杠螺母压块41c压住。上紧丝杠螺母压块41c的安装螺钉，就可以对丝杠螺母41b施加足够的压力，使其紧固。丝杠螺母41b的这种固定方式，可以使其布置在丝杠螺母安装板41a上的位置能够无级调节，具有极大的柔性，以满足多种尺寸的壁板工件60的装夹需要。

图7给出了柔性预应力夹具的压紧机构44的结构示意图。其包括压紧机构支座44a、压紧滚轮轴44b和压紧滚轮44c。其中压紧机构支座44a套在支撑杆45上，可以自由地沿着支撑杆45的轴线移动或者绕着支撑杆45的轴线旋转，运动到特定的位置以后可以通过锁紧螺钉锁紧，这使得压紧机构44的布置位置具有极大的柔性，可以适应不同大小的壁板工件60，也可以适应不同的成形轮廓。装有压紧滚轮44c的压紧滚轮轴44b安装在压紧机构支座44a上，可以通过旋转连接的螺钉沿着支撑杆45的截面径向运动，从而实现松开以及压紧壁板工件60的功能，同时对不同厚度的壁板工件60具有一定的适应性。压紧滚轮44c是直接压在壁板工件60上的接触施力部件，可以绕压紧滚轮轴44b的轴线自由旋转，从而将压紧过程中压紧机构44和壁板工件60之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，减小对壁板工件60表面造成损伤的可能。根据壁板工件60的大小和轮廓调整好压紧机构支座44a的位置，然后上紧压紧滚轮轴44b的螺钉，就可以通过压紧滚轮44c将壁板工件60压紧在支撑杆45上，实现压紧机构44柔性压紧的功能。

图8展示了利用本柔性预应力夹具装夹壁板工件且施加预应力的示意图。首先根据壁板工件60的设计预弯轮廓计算出弹性预弯部分40中各支撑杆45所需要达到的位置，并将各支撑杆调到零位。然后将壁板工件60放置在下压块安装板22-1和上压块安装板22-2之间，并使其上下端嵌入V型槽压块23的槽内。接着操作千斤顶使其千斤顶活塞杆37顶升升降板32，通过钢丝绳A134-1和钢丝绳A234-2的牵引使下压块安装板22-1和上压块安装板22-2同步相向运动，往中心挤压壁板工件60，使其弯曲。壁板工件60适当弯曲以后，将中间的支撑杆45移动到预定位置，适当松开千斤顶阀门，使弯曲的壁板工件60形状逐渐回复，直至压到中间的支撑杆45上，马上关紧千斤顶阀门，并利用压紧机构44将壁板工件60左右两侧压紧到中间的支撑杆45上。从中间到上下两端，采取相同的操作使各个支撑杆45移动到预定的位置并使壁板工件60逐处压紧到各个支撑杆45上，即可完成对壁板工件60的装夹及预应力施加。然后就可以利用水平导轨50以及可调水平支脚11调整夹具的整体位置，送入加工区域加工。

在本柔性预应力夹具中，水平导轨50以及可调水平支脚11赋予了夹具整体运动的柔性，以适应不同加工区域对夹具的布置位置的要求。而夹具中下压块安装板22-1和上压块安装板22-2，丝杠螺母41b，压紧机构支座44a的位置都可以根据壁板工件60的实际尺寸方便地调整，能适应不同尺寸工件的加工需求，而且，几对螺纹丝杠42可以调节到不同位置，以实现多种形状的弹性预弯，夹具对不同大小的壁板工件进行不同预弯形状的弹性预应力夹持具有极大的柔性及通用性。利用多根支撑杆45及其上的压紧机构44来控制壁板工件60的轮廓，可以更为准确地控制壁板工件60各处的弯曲曲率，从而可以实现均匀曲率弹性预弯的要求，使壁板工件60的弹性预应力分布均匀。利用千斤顶控制下压块安装板22-1和上压块安装板22-2相向运动来压弯壁板工件60的方式，操作上方便省力，而且由于下压块安装板22-1和上压块安装板22-2的相向运动距离相同，可以保证壁板工件中心的高度不改变，方便定位。另外，对壁板工件60的压紧只在其四周的边缘，保证本柔性预应力夹具的装夹不对喷丸工艺造成阻碍。

本实施例提供的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其具有一个提供支撑的刚性框架，该框架布置在水平导轨上且可沿水平导轨运动，该框架上装有用于压弯壁板工件的上下挤压模块，该模块具有可以沿竖直方向运动的一对上下压板，上下压板的运动通过钢丝绳的牵引受到同样安装在框架上的升降控制模块的控制，可以通过升降控制模块中升降板的上升或下降实现上下压板的相向运动或背向运动，从而实施对夹持在其中的工件的压弯或放松，即对工件施加或释放弹性预应力，框架上另外装有用于控制工件弯曲形状的弹性预弯模块，该模块各个定形支撑杆的位置可以通过螺纹丝杠调节，将弹性预弯模块整体调节至合适的形状轮廓后让壁板工件靠上支撑杆并压紧，即可控制壁板工件的预弯形状，进而控制施加在工件上的预应力。本实施例的有益效果在于该预应力夹具具有极大的柔性及通用性，适用于多种大小的壁板工件实施多种形状的弹性预弯，并且可以很好地控制壁板工件的弯曲形状，弹性预应力施加均匀可控，而且装夹与预弯操作方便省力，装夹与预弯过程中工件中心高度可以保持不变，工件的定位性能极佳。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，包括用于提供支撑的刚性框架、用于压弯壁板工件的上下挤压模块、用于控制上下挤压模块的升降控制模块、用于控制壁板工件弯曲形状的弹性预弯模块以及水平导轨；所述上下挤压模块、升降控制模块和弹性预弯模块分别安装于刚性框架上；所述刚性框架布置在水平导轨上且沿水平导轨运动；

还包括：

所述上下挤压模块包括左直线导轨、右直线导轨、上压块安装板和下压块安装板，所述左直线导轨和右直线导轨分别安装在刚性框架的左立柱和右立柱的正面，所述上压块安装板和下压块安装板的两端分别设置于左直线导轨和右直线导轨上并沿左直线导轨和右直线导轨上下滑动，所述上压块安装板和下压块安装板上分别布置有若干个V型槽压块和钢丝绳压紧块；

和/或

所述升降控制模块包括直线光轴、升降板以及千斤顶，所述直线光轴为一对，并分别安装于刚性框架的底座和上横梁之间；所述升降板的两端分别设置于一对直线光轴上并沿直线光轴上下滑动，所述升降板上安装有若干个钢丝绳压紧块；所述千斤顶安装于刚性框架的底座上，千斤顶的活塞杆抵住升降板的底部，用于控制升降板的升降；

和/或

所述弹性预弯模块包括左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板，所述左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板分别设置于刚性框架的左立柱和右立柱内侧，所述左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板上分别布置有若干对丝杠螺母，其中每一对丝杠螺母上均安装有一对螺纹丝杠，每一对螺纹丝杠之间设有一根支撑杆，所述支撑杆通过减摩转接块安装在每一对螺纹丝杠的前端，并通过相应一对螺纹丝杠实现前后移动，所述支撑杆上还装有左压紧机构和右压紧机构，所述左压紧机构和右压紧机构用于压紧壁板工件。

2.根据权利要求1所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，所述刚性框架包括底座、左立柱、右立柱、上横梁以及可调水平支脚，所述左立柱和右立柱刚性连接在底座上，所述上横梁的两端刚性连接在左立柱和右立柱上，所述底座通过可调水平支脚安装在水平导轨上；所述左立柱和右立柱的外侧分别设有连接结构，所述连接结构用于实现长度方向上多个柔性预应力夹具的拼接。

3.根据权利要求1所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，上压块安装板上的每一块V型槽压块的下表面和下压块安装板上的每一块V型槽压块的上表面分别设有一道V型槽，所述V型槽用于卡住壁板工件，若干个V型槽压块根据壁板工件的实际形状安装布置在上压块安装板和下压块安装板上。

4.根据权利要求1所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，所述钢丝绳压紧块包括垫块和压块，所述垫块安装在上下挤压模块的上压块安装板和下压块安装板或升降控制模块的升降板上，所述压块安装在垫块上，所述垫块和压块之间具有弓形槽，所述弓形槽用于夹持紧固穿越其中的钢丝绳。

5.根据权利要求2所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，所述刚性框架的上横梁和底座上分别安装有若干个钢丝绳换向滑轮，上下挤压模块的上压块安装板和升降控制模块的升降板通过钢丝绳绕过钢丝绳换向滑轮连接，上下挤压模块的下压块安装板和升降控制模块的升降板通过钢丝绳直接连接，升降板的上升使上压块安装板和下压块安装板相向运动相同的距离，升降板的下降使上压块安装板和下压块安装板背向运动相同的距离。

6.根据权利要求1所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，所述丝杠螺母布置在左丝杠螺母安装板和右丝杠螺母安装板的任意高度上，所述丝杠螺母底面设有伸出的凸耳，所述刚性框架的左立柱和右立柱内侧分别安装有丝杠螺母压块，所述丝杠螺母通过凸耳被丝杠螺母压块压紧。

7.根据权利要求1所述的用于大型壁板工件喷丸成形的柔性预应力夹具，其特征在于，所述左压紧机构和右压紧机构均包括：压紧机构支座、压紧滚轮轴以及压紧滚轮，所述压紧机构支座套在支撑杆上并沿支撑杆的轴向平移和绕支撑杆的轴向旋转；所述压紧滚轮轴安装在压紧机构支座上并沿支撑杆的横截面径向升降；所述压紧滚轮安装于压紧滚轮轴的末端并绕压紧滚轮轴的轴向旋转，所述压紧滚轮直接接触壁板工件并对壁板工件施加压紧力。