CN107322347A - 一种新型多功能柔性夹具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型多功能柔性夹具及其使用方法，其特征在于该夹具包括用于定位夹紧零件的定位夹紧槽、用于切削屑清理和磁流变液体循环利用的清理回收槽及夹具底座；所述夹具底座用于固定安装定位夹紧槽和清理回收槽，实现夹具与各类机床平台的固定连接，包括连接底板、电磁铁和永磁体；所述连接底板为一底面平整、上表面中部凸起的板状结构，连接底板的左右两侧对称布置有用于实现夹具与各类机床平台的固定连接的U形槽，连接底板中部布置若干用于固定定位夹紧槽和清理回收槽的连接通孔，连接底板上表面的中部凸起上沿连接底板长宽方向均匀布置若干数量的凹槽，在若干数量的凹槽之间开设有用于布置电磁铁线缆的连通沟槽。

Description

一种新型多功能柔性夹具及其使用方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体为一种新型多功能柔性夹具及其使用方法。

背景技术

随着高端制造业的迅猛发展，多品种、小批量、高精度、复杂类零件的加工需求日益旺盛。因此，对传统的通用型和组合型机床夹具提出了更高的要求：一方面，夹具需具有较强的通用性，能适用多种型号规格机床，可用于金属、非金属等各种材料的加工，实现对各类复杂零件的有效定位夹紧，以减少专用夹具的开发应用；另一方面，夹具应具备结构简单、操作便捷、使用维护成本低廉等特点，以在保证加工精度的同时大幅提高生产效率；此外，针对某些特殊应用场合对夹具又提出了新的具体要求，如在非金属薄壁类复杂曲面零件的加工过程中，不仅需要实现对零件的实时有效定位夹紧，而且需要提供较大的支撑刚度，以有效抑制加工过程中零件变形、加工振动，进而保证较高的加工精度及加工效率。

为满足现代机床夹具精密化、高效化、柔性化发展需求，针对上述技术问题，国内外研发了多款多功能柔性夹具，如《基于负压吸附的多点柔性气动夹具控制系统研究》(雷炜玮等，机械制造，第55卷632期2017年)涉及一种基于负压吸附的多点柔性气动夹具，其采用固定安装于夹具底板的模块化气动吸盘实现对零件的真空吸附和支撑定位，但使用过程中需根据不同零件的自身结构特点和加工需要，通过更换安装孔或夹具底板调整模块化气动吸盘安装布局构成对零件的合理定位支撑，同时控制系统需分别控制各气动吸盘实现对零件的吸附支撑功能，操作控制较为复杂，通用性相对较差；专利文献“通用柔性夹具及其使用方法(CN105171479A)”公开了一种通用柔性夹具及其使用方法，该夹具通过辅助加热装置和辅助冷却装置控制相变材料腔体内低熔点相变材料的相变，调整、固定与相变材料腔体配合的各定位体和夹紧体，实现对零件的定位夹紧，但该夹具使用过程中需针对不同零件制作不同夹紧体，同时需要辅助加热装置和辅助冷却装置配合，通用性较差，使用维护成本较高；专利文献“一种适合零件复杂曲面定位装夹的柔性夹具(CN105522420A)”公开了一种适合复杂曲面零件定位装夹的柔性夹具，该夹具利用布置在夹具中部的若干角度高度可调的支撑器实现对零件复杂曲面的支撑，通过布置在夹具四周的多个压块实现对零件的夹紧，使用过程中需反复调整各支撑器及压块位置，操作较为繁琐，难以实现对零件的有效定位夹紧，且支撑刚度有限；专利文献“一种柔性夹具(CN105690155A)”涉及一种气动柔性夹具，该夹具采用压力可控的气囊实现对零件的定位夹紧，通用性较高，但使用过程中需通过无线控制系统实时调节各气囊压力，结构控制相对复杂，考虑加工环境影响，气囊易发生破损，使用维护成本较高，同时受气体可压缩特性影响，难以实现对零件的准确定位夹紧，且支撑刚度欠佳。

综上所述，现有多功能柔性夹具普遍存在结构复杂、操作不便、使用维护成本较高、通用性欠佳等诸多不足。因此，亟需研发一种结构简单、操作便捷、使用维护成本低廉、具备较强通用性的新型多功能柔性夹具，可适用多种型号规格机床，能用于金属、非金属等各种材料加工，可实现对包括非金属薄壁类复杂曲面零件在内的各类复杂零件的有效支撑定位夹紧，以在保证加工精度的同时大幅提高生产效率。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种结构简单、操作便捷、使用维护成本低廉、具备较强通用性的新型多功能柔性夹具及其使用方法。

本发明解决所述技术问题所采用的技术方案是：设计一种新型多功能柔性夹具，其特征在于该夹具包括用于定位夹紧零件的定位夹紧槽、用于切削屑清理和磁流变液体循环利用的清理回收槽及夹具底座；

所述夹具底座用于固定安装定位夹紧槽和清理回收槽，实现夹具与各类机床平台的固定连接，包括连接底板、电磁铁和永磁体；所述连接底板为一底面平整、上表面中部凸起的板状结构，连接底板的左右两侧对称布置有用于实现夹具与各类机床平台的固定连接的U形槽，连接底板中部布置若干用于固定定位夹紧槽和清理回收槽的连接通孔，连接底板上表面的中部凸起上沿连接底板长宽方向均匀布置若干数量的凹槽，在若干数量的凹槽之间开设有用于布置电磁铁线缆的连通沟槽；每个凹槽内部均镶嵌有中空电磁铁，所述电磁铁的形状规格与凹槽的形状规格相匹配；所述永磁体采用轴向充磁形式，以相同的磁场方向嵌套安装于中空电磁铁内部；若干数量的电磁铁和永磁体构成一个励磁阵列；

所述定位夹紧槽安装于夹具底座的中部凸起的上方，包括定位夹紧槽体和二维移动定位系统，所述定位夹紧槽体为一尺寸与连接底板上表面中部凸起相配合的无盖壳体，定位夹紧槽体的底部开设若干螺纹盲孔，通过该螺纹盲孔和连接通孔将定位夹紧槽体刚性固定于连接底板上表面中部凸起的正上方，定位夹紧槽体与清理回收槽相接触的侧面开设有流动窗口；在定位夹紧槽体的内部固定安装二维移动定位系统，通过二维移动定位系统完成待加工零件的横向和纵向定位；

所述清理回收槽安装于夹具底座的上方且紧挨定位夹紧槽的一侧，包括清理回收槽体、滤网、泵体和管道；所述清理回收槽体为一无盖壳体，其底部开设若干螺纹盲孔，通过该螺纹盲孔和连接通孔将清理回收槽体刚性固定于连接底板上，清理回收槽体的一侧面与定位夹紧槽体的流动窗口侧面密封接触，且在该清理回收槽体的侧面开设一个与定位夹紧槽体的流动窗口相对应的窗口；在清理回收槽体的左右两个侧面内侧均设有过滤凹槽，所述滤网嵌插于两个过滤凹槽之中，将清理回收槽体划分为有窗口区域和无窗口区域；所述泵体固定安装于清理回收槽体的无窗口区域，所述管道一端与泵体连接，另一端穿过清理回收槽体与定位夹紧槽体连接。

一种上述多功能柔性夹具的使用方法，该方法的步骤是：将夹具固定安装于机床平台，装卡零件时，电磁铁通电，通过控制通电电流的方向和大小，使电磁铁磁场抵消永磁体磁场，去除夹具底座中励磁阵列磁场，调整定位夹紧槽中四个定位板，配合定位夹紧槽体底面，将零件初步定位，利用定位扳手固定四个定位板位置，实现零件准确定位；

待零件定位完成后，根据零件特点和加工需要，选取夹紧方式，有三种夹紧方式：第一种，先切断电磁铁电源，利用励磁阵列中永磁体磁场实现待加工零件的夹紧；第二种，先向定位夹紧槽中注入满足零件夹紧需求的磁流变液体，然后切断电磁铁电源，利用励磁阵列中永磁体磁场控制磁流变液体相变实现待加工零件的夹紧；第三种，先向定位夹紧槽中注入满足零件夹紧需求的磁流变液体，然后通过实时控制励磁阵列中各单元电磁铁电流的方向大小，动态调节励磁阵列整体或局部磁场强度，进而控制磁流变液体相变程度，实现加工过程中对零件各部分夹紧力和支撑力的动态调节；

待零件加工完毕后，电磁铁通电，通过控制通电电流的方向大小，使电磁铁磁场抵消永磁体磁场，去除励磁阵列磁场，在清理回收槽内的泵体作用下利用磁流变液体在清理回收槽与定位夹紧槽间循环流动，将切削屑清理至清理回收槽，实现切削屑的有效清理。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明新型多功能柔性夹具具有较强的通用性，能适用多种型号规格机床，可用于金属、非金属等各种材料的加工，实现对各类复杂零件的有效定位夹紧：本发明夹具底座中连接底板两侧各对称布置两个U形槽，通过螺栓连接可实现夹具与现有各类机床平台的固定连接；本发明定位夹紧槽中的四个定位板可沿横向导轨和纵向滑块自由移动，并可利用定位扳手实现位置固定，配合定位夹紧槽体底面，可实现对各类复杂零件的有效定位；本发明夹具底座中嵌入电磁铁和永磁体，构成一个励磁阵列，并可在定位夹紧槽中引入磁流变液体，通过调整励磁阵列磁场强度，控制磁流变液体相变程度，可实现对各类材料零件的有效夹紧；此外，针对导磁类材料零件，可直接利用励磁阵列产生的磁场实现待加工零件的有效夹紧。

(2)本发明新型多功能柔性夹具采用电磁与永磁相结合的方式，配合磁流变液体相变介质，在节约能源的同时，不仅可实现加工过程中对各类复杂零件的实时有效定位夹紧，而且能够动态调整零件支撑刚度，大幅提高加工精度，满足包括非金属薄壁类复杂曲面零件在内的各类复杂零件的加工需求：本发明位于夹具底座中用于产生磁场的励磁阵列采用电磁与永磁相结合的方式，即励磁阵列中每个单元均由嵌套的电磁铁和永磁体构成，且各单元磁场方向强度均可通过调整电磁铁电流方向大小动态调节，因此，可根据加工需要，动态调整励磁阵列整体或局部磁场强度，进而控制磁流变液体相变程度，由于磁流变液体作用力各向同性，故可实现加工过程中对零件各部分夹紧力和支撑力的动态调节，有效抑制加工过程中零件变形、加工振动，保证加工精度；此外，针对部分装卡要求不高零件，可采用定位阶段电磁铁通电抵消永磁体磁场的卸磁方式，夹紧阶段电磁铁断电利用永磁体磁场夹紧的工作模式，操作简单，节能高效。

(3)本发明新型多功能柔性夹具具有清理回收装置，可实现对切削屑的有效清理和磁流变液体的高效利用，具有较强易用性与经济性：本发明清理回收槽体与定位夹紧槽体连通，且清理回收槽体底面低于定位夹紧槽体底面，应用磁流变液体夹紧零件过程中，在励磁阵列产生的磁场作用下，定位夹紧槽内的磁流变液体呈现固态，而清理回收槽内的磁流变液体仍保持液态，因此，可利用清理回收槽内的泵体将清理回收槽内磁流变液体经管道补充至定位夹紧槽，适当提高定位夹紧槽中液面高度以满足零件夹紧需要，提升磁流变液体利用率；此外，加工结束后，在清理回收槽内的泵体作用下可利用磁流变液体在清理回收槽与定位夹紧槽间循环流动，将切削屑清理至清理回收槽，实现切削屑的有效清理。

(4)本发明新型多功能柔性夹具结构简单、操作便捷、使用维护成本低廉，在保证加工精度的同时可大幅提高生产效率：本发明仅由夹具底座、定位夹紧槽和清理回收槽构成，结构简单，利用定位夹紧槽中灵活移动的定位板和定位扳手，配合定位夹紧槽体底面，可实现零件的快速准确定位，针对零件的自身特点和装卡需要，利用夹具底座中采用电磁与永磁相结合方式的励磁阵列，配合磁流变液体，可灵活选取多种夹紧方式，在满足加工精度的同时提高夹紧效率，且本发明具有清理回收装置，可实现切削屑的有效清理和磁流变液体的循环利用，操作简单便捷，使用维护成本低廉。

附图说明

附图1为本发明新型多功能柔性夹具一种实施例的总体结构示意图；

附图2为本发明新型多功能柔性夹具一种实施例的夹具底座1的俯视结构示意图；

附图3为本发明新型多功能柔性夹具一种实施例的夹具底座1的主视剖面示意图；

附图4为本发明新型多功能柔性夹具一种实施例的定位夹紧槽2的俯视结构示意图；

附图5为本发明新型多功能柔性夹具一种实施例的去掉定位夹紧槽体21后定位夹紧槽内部的结构示意图；

附图6为本发明新型多功能柔性夹具一种实施例的清理回收槽3的立体结构示意图；

附图7为本发明新型多功能柔性夹具一种实施例的工作原理示意图；

图中，1夹具底座、2定位夹紧槽、3、清理回收槽、11连接底板、12电磁铁、13永磁铁、21定位夹紧槽体、22横向导轨、23横向滑块、24横板、25纵向导轨、26纵向滑块、27定位板、28定位扳手、31清理回收槽体、32滤网、33泵体、34管道、111连接通孔、112凹槽、113连通沟槽、114U形槽。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详细叙述本发明。实施例是以本发明所述技术方案为前提进行的具体实施，给出了详细的实施方式和过程。但本发明申请的权利要求保护范围不限于下述的实施例描述。

本发明设计的新型多功能柔性夹具(简称夹具，参见图1-7)包括夹具底座1、定位夹紧槽2和清理回收槽3；

所述夹具底座1(参见图2-3)用于固定安装定位夹紧槽2和清理回收槽3，实现夹具与各类机床平台的固定连接，包括连接底板11、电磁铁12和永磁体13；所述连接底板为一底面平整、上表面中部凸起的板状结构，连接底板的左右两侧对称布置有用于通过螺栓连接实现夹具与各类机床平台的固定连接的U形槽114，连接底板中部布置若干用于固定定位夹紧槽2和清理回收槽3的连接通孔111，通过螺纹连接实现夹具底座1与定位夹紧槽2和清理回收槽3的刚性连接，连接底板上表面的中部凸起上沿连接底板长宽方向均匀布置若干数量的凹槽112，在若干数量的凹槽之间开设有用于布置电磁铁线缆的连通沟槽113；每个凹槽内部均镶嵌有中空电磁铁12，所述电磁铁的形状规格与凹槽的形状规格相匹配，能够通过改变电流方向、大小调整磁场方向、强度；所述永磁体13采用轴向充磁形式，以相同的磁场方向嵌套安装于中空电磁铁12内部，永磁体13的高度与电磁铁的高度相同；若干数量的电磁铁和永磁体构成一个励磁阵列；

所述定位夹紧槽2(参见图4-5)安装于夹具底座1的中部凸起的上方，用于实现对各类复杂零件的定位夹紧，包括定位夹紧槽体21、定位板27、定位扳手28、横板24、两个横向导轨22和两个纵向导轨25；所述定位夹紧槽体21为一尺寸与连接底板11上表面中部凸起相配合的无盖壳体，定位夹紧槽体21的底部开设若干螺纹盲孔，通过螺纹连接刚性固定于连接底板11上表面中部凸起的正上方，定位夹紧槽体21与清理回收槽3相接触的侧面开设有流动窗口，用于磁流变液体的循环流动和切削屑的排出；所述两个横向导轨22沿定位夹紧槽体21宽度方向对称布置于定位夹紧槽体21内部使其与定位夹紧槽体21长度方向平行，并通过螺纹连接刚性固定于定位夹紧槽体21底部；在每个横向导轨22上均固定有两个横向滑块，所述横向滑块23与横向导轨22配合构成移动副，横向滑块23能沿横向导轨22灵活移动；在不同横向导轨上的相邻两个横向滑块23之间固定连接有横板24，两个横板与横向导轨正交；在两个横板上固定连接有两个纵向导轨25，两个纵向导轨25与两个横向导轨22正交，使纵向导轨25能够沿横向导轨22灵活移动；在每个纵向导轨上均固定连接有两个纵向滑块26，所述纵向滑块26与纵向导轨25配合构成移动副，纵向滑块能沿纵向导轨25灵活移动；在每个纵向滑块26上均刚性连接有一个定位板27，所述定位板27具有两个正交的用于定位的基准平面，且两个正交的用于定位的基准平面朝向横向导轨和纵向导轨的内侧，且垂直于定位夹紧槽体的底面，用于实现对待加工零件的定位；在所述定位板27和横板24上均开有螺纹孔，所述定位扳手28下端为一螺纹杆，上端为一便于其旋合的板状结构，通过定位扳手插入定位板27和横板24的螺纹孔中实现定位板与纵向滑块、纵向导轨及横板与横向滑块、横向导轨的固定，最终实现由横向导轨22、横向滑块23、横板24、纵向导轨25、纵向滑块26和定位板27构成的二维移动定位系统中定位板的固定，通过调整四个定位板完成待加工零件的定位后，旋合与横板24上螺纹孔相配合的定位扳手28，使该定位扳手下端压紧横向导轨22，可实现定位板的横向固定，旋合与定位板27上螺纹孔相配合的定位扳手28，使该定位扳手下端压紧纵向导轨25，可实现定位板的纵向固定；

所述清理回收槽3(参见图6)安装于夹具底座1的上方且紧挨定位夹紧槽2的一侧，用于实现切削屑的高效清理和磁流变液体的循环利用，包括清理回收槽体31、滤网32、泵体33和管道34；所述清理回收槽体31为一无盖壳体，其底部开设若干螺纹盲孔，用于通过螺纹连接刚性固定于连接底板11之上，清理回收槽体31的一侧面与定位夹紧槽体21的流动窗口侧面密封接触，且在该清理回收槽体31的侧面开设一个与定位夹紧槽体21的流动窗口相对应的窗口，用于磁流变液体的循环流动和切削屑的排出；在清理回收槽体的左右两个侧面内侧均设有过滤凹槽，所述滤网32嵌插于两个过滤凹槽之中，将清理回收槽体31划分为有窗口区域和无窗口区域，滤网用于过滤加工过程中残留于磁流变液体中的切削屑，防止切削屑进入无窗口区域；所述泵体33固定安装于清理回收槽体31的无窗口区域，用于将清理回收槽体31中的磁流变液体经连接清理回收槽体31和定位夹紧槽体21的管道34泵送至定位夹紧槽体21，实现磁流变液体的循环流动。

本发明的进一步特征在于清理回收槽体与定位夹紧槽体连通，且清理回收槽体底面低于定位夹紧槽体底面，应用磁流变液体夹紧零件过程中，在励磁阵列产生的磁场作用下，定位夹紧槽内的磁流变液体呈现固态，而清理回收槽内的磁流变液体仍保持液态。因此，可利用清理回收槽内的泵体将清理回收槽内磁流变液体经管道补充至定位夹紧槽，适当提高定位夹紧槽中液面高度以满足零件夹紧需要，提升磁流变液体利用率。此外，加工结束后，在清理回收槽内的泵体作用下可利用磁流变液体在清理回收槽与定位夹紧槽间循环流动，将切削屑清理至清理回收槽，实现切削屑的有效清理。

本发明的进一步特征在于所述电磁铁为中空圆柱形。

本发明的进一步特征在于所述清理回收槽体31和定位夹紧槽体21均为长方体形状。

本发明中管道34应尽可能安装在清理回收槽体31和定位夹紧槽体21靠上位置，管道在定位夹紧槽体21上的进口位置应尽可能位于流动窗口对面或远离流动窗口的位置。定位夹紧槽2和清理回收槽3的形状只要能够满足磁流变液体的流动和切削屑的排出要求即可，且定位夹紧槽内能够提供安装二维移动定位系统的足够空间；定位夹紧槽上的流动窗口，夹紧时在磁场的作用下磁流变液体固化，流动窗口封闭，排液时磁场去除，磁流变液体变为液态，流动窗口连通。

本发明中二维移动定位系统的四个定位板27均能沿横向导轨22和纵向导轨自由移动，并利用定位扳手28实现位置固定，配合定位夹紧槽体21底面，可实现对各类复杂零件的快速准确定位。

本发明利用磁流变液体实现对金属、非金属等各种材料复杂零件的有效夹紧支撑。磁流变液体在外界磁场作用下会瞬间从牛顿液体转换为具有高粘度的粘稠性类固体，且拥有强大的抗剪切能力，并可随外界磁场变化而实时可调，当外界磁场去除后，磁流变液体瞬间表现牛顿流体性质，且变化迅速可逆。定位夹紧槽2中待加工零件完成定位后，往定位夹紧槽2中注入磁流变液体使其覆盖待加工零件，通过调整夹具底座1中由电磁铁和永磁体构成励磁阵列的磁场强度，使磁流变液体固化，由于磁流变液体作用力各向同性(参见图7)，故可利用磁流变液体实现对待加工零件夹紧同时提供较大的零件支撑刚度，有效抑制加工过程中零件变形、加工振动，保证加工精度。此外，针对导磁类材料零件完成零件的定位后，可直接利用夹具底座1中励磁阵列产生的磁场实现待加工零件的夹紧，如常规机床电磁吸盘，直接利用磁场将零件吸附固定。

本发明的夹具底座1中用于产生磁场的励磁阵列采用电磁与永磁相结合的方式，即励磁阵列中每个单元均由嵌套的电磁铁和永磁体构成，且各单元磁场方向强度均可通过调整电磁铁电流方向大小动态调节，因此，可根据加工需要，动态调整励磁阵列整体或局部磁场强度，进而控制磁流变液体相变程度，实现加工过程中对零件各部分夹紧力和支撑力的动态调节。此外，针对部分装卡要求不高零件，可采用定位阶段电磁铁通电抵消永磁体磁场的卸磁方式，夹紧阶段电磁铁断电利用永磁体磁场夹紧的工作模式，操作简单，节能高效。

本发明新型多功能柔性夹具的使用方法是：将夹具固定安装于机床平台(参见图7)，装卡零件时，电磁铁通电，通过控制通电电流的方向和大小，使电磁铁磁场抵消永磁体磁场，去除夹具底座中励磁阵列磁场，调整定位夹紧槽2中四个定位板27，配合定位夹紧槽体21底面，将零件初步定位，利用定位扳手28固定四个定位板27位置，实现零件准确定位。待零件定位完成后，可根据零件特点和加工需要，选取夹紧方式：对于装卡要求不高的导磁性材料零件，切断电磁铁电源，利用励磁阵列中永磁体磁场实现待加工零件的夹紧；对于装卡要求不高的非导磁性材料零件，向定位夹紧槽中注入满足零件夹紧需求的磁流变液体，切断电磁铁电源，利用励磁阵列中永磁体磁场控制磁流变液体相变实现待加工零件的夹紧；对于装卡要求较高的零件，待向定位夹紧槽中注入满足零件夹紧需求的磁流变液体后，通过实时控制励磁阵列中各单元电磁铁电流的方向大小，动态调节励磁阵列整体或局部磁场强度，进而控制磁流变液体相变程度，实现加工过程中对零件各部分夹紧力和支撑力的动态调节。待零件加工完毕后，电磁铁通电，通过控制通电电流的方向大小，使电磁铁磁场抵消永磁体磁场，去除励磁阵列磁场，在清理回收槽内的泵体作用下利用磁流变液体在清理回收槽与定位夹紧槽间循环流动，将切削屑清理至清理回收槽，实现切削屑的有效清理。上面所述的装卡要求较高的零件是指易变形、强度低的零件，如薄壁类、曲面零件等。

实施例1

本实施例新型多功能柔性夹具包括夹具底座1、定位夹紧槽2和清理回收槽3；所述夹具底座1用于固定安装定位夹紧槽2和清理回收槽3，实现夹具与各类机床平台的固定连接，主要包括连接底板11、电磁铁12和永磁体13。所述连接底板为一底面平整、上表面中部凸起的板状结构，夹具底座的左右两侧对称布置两个U形槽，用于通过螺栓连接实现夹具与各类机床平台的固定连接，连接底板中部布置10个与定位夹紧槽2和清理回收槽3底部螺纹盲孔相配合的连接通孔，用于通过螺纹连接实现夹具底座1与定位夹紧槽2和清理回收槽3的刚性连接，连接底板上表面凸起部位沿连接底板长宽方向均匀布置15个与电磁铁外形相匹配的圆柱形凹槽，凹槽高度与电磁铁高度相同，用于镶嵌电磁铁和永磁体，15个电磁铁和永磁体构成一个励磁阵列，且在各圆柱形凹槽间开设若干连通沟槽，用于电磁铁线缆布置；所述电磁铁12为中空圆柱形，固定安装于连接底板圆柱形凹槽内，可通过改变电流方向、大小调整磁场方向、强度；所述永磁体13也为圆柱形，采用轴向充磁形式，以相同的磁场方向嵌套安装于中空圆柱形电磁铁12内部，永磁体13的高度与电磁铁高度相同。

所述定位夹紧槽2安装于夹具底座1上方，用于实现对各类复杂零件的定位夹紧，主要包括定位夹紧槽体21和二维移动定位系统，所述二维移动定位系统包括横向导轨22、横向滑块23、横板24、纵向导轨25、纵向滑块26、定位板27和定位扳手28。所述定位夹紧槽体21为一长宽与连接底板11上表面中部凸起部位相同的无盖长方体壳体，其底部开设6个螺纹盲孔，用于通过螺纹连接刚性固定于连接底板11上表面中部凸起部位正上方，定位夹紧槽体21与清理回收槽3相接触表面开设一个矩形流动窗口，用于磁流变液体的循环流动和切削屑的排出；两个横向导轨22沿定位夹紧槽体21宽度方向对称布置于定位夹紧槽体21内部使其与定位夹紧槽体21长度方向平行，并通过螺纹连接刚性固定于定位夹紧槽体21底部；所述横向滑块23与横向导轨22配合构成一移动副，可沿横向导轨22灵活移动；在定位夹紧槽体21内部左右两侧对称布置两个横板24，两个横板24两端分别通过螺纹连接与布置在不同横向导轨22上的两个横向滑块23刚性连接；所述两个与横向导轨22正交的纵向导轨25分别通过螺纹连接固定于两个横板24之上，使其能够沿横向导轨22灵活移动；所述纵向滑块26与纵向导轨25配合构成一移动副，可沿纵向导轨25灵活移动，且每个纵向导轨25配置两个纵向滑块26；四个定位板27通过螺纹连接刚性固定于四个纵向滑块26之上，利用定位板与横向导轨22和纵向导轨25平行的两个平面实现对待加工零件的定位；所述定位扳手28下端为一螺纹杆，上端为一便于其旋合的板状结构，用于实现由横向导轨22、横向滑块23、横板24、纵向导轨25、纵向滑块26和定位板27构成二维移动定位系统中定位板的固定，通过调整四个定位板完成待加工零件的定位后，旋合与横板24上螺纹孔相配合的定位扳手28，使其下端压紧横向导轨22，可实现定位板的横向固定，旋合与定位板27上螺纹孔相配合的定位扳手28，使其下端压紧纵向导轨25，可实现定位板的纵向固定。

所述清理回收槽3安装于夹具底座1上方，用于实现切削屑的高效清理和磁流变液体的循环利用，主要包括清理回收槽体31、滤网32、泵体33和管道34。所述清理回收槽体31为一无盖长方体壳体，其底部开设4个螺纹盲孔，用于通过螺纹连接刚性固定于连接底板11之上，并使其一侧面与定位夹紧槽体21开窗侧面密封接触，且在该侧面开设一个与定位夹紧槽体21侧面流动窗口相对应的窗口，用于磁流变液体的循环流动和切削屑的排出；所述滤网32嵌插于清理回收槽体31左右两侧的过滤凹槽之中，通过滤网将清理回收槽体31划分为有窗口和无窗口两个区域，用于过滤加工过程中残留于磁流变液体中的切削屑，防止切削屑进入无窗口区域；所述泵体33固定安装于清理回收槽体31无窗口区域，用于将清理回收槽体31中的磁流变液体经连接清理回收槽体31和定位夹紧槽体21的管道泵送至定位夹紧槽体21，实现磁流变液体的循环流动。

本实施例中定位夹紧槽的长、宽、高分别为600mm、400mm和150mm，清理回收槽体的长和宽为100mm、400mm和180mm，定位夹紧槽体和清理回收槽体的壁厚均为5mm，夹具底座连接定位夹紧槽和清理回收槽的厚度分别为50mm和20mm。

将本实施例的夹具固定在机床上，再通过二维移动定位系统对金属、非金属等各种材料复杂零件进行夹紧定位，定位夹紧槽2中待加工零件完成定位后，往定位夹紧槽2中注入磁流变液体使其覆盖待加工零件，通过调整夹具底座1中由电磁铁和永磁体构成励磁阵列的磁场强度，使磁流变液体固化，由于磁流变液体作用力各向同性，故可利用磁流变液体实现对待加工零件的夹紧同时提供较大的零件支撑刚度，有效抑制加工过程中零件变形、加工振动，保证加工精度。

需要补充说明的是，本发明所述的“前、后；左、右；上、下”等方位词是为了描述清楚，只具有相对意义。一般情况下，以夹具底座的长度方向为左、右，以夹具底座的平整底面为下，并作为其他方位词的基准。

本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (6)

1.一种新型多功能柔性夹具，其特征在于该夹具包括用于定位夹紧零件的定位夹紧槽、用于切削屑清理和磁流变液体循环利用的清理回收槽及夹具底座；

所述夹具底座用于固定安装定位夹紧槽和清理回收槽，实现夹具与各类机床平台的固定连接，包括连接底板、电磁铁和永磁体；所述连接底板为一底面平整、上表面中部凸起的板状结构，连接底板的左右两侧对称布置有用于实现夹具与各类机床平台的固定连接的U形槽，连接底板中部布置若干用于固定定位夹紧槽和清理回收槽的连接通孔，连接底板上表面的中部凸起上沿连接底板长宽方向均匀布置若干数量的凹槽，在若干数量的凹槽之间开设有用于布置电磁铁线缆的连通沟槽；每个凹槽内部均镶嵌有中空电磁铁，所述电磁铁的形状规格与凹槽的形状规格相匹配；所述永磁体采用轴向充磁形式，以相同的磁场方向嵌套安装于中空电磁铁内部；若干数量的电磁铁和永磁体构成一个励磁阵列；

所述定位夹紧槽安装于夹具底座的中部凸起的上方，包括定位夹紧槽体和二维移动定位系统，所述定位夹紧槽体为一尺寸与连接底板上表面中部凸起相配合的无盖壳体，定位夹紧槽体的底部开设若干螺纹盲孔，通过该螺纹盲孔和连接通孔将定位夹紧槽体刚性固定于连接底板上表面中部凸起的正上方，定位夹紧槽体与清理回收槽相接触的侧面开设有流动窗口；在定位夹紧槽体的内部固定安装二维移动定位系统，通过二维移动定位系统完成待加工零件的横向和纵向定位；

所述清理回收槽安装于夹具底座的上方且紧挨定位夹紧槽的一侧，包括清理回收槽体、滤网、泵体和管道；所述清理回收槽体为一无盖壳体，其底部开设若干螺纹盲孔，通过该螺纹盲孔和连接通孔将清理回收槽体刚性固定于连接底板上，清理回收槽体的一侧面与定位夹紧槽体的流动窗口侧面密封接触，且在该清理回收槽体的侧面开设一个与定位夹紧槽体的流动窗口相对应的窗口；在清理回收槽体的左右两个侧面内侧均设有过滤凹槽，所述滤网嵌插于两个过滤凹槽之中，将清理回收槽体划分为有窗口区域和无窗口区域；所述泵体固定安装于清理回收槽体的无窗口区域，所述管道一端与泵体连接，另一端穿过清理回收槽体与定位夹紧槽体连接。

2.根据权利要求1所述的新型多功能柔性夹具，其特征在于所述二维移动定位系统包括定位板、定位扳手、横板、两个横向导轨和两个纵向导轨；所述两个横向导轨沿定位夹紧槽体宽度方向对称布置于定位夹紧槽体内部使其与定位夹紧槽体长度方向平行，并通过螺纹连接刚性固定于定位夹紧槽体底部；在每个横向导轨上均固定有两个横向滑块，所述横向滑块与横向导轨配合构成移动副，横向滑块能沿横向导轨移动；在不同横向导轨上的相邻两个横向滑块之间固定连接有横板，两个横板与横向导轨正交；在两个横板上固定连接有两个纵向导轨，两个纵向导轨与两个横向导轨正交；在每个纵向导轨上均固定连接有两个纵向滑块，所述纵向滑块与纵向导轨配合构成移动副，纵向滑块能沿纵向导轨移动；在每个纵向滑块上均刚性连接有一个定位板，所述定位板具有两个正交的用于定位的基准平面，且两个正交的用于定位的基准平面朝向横向导轨和纵向导轨的内侧，且垂直于定位夹紧槽体的底面；在所述定位板和横板上均开有螺纹孔，所述定位扳手下端为一螺纹杆，上端为一便于其旋合的板状结构，通过定位扳手插入定位板和横板的螺纹孔中实现定位板与纵向滑块、纵向导轨及横板与横向滑块、横向导轨的固定。

3.根据权利要求1所述的新型多功能柔性夹具，其特征在于所述流动窗口为矩形，清理回收槽体底面低于定位夹紧槽体底面。

4.根据权利要求1所述的新型多功能柔性夹具，其特征在于所述电磁铁为中空圆柱形。

5.根据权利要求1所述的新型多功能柔性夹具，其特征在于所述定位夹紧槽体和清理回收槽体均为长方体形状。

6.一种权利要求2所述的多功能柔性夹具的使用方法，该方法的步骤是：将夹具固定安装于机床平台，装卡零件时，电磁铁通电，通过控制通电电流的方向和大小，使电磁铁磁场抵消永磁体磁场，去除夹具底座中励磁阵列磁场，调整定位夹紧槽中四个定位板，配合定位夹紧槽体底面，将零件初步定位，利用定位扳手固定四个定位板位置，实现零件准确定位；

待零件定位完成后，根据零件特点和加工需要，选取夹紧方式，有三种夹紧方式：第一种，先切断电磁铁电源，利用励磁阵列中永磁体磁场实现待加工零件的夹紧；第二种，先向定位夹紧槽中注入满足零件夹紧需求的磁流变液体，然后切断电磁铁电源，利用励磁阵列中永磁体磁场控制磁流变液体相变实现待加工零件的夹紧；第三种，先向定位夹紧槽中注入满足零件夹紧需求的磁流变液体，然后通过实时控制励磁阵列中各单元电磁铁电流的方向大小，动态调节励磁阵列整体或局部磁场强度，进而控制磁流变液体相变程度，实现加工过程中对零件各部分夹紧力和支撑力的动态调节；

待零件加工完毕后，电磁铁通电，通过控制通电电流的方向大小，使电磁铁磁场抵消永磁体磁场，去除励磁阵列磁场，在清理回收槽内的泵体作用下利用磁流变液体在清理回收槽与定位夹紧槽间循环流动，将切削屑清理至清理回收槽，实现切削屑的有效清理。