CN107336056A - 一种基于快速冰冻技术的夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于快速冰冻技术的夹具，包括用于固定加工件的固定盘，所述的固定盘内设置有用于容置冰冻介质的容纳腔，所述的固定盘的底部设置有保温陶瓷层，所述的固定盘固定在一冰冻箱上；所述的冰冻箱内设置有压缩空气快速制冷装置,所述的压缩空气快速制冷装置的进口处连接有进气管，该进气管与一空气压缩机相连接，所述的空气压缩机上连接有集气口，所述的压缩空气快速制冷装置的出口处连接有出气管，该出气管与所述固定盘内设置的迷宫式盘管相连接；所述的固定盘上设置有测温探头，该测温探头经控制器与设置于进气管上的电磁阀相连接。本发明的优点在于：结构简单，适用各种材料、各种形状，使用成本低。

Description

一种基于快速冰冻技术的夹具
技术领域
本发明涉及一种机械加工用夹具，尤其指的是一种基于快速冰冻技术的夹具。
背景技术
金属(铝、银、黄金)、非金属材料、柔性材料及细小零件在加工过程中，对零件进行固定是一个难题。例如只有正方形边长5mm的陶瓷制品需要加工中心加工工序多，装夹时候使用传统的虎钳，真空吸盘，永磁吸盘已满足不了要求。
另外，对一些脆性材料进行加工固定时，传统的机械夹具在夹紧加工件会对其产生一个压力而产生夹紧力，压力不够无法固定加工件，压力过大则极易造成材料的塌边；同样的，对较薄工件进行加工固定时，传统的机械夹具在夹紧过程中容易造成加工件的损坏。这就给夹具的设计造成了很大的困难。
冰是强力的粘合剂，几乎可以粘和任何材料，包括刚性材料(金属、塑料、陶瓷、石墨等)和柔性材料(橡胶、生瓷、纺织品等)、另外冰融化挥发后不会留下任何的残渣，不会对加工材料造成污染。
发明内容
为解决现在技术存在的问题，本发明提供一种结构简单，适用各种材料、各种形状，使用成本低的基于快速冰冻技术的夹具。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于快速冰冻技术的夹具，包括用于固定加工件的固定盘，所述的固定盘内设置有用于容置冰冻介质的容纳腔，所述的固定盘的底部设置有保温陶瓷层，所述的固定盘固定在一冰冻箱上；所述的冰冻箱内设置有压缩空气快速制冷装置,所述的压缩空气快速制冷装置的进口处连接有进气管，该进气管与一空气压缩机相连接，所述的空气压缩机上连接有集气口，所述的压缩空气快速制冷装置的出口处连接有出气管，该出气管与所述固定盘内设置的迷宫式盘管相连接；所述的固定盘上设置有测温探头，该测温探头经控制器与设置于进气管上的电磁阀相连接。
优化的技术措施还包括：
所述的固定盘的截面为矩形结构，所述的迷宫式盘管呈回字形结构。
所述的固定盘的截面为圆形结构，所述的迷宫式盘管由若干同心圆构成，相邻同心圆之间相连通。
所述的进气管内的空气压力大于0.6MPa。
所述的集气口呈喇叭形结构。
所述的压缩空气快速制冷装置为涡流管。
所述的冰冻介质为水。
所述的电磁阀上连接有能够将220V电转换为24V电的变压器,所述的变压器上连接有电源线。
所述的电磁阀的开启温度为零下3度，所述的电磁阀的关闭温度为零下8度。
采用本发明的技术方案后，利用快速冷冻技术，通过空气压缩机采集压缩空气，压缩空气通过压缩空气快速制冷装置产生低温空气，低温空气通入固定盘的迷宫式盘管使容纳腔内的冰冻介质快速结冰，从而将加工件固定住，本夹具适用于各种材料、各种形状的加工件，应用范围广，而且采用无应力固定，夹持过程中不产生压力或者推力使加工件产生应力。低温固定，还能够降低加工时的温度，对加工件和刀具产生保护作用。
另外，通过测温探头、控制器、进气管上的电磁阀的反馈检测对进气实施自动控制，当温度低于设定的关闭温度时，电磁阀关闭，停止进气，当温度高于设定的开启温度时，电磁阀开启，进气；从而能够减少能耗，降低使用成本。
附图说明
图1是本发明的结构示例图；
图2是本发明实施例一固定盘的仰视图；
图3是本发明实施例二固定盘的仰视图。
其中的附图标记为：加工件1、固定盘2、容纳腔21、保温陶瓷层3、冰冻箱4、压缩空气快速制冷装置5、进气管51、出气管52、空气压缩机6、集气口61、迷宫式盘管7、测温探头8、控制器81、电磁阀82、变压器83、电源线84。
具体实施方式
实施例一，如图1至图2所示，
一种基于快速冰冻技术的夹具，包括用于固定加工件1的固定盘2，所述的固定盘2内设置有用于容置冰冻介质的容纳腔21，所述的固定盘2的底部设置有保温陶瓷层3，所述的固定盘2固定在一冰冻箱4上；所述的冰冻箱4内设置有压缩空气快速制冷装置5,所述的压缩空气快速制冷装置5的进口处连接有进气管51，该进气管51与一空气压缩机6相连接，所述的空气压缩机6上连接有集气口61，所述的压缩空气快速制冷装置5的出口处连接有出气管52，该出气管52与所述固定盘2内设置的迷宫式盘管7相连接；所述的固定盘2上设置有测温探头8，该测温探头8经控制器81与设置于进气管51上的电磁阀82相连接。
所述的固定盘2的截面为矩形结构，所述的迷宫式盘管7呈回字形结构。
所述的进气管51内的空气压力大于0.6MPa。
所述的集气口61呈喇叭形结构。喇叭形结构的集气口61能够提高进气量，提高集气效率。
所述的压缩空气快速制冷装置5为涡流管。涡流管是一项成熟的快速制冷技术，压缩空气通过涡流管后，温度急速降低。
所述的冰冻介质为水。采用水作为冰冻介质，取材方便，成本低，且不会产生污染。
所述的电磁阀82上连接有能够将220V电转换为24V电的变压器83,所述的变压器83上连接有电源线84。使用时，电源线84连接220V电源插座，经变压器83后为电磁阀82提供电能。
标准大气压下，水的冰点为0度；因此可以将电磁阀82的开启温度设置为零下3度，电磁阀82的关闭温度设置为零下8度。
工作原理：
加工件1放入固定盘2的容纳腔21内，启动夹具。空气从集气口61收集入空气压缩机6内得到气压大于0.6MPa的压缩空气，压缩空气经进气管51进入压缩空气快速制冷装置5(涡流管)内急速制冷得到低温空气，低温空气从出气管52进入固定盘2内的迷宫式盘管7；迷宫式盘管7内的低温空气与容纳腔21内的冰冻介质(水)发生热量交换，使水结冰从而将加工件1牢牢固定。
夹具夹持过程中，测温探头8对固定盘2的温度进行实时监测，并将监测到的温度传递至控制器81，控制器81对实时温度进行判断。当实时温度低于设定的关闭温度(零下8度)时，控制器81发出控制信号使电磁阀82关闭，停止进气；当实时温度高于设定的开启温度时，控制器81发出控制信号使电磁阀82开启，继续进气。通过对进气的自动控制，能够有效减少气量的消耗，降低能耗，降低使用成本。
本夹具利用快速冰冻技术，通过结成冰的水对加工件1进行固定，采用无应力固定，夹持过程中不产生压力或者推力使加工件产生应力，且加工完成后加工件1表面无残留。而且其适用于各种材料、各种形状的加工件1，对脆性材料加工件加工时，不会产生塌边现象；对柔性材料加工件加工时，冰对柔性材料的包裹能够有效提高其强度，使加工进行更加顺利。冰产生低温加工环境，能够抵消加工过程中产生的热量，对加工件1和刀具产生保护作用。
实施例二，如图3所示，
本实施例中的夹具与实施例一的结构相似，所不同的是，本实施例中，所述的固定盘2的截面为圆形结构，所述的迷宫式盘管7由若干同心圆构成，相邻同心圆之间相连通。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于快速冰冻技术的夹具，包括用于固定加工件(1)的固定盘(2)，其特征是：所述的固定盘(2)内设置有用于容置冰冻介质的容纳腔(21)，所述的固定盘(2)的底部设置有保温陶瓷层(3)，所述的固定盘(2)固定在一冰冻箱(4)上；所述的冰冻箱(4)内设置有压缩空气快速制冷装置(5),所述的压缩空气快速制冷装置(5)的进口处连接有进气管(51)，该进气管(51)与一空气压缩机(6)相连接，所述的空气压缩机(6)上连接有集气口(61)，所述的压缩空气快速制冷装置(5)的出口处连接有出气管(52)，该出气管(52)与所述固定盘(2)内设置的迷宫式盘管(7)相连接；所述的固定盘(2)上设置有测温探头(8)，该测温探头(8)经控制器(81)与设置于进气管(51)上的电磁阀(82)相连接。
2.如权利要求1所述的一种基于快速冰冻技术的夹具，其特征是：所述的固定盘(2)的截面为矩形结构，所述的迷宫式盘管(7)呈回字形结构。
3.如权利要求1所述的一种基于快速冰冻技术的夹具，其特征是：所述的固定盘(2)的截面为圆形结构，所述的迷宫式盘管(7)由若干同心圆构成，相邻同心圆之间相连通。
4.如权利要求2或3所述的一种基于快速冰冻技术的夹具，其特征是：所述的进气管(51)内的空气压力大于0.6MPa。
5.如权利要求4所述的一种基于快速冰冻技术的夹具，其特征是：所述的集气口(61)呈喇叭形结构。
6.如权利要求5所述的一种基于快速冰冻技术的夹具，其特征是：所述的压缩空气快速制冷装置(5)为涡流管。
7.如权利要求6所述的一种基于快速冰冻技术的夹具，其特征是：所述的冰冻介质为水。
8.如权利要求7所述的一种基于快速冰冻技术的夹具，其特征是：所述的电磁阀(82)上连接有能够将220V电转换为24V电的变压器(83),所述的变压器(83)上连接有电源线(84)。
9.如权利要求8所述的一种基于快速冰冻技术的夹具，其特征是：所述的电磁阀(82)的开启温度为零下3度，所述的电磁阀(82)的关闭温度为零下8度。
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