CN109590776A - 一种基于磁流变液的柔性夹具与装夹方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁流变液的柔性夹具，包括安装座、与安装座固定连接的伸缩体以及安装在伸缩梯远离安装座一侧的装夹体；装夹体包括底座、两个可移动夹头、磁流变液囊和可调夹紧螺钉；可调夹紧螺钉与两个可移动夹头靠近底座的一侧连接。装夹方法具体包括以下步骤：步骤S2、将安装座与工作台进行固定；步骤S3、调节伸缩锁紧螺钉；步骤S4、调节可调夹紧螺钉；步骤S5、对磁流变液囊施加强磁场；步骤S6、调节可调夹紧螺钉；步骤S7、加工结束后，撤销对磁流变液囊施加的强磁场，调节伸缩锁紧螺钉、可调夹紧螺钉。本发明适用于任意曲面的零件薄壁结构；通过采用该夹具可以增加所夹持薄壁结构的刚性；减小了零件薄壁结构在加工过程中的振动和变形。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工夹具技术领域，具体的说，是一种基于磁流变液的柔性夹具与装夹方法。
背景技术
航空结构件由于轻量化设计要求，存在大量的槽腔特征，槽侧壁往往属于弱刚性结构。对于双面零件而言，当加工第二面时，为保证弱刚性侧壁的刚性，减少零件变形，通常采用真空工装或专用工装实现零件装夹，加工成本高昂。
针对薄壁零件加工刚性差的问题，查阅现有技术与文献发现，专利（专利号CN2017102562609）公布了一种弱刚性零件数控加工支撑装置及其支撑方法，该方法采用真空吸盘吸附在零件弱刚性侧壁达到增加弱刚性结构刚性的目的，保证零件加工中的刚性，减少了零件变形。
上述方法针对零件弱刚性侧壁刚性差的问题提出了相应的解决措施，但是上述方法主要适用于腹板，外形侧壁或开敞性较好的侧壁，对于内部槽腔侧壁尚无法有效解决。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于磁流变液的柔性夹具与装夹方法，有效的解决薄壁结构零件在加工过程中刚性差，易变性的问题，有效的保证了零件的加工质量。
本发明通过下述技术方案实现：
一种基于磁流变液的柔性夹具，包括安装座、与安装座固定连接的伸缩体以及安装在伸缩梯远离安装座一侧的装夹体；所述装夹体包括与装夹体远离安装座一侧固定连接的底座、安装底座上且对称设置的两个可移动夹头、设置在两个可移动夹头之间的磁流变液囊和安装在底座上用于调节连个可移动夹头相对距离的可调夹紧螺钉；所述可调夹紧螺钉与两个可移动夹头靠近底座的一侧连接。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述伸缩体包括设置在分别与底座和安装座连接的伸缩螺杆、安装在伸缩螺杆上的伸缩锁紧螺钉。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述伸缩螺杆包括一端固定在安装座上的A套管、套设在A套管内侧的B套管，所述B套管远离A套管的一端与底座固定连接；所述伸缩锁紧螺钉穿过A套管与B套管连接。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述可移动夹头包括固定在底座上的A夹头和滑动安装在底座上的B可移动夹头；所述底座靠近可移动夹头的一侧设置有滑槽，所述底座的侧壁上设置有与可调夹紧螺钉配合使用的螺纹通孔；所述可调夹紧螺钉穿过螺纹通孔安装在滑槽内且与B可移动夹头螺纹连接。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述安装座为磁力吸附座；所述磁力吸附座上设置有磁力开关。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述安装座包括与与A套管远离B套管一端固定连接的安装座本体，所述安装座本体上设置有螺纹孔。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述安装座为真空吸附座，包括与A套管远离B套管一端固定连接的真空吸盘，所述真空吸盘上设置有气嘴。
一种基于磁流变液的柔性夹具与装夹方法，具体包括以下步骤：
步骤S1、依据零件需夹紧侧壁的结构尺寸选择合适数量的柔性夹具，并对柔性夹具位置进行设定；
步骤S2、将柔性夹具放置在工作台上，将安装座与工作台进行固定；
步骤S3、调节伸缩锁紧螺钉，使得装夹体靠近零件需夹紧侧壁；
步骤S4、调节可调夹紧螺钉，使得可移动夹头贴合零件需夹紧侧壁；
步骤S5、对磁流变液囊施加强磁场，使磁流变液依据零件侧壁结构外形固化；
步骤S6、继续调节可调夹紧螺钉，使可移动夹头夹紧零件侧壁；
步骤S7、加工结束后，撤销对磁流变液囊施加的强磁场，调节伸缩锁紧螺钉、可调夹紧螺钉，使可移动夹头夹松开零件侧壁。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
（1）本发明；可适用于任意曲面的零件薄壁结构；
（2）本发明可以增加所夹持薄壁结构的刚性；
（3）本发明减小了零件薄壁结构在加工过程中的振动和变形，保证了零件的加工质量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的使用状态图；
图3为实施例5的结构示意图；
图4为真空吸附座的结构示意图；
图5为本发明中可移动夹头与底座的连接示意图；
其中1-磁力吸附座，2-伸缩螺杆，3-磁流变液囊，4-可移动夹头，41-A夹头，42-B可移动夹头，5-可调夹紧螺钉，6-伸缩锁紧螺钉，7-安装底座，8-安装螺钉孔，9-气嘴，10-密封圈，11-真空腔，12-零件侧壁，13-滑槽。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：
本发明通过下述技术方案实现，如图1-图4所示，一种基于磁流变液的柔性夹具，包括安装座7、与安装座7固定连接的伸缩体以及安装在伸缩梯远离安装座7一侧的装夹体；所述装夹体包括与装夹体远离安装座7一侧固定连接的底座、安装底座上且对称设置的两个可移动夹头4、设置在两个可移动夹头4之间的两个磁流变液囊3和安装在底座上用于调节连个可移动夹头4相对距离的可调夹紧螺钉5；所述可调夹紧螺钉5与两个可移动夹头4靠近底座的一侧连接。所述磁流变液囊3内装有磁流变液。两个磁流变液囊3分别与两个可移动夹头4相互靠近一侧固定连接。
磁流变液囊3中的磁流变液在正常情况下，磁流变液为低粘度的牛顿流体，在强磁场作用下，呈现高粘度特性，可同形状各异的零件侧壁12完全贴合，通过可移动夹头4施加的作用力从而实现对零件的夹持。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例2：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化如图1所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述伸缩体包括设置在分别与底座和安装座7连接的伸缩螺杆2、安装在伸缩螺杆2上的伸缩锁紧螺钉6。
进一步地，为了更好的实现本发明，所述伸缩螺杆2包括一端固定在安装座7上的A套管、套设在A套管内侧的B套管，所述B套管远离A套管的一端与底座固定连接；所述伸缩锁紧螺钉6穿过A套管与B套管连接。
需要说明的是，通过上述改进，通过B套管在A套管内的上下移动实现伸缩，当到达需要的位置时，通过伸缩锁紧螺钉6将B套管相对于A套管进行固定，实现对伸缩体高度的锁紧。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例3：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图5所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述可移动夹头4包括固定在底座上的A夹头41和滑动安装在底座上的B可移动夹头42；所述底座靠近可移动夹头4的一侧设置有滑槽13，所述底座的侧壁上设置有与可调夹紧螺钉5配合使用的螺纹通孔；所述可调夹紧螺钉5穿过螺纹通孔安装在滑槽13内且与B可移动夹头42螺纹连接。
需要说明的是，通过上述改进，所述B可移动夹头42靠近底座的一侧设置有凸台，所述凸台上设置有B螺纹孔，所述可调夹紧螺钉5依次穿过螺纹通孔、B螺纹孔与B可移动夹头42螺纹连接。
使用过程中，旋转可调夹紧螺钉5的螺帽，B可移动夹头42由于安装在底座远离安装座的一侧，使得底座对B可移动夹头42进行限位，使得其在可调夹紧螺钉5的转动过程中无法绕可调夹紧螺钉5旋转只能沿可调夹紧螺钉5的长方向进行移动。
一个磁流变液囊3安装在A夹头41靠近B可移动夹头42的一侧，另外一个磁流变液囊3安装在B可移动夹头42靠近A夹头41的一侧。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例4：
本实施例在上述实施例1-3任一实施例的基础上做进一步优化，如图1所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述安装座7为磁力吸附座1；所述磁力吸附座1上设置有磁力开关。
需要说明的是，通过上述改进，采用磁力吸附座1在使用过程中，首先将本设计安装在工作台上的指定位置，然后打开磁力吸附座1上的磁力开关从而使得本设计能够固定在工作台上。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例5：
本实施例在上述实施例1-3任一实施例的基础上做进一步优化，如图2、图3所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述安装座7包括与与A套管远离B套管一端固定连接的安装座7本体，所述安装座7本体上设置有螺纹孔8。
需要说明的是，通过上述改进，通过螺栓穿过螺纹孔8与工作台上的螺纹孔8进行配合，从而有限的实现将本设计固定在工作台上。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例6：
本实施例在上述实施例1-3任一实施例的基础上的基础上做进一步优化，如图4所示，进一步地，为了更好的实现本发明，所述安装座7为真空吸附座，包括与A套管远离B套管一端固定连接的真空吸盘，所述真空吸盘上设置有气嘴9；真孔吸盘的大端设置有密封圈10，密封圈10有效的避免空气进入真空腔11中。
需要说明的是，通过上述改进，采用真空吸附的方式将本设计固定在工作台上，通过气嘴9对真空吸盘的真空腔11进行抽真空，实现吸附固定；
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
实施例7：
本实施例在上述实施例的基础上做进一步优化，如图1-图4所示，一种基于磁流变液的柔性夹具与装夹方法，具体包括以下步骤：
步骤S1、依据零件需夹紧零件侧壁的结构尺寸选择合适数量的柔性夹具，并对柔性夹具位置进行设定；
步骤S2、将柔性夹具放置在工作台上，将安装座7与工作台进行固定；
步骤S3、调节伸缩锁紧螺钉6，使得装夹体靠近零件需夹紧零件侧壁12；
步骤S4、调节可调夹紧螺钉5，使得可移动夹头4贴合零件需夹紧零件侧壁12；
步骤S5、对磁流变液囊3施加强磁场，使磁流变液依据零件侧壁12结构外形固化；
步骤S6、继续调节可调夹紧螺钉5，使可移动夹头4夹紧零件侧壁12；
步骤S7、加工结束后，撤销对磁流变液囊3施加的强磁场，调节伸缩锁紧螺钉6、可调夹紧螺钉5，使可移动夹头4夹松开零件侧壁12。
需要说明的是，通过上述改进，一种基于磁流变液的柔性夹具由安装座7、伸缩体和装夹体组成。安装座7可通过磁力座吸附、螺钉压紧、真空吸附等多种方式与机床工作台连接；
伸缩体与安装座7固定连接，包括伸缩螺杆2和伸缩锁紧螺钉6，根据零件弱刚性侧壁结构特点，通过伸缩螺杆2可以调节装夹体的高度，使得装夹体能够夹紧零件弱刚性侧壁；通过伸缩锁紧螺钉6可以锁紧伸缩螺杆2，保证伸缩体与装夹体相对位置不变；
装夹体与伸缩体中的伸缩螺杆2固定连接，包括磁流变液囊3、可移动夹头4和可调夹紧螺钉5；通过可调夹紧螺钉5可以调节可移动夹头4位置，使其与零件侧壁12接触；磁流变液囊3中充满磁流变液，在正常情况下，磁流变液为低粘度的牛顿流体，在强磁场作用下，呈现高粘度特性，可同零件侧壁12完全贴合，并通过锁紧可调夹紧螺钉5实现对零件侧壁12的夹持。
在加工过程中，首先依据零件需夹紧侧壁的结构尺寸选择合适数量的柔性夹具，并根据零件侧壁12结构，确定柔性夹具位置。依据实际加工情况，安装座7通过真空吸附方式固定在工作台上。通过抽真空气嘴9将真空腔11抽真空，使得安装座7固定在工作台上。
通过调节伸缩锁紧螺钉6及可调夹紧螺钉5，使得可移动夹头4贴合零件需夹紧侧壁；对磁流变液囊3施加强磁场，使磁流变液依据零件侧壁12结构外形固化；继续调节可调夹紧螺钉5，使可移动夹头4夹紧零件侧壁12。
加工结束后，撤销对磁流变液囊3施加的强磁场，调节伸缩锁紧螺钉6、可调夹紧螺钉5，使可移动夹头4夹松开零件侧壁12。
本实施例的其他部分与上述实施例相同，故不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于磁流变液的柔性夹具，其特征在于：包括安装座（7）、与安装座（7）固定连接的伸缩体以及安装在伸缩梯远离安装座（7）一侧的装夹体；所述装夹体包括与装夹体远离安装座（7）一侧固定连接的底座、安装底座上且对称设置的两个可移动夹头（4）、设置在两个可移动夹头（4）之间的磁流变液囊（3）和安装在底座上用于调节连个可移动夹头（4）相对距离的可调夹紧螺钉（5）；所述可调夹紧螺钉（5）与两个可移动夹头（4）靠近底座的一侧连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的柔性夹具与装夹方法，其特征在于：所述伸缩体包括设置在分别与底座和安装座（7）连接的伸缩螺杆（2）、安装在伸缩螺杆（2）上的伸缩锁紧螺钉（6）。
3.根据权利要求2所述的一种基于磁流变液的柔性夹具与装夹方法，其特征在于：所述伸缩螺杆（2）包括一端固定在安装座（7）上的A套管、套设在A套管内侧的B套管，所述B套管远离A套管的一端与底座固定连接；所述伸缩锁紧螺钉（6）穿过A套管与B套管连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的柔性夹具，其特征在于：所述可移动夹头（4）包括固定在底座上的A夹头（41）和滑动安装在底座上的B可移动夹头（42）；所述底座靠近可移动夹头（4）的一侧设置有滑槽（13），所述底座的侧壁上设置有与可调夹紧螺钉（5）配合使用的螺纹通孔；所述可调夹紧螺钉（5）穿过螺纹通孔安装在滑槽（13）内且与B可移动夹头（42）螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的柔性夹具，其特征在于：所述安装座（7）为磁力吸附座（1）；所述磁力吸附座（1）上设置有磁力开关。
6.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的柔性夹具，其特征在于：所述安装座（7）包括与与A套管远离B套管一端固定连接的安装座（7）本体，所述安装座（7）本体上设置有螺纹孔（8）。
7.根据权利要求6所述的一种基于磁流变液的柔性夹具，其特征在于：所述安装座（7）为真空吸附座，包括与A套管远离B套管一端固定连接的真空吸盘，所述真空吸盘上设置有气嘴（9）。
8.根据权利要求1-7任一项所述的一种基于磁流变液的柔性夹具的装夹方法，其特征在于：
步骤S1、依据零件需夹紧零件侧壁（12）的结构尺寸选择合适数量的柔性夹具，并对柔性夹具位置进行设定；
步骤S2、将柔性夹具放置在工作台上，将安装座（7）与工作台进行固定；
步骤S3、调节伸缩锁紧螺钉（6），使得装夹体靠近零件需夹紧零件侧壁（12）；
步骤S4、调节可调夹紧螺钉（5），使得可移动夹头（4）贴合零件需夹紧零件侧壁（12）；
步骤S5、对磁流变液囊（3）施加强磁场，使磁流变液依据零件侧壁（12）结构外形固化；
步骤S6、继续调节可调夹紧螺钉（5），使可移动夹头（4）夹紧零件侧壁（12）；
步骤S7、加工结束后，撤销对磁流变液囊（3）施加的强磁场，调节伸缩锁紧螺钉（6）、可调夹紧螺钉（5），使可移动夹头（4）夹松开零件侧壁（12）。
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