CN109623454A - 一种轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，用于对齿轮箱端面进行加工过程中的定位和夹紧，工装包括基座，基座上设有与基座垂直的工件承载板，工件承载板的中部设有用于装卸工件的通孔，通孔的内壁设有凸出的定位块，定位块之间的通孔内壁设上柔性的液囊的容纳槽，容纳槽内设有柔性的液囊，柔性的液囊通过导管与缸体连接，缸体内设有活塞，活塞一端的缸体内部与导管、柔性的液囊一起构成电流变液的容纳腔室，活塞的另一端与活塞驱动机构连接，在活塞的一端与柔性的液囊的内壁上分别设有正电极和负电极，正电极和负电极分别与控制器连接。该工装结构简单、使用便捷、工件夹持效果好，对工件各方向的夹紧力均匀牢固，可快速装卸工件。

Description

一种轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装

技术领域

本发明涉及机械产品加工制造工装技术领域，具体涉及一种轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装。

背景技术

齿轮箱是机械传动中的一个重要部件，其精度直接影响着机械运行效率。齿轮箱在精加工时需要承受铣刀、钻头等加工设备所施加的外力，若夹持齿轮箱的夹紧工装力度不合适，或夹紧工装的结构不合理可能造成齿轮箱的移位或脱落，导致精加工位置偏移或齿轮箱跌落摔坏，产生废品；另外，现有齿轮箱精加工用的夹紧工装大多仅能够对齿轮箱进行单面加工，对齿轮箱另外一侧面加工时需要将齿轮箱从工装上拆下来，并180°转向后重新固定到夹紧工装上，延长了齿轮箱精加工的工时，导致生产效率不高。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种结构简单、使用便捷、工件夹持效果好，对工件各方向的夹紧力均匀牢固，可快速装卸工件的一种轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，用于对齿轮箱端面进行加工过程中的定位和夹紧，所述工装包括基座，基座上设有与基座垂直的工件承载板，工件承载板的中部设有用于装卸工件的通孔，通孔的内壁设有凸出的定位块，定位块之间的通孔内壁设上柔性的液囊的容纳槽，容纳槽内设有柔性的液囊，柔性的液囊通过导管与缸体连接，缸体内设有活塞，活塞一端的缸体内部与导管、柔性的液囊一起构成电流变液的容纳腔室，活塞的另一端与活塞驱动机构连接，在活塞的一端与柔性的液囊的内壁上分别设有正电极和负电极，正电极和负电极分别与控制器连接。

由于在该工装的液囊、导管和缸体内容纳有电流变液，而液囊具有柔性表面，缸体内设有可移动的活塞，在装卸工件时，当活塞向后移动时，电流变液将被吸入到缸体内，同时液囊也会被收纳到容纳槽内，当工件被装入通孔内定位好后，活塞向前移动时即可将电流变液推入到液囊内，使其脱离容纳槽并如同气球一样鼓起，使得液囊的外表面与工件的外表面无遗漏、无间隙的紧密贴合，也就是将液囊的外表面紧密地包裹在复杂外形工件的表面上，并在活塞的作用下使其具有一定的压力，然后将附着在液囊内表面以及附着在活塞端部的正负电极通过控制器施加高电压直流电，使得液态的电流变液瞬间变为坚硬的固态凝固体，从而达到将工件均匀夹持牢固的功效，当工件加工完毕后，通过控制器将加载在正负电极之间的电压降到零伏，凝固后坚硬的电流变液又恢复为液态，然后活塞向后移动即可将加工后的工件卸下来。

为了确保工件被固定夹持在工件承载板上的固定位置，且不会发生偏移和旋转，优选的技术方案是，所述定位块包括至少三块径向定位块和至少一块旋转定位块。三块径向定位块可将工件定位在通孔内不会产生径向位移，块旋转定位块可将工件定位在通孔内不会产生旋转偏移。

为了便于工件的装卸、定位和夹紧牢固，进一步有的技术方案是，所述三块径向定位块呈三角形设置在通孔内壁上，其中三角形的一条边的边长大于另两条边的边长。

为了便于工件的装卸、定位和夹紧牢固，进一步有的技术方案还有，所述旋转定位块设置在呈三角形设置的三块径向定位块中三角形长边所对应的通孔内壁上，旋转定位块上设有与齿轮箱边缘上的凸耳或筋板相适配的凹槽。

为了便于驱动活塞杆的前后移动，进一步有的技术方案还有，所述活塞的另一端与活塞杆的一端连接，活塞杆为丝杠结构，丝杠与设置在缸体一端的螺母螺纹配合，丝杠的另一端与电机的输出轴连接，电机的底部与滑块连接，滑块与设置在工件承载板上的滑槽滑动配合。

当然也可以在活塞另一侧的缸体端部连通气管或油管，将气管或油管与气泵货油泵连接，通过气泵货油泵的正向旋转或反向选装，即可向活塞另一侧的缸体内充气或充油，或将活塞另一侧的缸体内的气或油抽出，从而驱动活塞的往复移动。

为了便于测量和控制液囊表面对工件表面的压力，优选的技术方案还有，在所述液囊的表面或活塞的端部设有压力传感器，压力传感器的信号输出端与控制器连接。在使用时为了确保工件不脱离定位面，应控制呈三角形设置的定位块中三角形长边一侧对应的液囊对工件施加的压力大于三角形另两边一侧对应的液囊对工件施加的压力。

为了预防加工机械对工件进行加工时，切削刀具触碰到液囊，同时为了减小液囊的体积，使其充液膨胀后延伸至工件的表面，同时又便于工件的装卸，优选的技术方案还有，在所述工件承载板的两侧分别设有侧板，侧板上设有挡板插槽，挡板插槽内插装有可拔插且平行于工件承载板的挡板。

为了便于一次装夹后对工件的两面进行加工，以便减少工件两次装夹、定位造成的加工效率及定位精度低的问题，优选的技术方案还有，在所述工件承载板与基板之间设有转盘，转盘与转盘驱动机构连接。

为了确保对电流变液加电后设备的使用安全，避免漏电对人身及设备造成的危害，优选的技术方案还有，所述缸体、导管、柔性的液囊均由绝缘材料制成，或在金属缸体的内部附着有绝缘层。

为了加快电流变液进出液囊的速度，缩短装夹工件的时间，同时又不会加大工装的体积，优选的技术方案还有，在所述缸体与柔性的液囊之间设有多根导管。

本发明的优点和有益效果在于：该轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装具有结构简单、使用便捷、工件夹持效果好，对工件各方向的夹紧力均匀牢固，可快速装卸工件等特点。由于液囊内的电流变液在加电前为液态，液囊的表面是柔软的，因此可适用于便面结构、形状复杂工件的装夹，使其液囊表面能够与工件表面紧密贴合，而当电流变液被加载高压电后即可变为坚硬的固态，从而将工件牢牢地夹持固定，而且夹紧或松开过程仅在几十分之一秒即可完成。

附图说明

图1是本发明轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装的主视结构示意图；

图2是图1中缸体、导管与液囊的剖视结构示意图；

图3是工件齿轮箱的结构图之一；

图4是工件齿轮箱的结构图之二。

图中：1、基座；2、工件承载板；3、通孔；4、定位块；4.1、径向定位块；4.2、旋转定位块；4.3、凹槽；5、液囊；6、容纳槽；7、导管；8、缸体；8.1、螺母；9、活塞；9.1、活塞杆；10、成电流变液；11、活塞驱动机构；12、正电极；13、负电极；14、控制器；15、电机；16、滑块；17、滑槽；18、压力传感器；19、侧板；20、挡板插槽；21、挡板；22、转盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1～2所示，本发明是一种轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，用于对齿轮箱端面进行加工过程中的定位和夹紧，所述工装包括基座1，基座1上设有与基座1垂直的工件承载板2，工件承载板2的中部设有用于装卸工件的通孔3，通孔3的内壁设有凸出的定位块4，在定位块4之间的通孔3内壁设上柔性的液囊5容纳槽6，容纳槽6内设有柔性的液囊5，柔性的液囊5通过导管7与缸体8连接，缸体8内设有活塞9，活塞9一端的缸体8内部与导管7、柔性的液囊5一起构成电流变液10的容纳腔室，活塞9的另一端与活塞驱动机构11连接，在活塞9的一端与柔性的液囊5的内壁上分别设有正电极12和负电极13，正电极12和负电极13分别与控制器14连接。

由于在该工装的液囊5、导管7和缸体8内容纳有电流变液10，而液囊5具有柔性表面，缸体8内设有可移动的活塞9，在装卸工件时，当活塞9向后移动时，电流变液10将被吸入到缸8体内，同时液囊5也会被收纳到容纳槽6内，当工件被装入通孔3内定位好后，活塞9向前移动时即可将电流变液10推入到液囊5内，使其脱离容纳槽6并如同气球一样鼓起，使得液囊5的外表面与工件的外表面无遗漏、无间隙的紧密贴合，也就是将液囊5的外表面紧密地包裹在复杂外形工件的表面上，并在活塞9的作用下使其具有一定的压力，然后将附着在液囊5内表面以及附着在活塞9端部的正电极12、负电极13通过控制器14施加高电压直流电，使得液态的电流变液10瞬间变为坚硬的固态凝固体，从而达到将工件均匀夹持牢固的功效，当工件加工完毕后，通过控制器14将加载在正电极12、负电极13之间的电压降到零伏，凝固后坚硬的电流变液10又恢复为液态，然后活塞9向后移动即可将加工后的工件卸下来。

为了确保工件被固定夹持在工件承载板上的固定位置，且不会发生偏移和旋转，本发明优选的实施方案是，所述定位块4包括三块径向定位块4.1和一块旋转定位块4.2。三块径向定位块4.1可将工件定位在通孔3内不会产生径向位移，块旋转定位块4.2可将工件定位在通孔3内不会产生旋转偏移。

为了便于工件的装卸、定位和夹紧牢固，本发明进一步有的实施方案是，所述三块径向定位块4.1呈三角形设置在通孔3内壁上，其中三角形的一条边的边长大于另两条边的边长。

为了便于工件的装卸、定位和夹紧牢固，本发明进一步有的实施方案还有，所述旋转定位块4.2设置在呈三角形设置的三块径向定位块4.1中三角形长边所对应的通孔3内壁上，旋转定位块4.2上设有与齿轮箱边缘上的凸耳或筋板相适配的凹槽4.3。

为了便于驱动活塞杆的前后移动，本发明进一步有的实施方案还有，所述活塞9的另一端与活塞杆9.1的一端连接，活塞杆9.1为丝杠结构，丝杠与设置在缸体8一端的螺母8.1螺纹配合，丝杠的另一端与电机15的输出轴连接，电机15的底部与滑块16连接，滑块16与设置在工件承载板2上的滑槽17滑动配合。

当然也可以在活塞9另一侧的缸体8端部连通气管或油管，将气管或油管与气泵货油泵连接，通过气泵货油泵的正向旋转或反向选装，即可向活塞另一侧的缸体内充气或充油，或将活塞另一侧的缸体内的气或油抽出，从而驱动活塞的往复移动。

为了便于测量和控制液囊5表面对工件表面的压力，本发明优选的实施方案还有，在所述液囊5的表面或活塞9的端部设有压力传感器18，压力传感器18的信号输出端与控制器14连接。在使用时为了确保工件不脱离定位面，应控制呈三角形设置的径向定位块4.1中三角形长边一侧对应的液囊5对工件施加的压力大于三角形另两边一侧对应的液囊5对工件施加的压力。

为了预防加工机械对工件进行加工时，切削刀具触碰到液囊5，同时为了减小液囊5的体积，使其充液膨胀后延伸至工件的表面，同时又便于工件的装卸，本发明优选的实施方案还有，在所述工件承载板2的两侧分别设有侧板19，侧板19上设有挡板插槽20，挡板插槽20内插装有可拔插且平行于工件承载板2的挡板21。

为了便于一次装夹后对工件的两面进行加工，以便减少工件两次装夹、定位造成的加工效率及定位精度低的问题，本发明优选的实施方案还有，在所述工件承载板2与基板1之间设有转盘22，转盘22与转盘驱动机构连接。

为了确保对电流变液10加电后设备的使用安全，避免漏电对人身及设备造成的危害，本发明优选的实施方案还有，所述缸体8、导管7、柔性的液囊5均由绝缘材料制成，或在金属缸体8的内部附着有绝缘层。

为了加快电流变液10进出液囊5的速度，缩短装夹工件的时间，同时又不会加大工装的体积，本发明优选的实施方案还有，在所述缸体8与柔性的液囊5之间设有多根导管7。

本发明轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装的电流变液制备方法如下：

该电流变液是用草酸氧钛钡对氧化石烯表面进行改性后得到的分散相复合材料电流变液。其制备方法之一是：

(1)钛酸四丁酯与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液A，加入稀盐酸调节PH值至1。(2)草酸与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液B加入稀盐酸调节PH值至1。(3)氯化钡与去离子水按0.1mol/L配成溶液C，加入稀盐酸调节PH值至1。(4)硅酸四乙酯与无水乙醇按体积比0.1配成溶液D。(5)取用D溶液200ml加入北京602所提供的氧化石墨烯，片层状，厚度80～150nm，不规则形状，最大尺寸30um，用稀氨水调节PH值至9，制成悬浮液E。(6)A溶液和B溶液按体积比1:2混合均匀后，加入悬浮液E，上述三种溶液A:B:E＝1:2:1，按上述三种溶液比例逐滴加入C溶液，形成灰色沉淀，各溶液体积比为A:B:C:E＝1:2:1:1，在65℃磁力加热搅拌1h后，用普通滤纸抽滤、反复洗涤抽滤，在80℃低真空干燥24h，得到氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒粉末。将氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒、聚二甲基硅油的质量比为1～4:1，首混后放入球磨机球磨20min，过80目筛后得到的悬浮液即可得到电流变液产品。

采用流变仪测试实施例1制备的电流变液进行屈服应力测试。氧化石墨烯/草酸氧钛钡复合纳米颗粒与聚二甲基硅油的质量比为4:1时，其屈服应力值最高，使用性能最佳，其屈服应力值在3kV/mm时达到40kPa。

其制备方法之二是：

(1)钛酸四丁酯与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液A，加入稀盐酸调节PH值至1。(2)草酸与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液B加入稀盐酸调节PH值至1。(3)氯化钡与去离子水按0.1mol/L配成溶液C，加入稀盐酸调节PH值至1。(4)100ml无水乙醇加入1g北京602所提供的氧化石墨烯，片层状，厚度80～150nm，不规则形状，最大尺寸30um，制成悬浮液D。(5)A溶液和B溶液按体积比1:2混合均匀后，加入悬浮液D，上述三种溶液A:B:D＝1:2:1，按上述三种溶液比例逐滴加入C溶液，形成灰色沉淀，各溶液体积比为A:B:C:D＝1:2:1:1，在65℃磁力加热搅拌1h后，用普通滤纸抽滤、反复洗涤抽滤，在80℃低真空干燥24h，得到灰色纳米颗粒粉末。将灰色纳米颗粒粉末、聚二甲基硅油的质量比为4:1，首混后放入球磨机球磨20min，过80目筛后得到的悬浮液即可得到电流变液产品。

其制备方法之三是：

(1)钛酸四丁酯与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液A，加入稀盐酸调节PH值至1。(2)草酸与无水乙醇按0.1mol/L配成溶液B加入稀盐酸调节PH值至1。(3)氯化钡与去离子水按0.1mol/L配成溶液C，加入稀盐酸调节PH值至1。(4)100ml无水乙醇加入1g北京602所提供的氧化石墨烯，片层状，厚度80～150nm，不规则形状，最大尺寸30um，制成悬浮液D。(5)A溶液和B溶液按体积比1:2混合均匀后，逐滴加入溶液C，上述三种溶液A:B:C＝1:2:1，形成白色沉淀，待反应完全进行，在加入悬浮液D，各溶液体积比为A:B:C:D＝1:2:1:1，在65℃磁力加热搅拌1h后，用普通滤纸抽滤、反复洗涤抽滤，在80℃低真空干燥24h，得到白灰色颗粒粉末。将白灰色颗粒粉末、聚二甲基硅油的质量比为4:1，首混后放入球磨机球磨20min，过80目筛后得到的悬浮液即可得到电流变液产品。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，用于对齿轮箱端面进行加工过程中的定位和夹紧，其特征在于，所述工装包括基座，基座上设有与基座垂直的工件承载板，工件承载板的中部设有用于装卸工件的通孔，通孔的内壁设有凸出的定位块，定位块之间的通孔内壁设上柔性的液囊的容纳槽，容纳槽内设有柔性的液囊，柔性的液囊通过导管与缸体连接，缸体内设有活塞，活塞一端的缸体内部与导管、柔性的液囊一起构成电流变液的容纳腔室，活塞的另一端与活塞驱动机构连接，在活塞的一端与柔性的液囊的内壁上分别设有正电极和负电极，正电极和负电极分别与控制器连接。

2.如权利要求1所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，所述定位块包括至少三块径向定位块和至少一块旋转定位块。

3.如权利要求2所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，所述三块径向定位块呈三角形设置在通孔内壁上，其中三角形的一条边的边长大于另两条边的边长。

4.如权利要求3所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，所述旋转定位块设置在呈三角形设置的三块径向定位块中三角形长边所对应的通孔内壁上，旋转定位块上设有与齿轮箱边缘上的凸耳或筋板相适配的凹槽。

5.如权利要求1所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，所述活塞的另一端与活塞杆的一端连接，活塞杆为丝杠结构，丝杠与设置在缸体一端的螺母螺纹配合，丝杠的另一端与电机的输出轴连接，电机的底部与滑块连接，滑块与设置在工件承载板上的滑槽滑动配合。

6.如权利要求1所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，在所述液囊的表面或活塞的端部设有压力传感器，压力传感器的信号输出端与控制器连接。

7.如权利要求1所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，在所述工件承载板的两侧分别设有侧板，侧板上设有挡板插槽，挡板插槽内插装有可拔插且平行于工件承载板的挡板。

8.如权利要求1所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，在所述工件承载板与基板之间设有转盘，转盘与转盘驱动机构连接。

9.如权利要求1所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，所述缸体、导管、柔性的液囊均由绝缘材料制成，或在金属缸体的内部附着有绝缘层。

10.如权利要求1所述的轻型低噪音齿轮箱的电流变液夹紧工装，其特征在于，在所述缸体与柔性的液囊之间设有多根导管。