CN111843528A - 一种可控制预紧力的装夹装置 - Google Patents
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Abstract
一种可控制预紧力的装夹装置，其特征在于，包括夹具(1)、数字化功能力矩扳手(2)、服务器(5)和终端显示器(3)，数字化功能力矩扳手(2)的安装端头(21)插入夹具(1)的旋紧扳手安装孔(11)内，数字化功能力矩扳手(2)和服务器(5)之间设有有线连接、无线连接或通过WIFI连接，用于数字化功能力矩扳手(2)和服务器(5)之间的数据传输；服务器(5)和终端显示器(3)之间有第一数据线(7)连接。本发明终端显示器实时显示数字化功能力矩扳手施加力的数值，有利于工作人员迅速修正施加力，能减少工作时间30％～70％。
Description
技术领域
本发明是一种可控制预紧力的装夹装置，涉及一种可控制预紧力的装夹装置，可实现工件装夹变形在终端显示器上的实时数字化显示。
背景技术
机械加工过程中时常面临这样一种矛盾的窘境，一方面工件装夹预紧力过小不足以完全限制工件的6个自由度，造成工件加工过程中发生轻微移动导致工件过切超差；另一方面工件装夹预紧力过大时又会造成工件发生较大的弹性形变，引入原始变形误差。实际生产过程中往往只能根据操作工人的经验，凭手感决定施加多少预紧力，特别是弱刚性结构件件加工时初始装夹变形对工件的最终尺寸影响较大。
发明内容
本发明提供了一种可控制预紧力的装夹装置，可实现工件装夹预紧力或变形的终端实时数字化显示。
一种可控制预紧力的装夹装置，其特征在于，包括夹具1、数字化功能力矩扳手2、服务器5和终端显示器3，数字化功能力矩扳手2的安装端头21插入夹具1的旋紧扳手安装孔11内，数字化功能力矩扳手2和服务器5之间设有有线连接、无线连接或通过WIFI连接，用于数字化功能力矩扳手2和服务器5之间的数据传输；服务器5和终端显示器3之间有第一数据线7连接。
所述的数字化功能力矩扳手2和服务器5之间是第二数据线6连接。
所述的数字化功能力矩扳手2和服务器5之间的是无线电发射接受进行信息传递连接的。
所述的服务器5内嵌有数据库，并内置了CAE算法程序，能够调用数据库中典型工件的装夹模型，根据终端显示器输入的工件参数自动理论建模，同时将信息传输系统传递的数字化功能力矩扳手的扭矩值调用CAE程序进行分析计算，得到工件的变形量并存储，并根据计算结果将工件的实时变形自动建立三维数字模型，最后通过第一数据线7传输到终端显示器3上实时显示出来。
所述的服务器5存有通过统计或计算得到的各种工件最佳预紧力的数据，当工作时，通过在服务器5中的最佳预紧力的数据中，选择所要加工工件的最佳预紧力数，再通过终端显示器3显示该最佳预紧力数，工作人员在所述的数字化功能力矩扳手2上加上终端显示器3显示该最佳预紧力数大小的力；数字化功能力矩扳手2将施加的预紧力数传输及存储到服务器5上，并在终端显示器3上显示出来。
本发明结构简单，设计巧妙，并有如下有益效果：
1.当工作时，本发明的数字化功能力矩扳手将施加力的数值传入服务器中，终端显示器能够显示出服务器经过CAE程序进行分析计算的待加工工件的装夹变形量，从而引导工作人员根据工件变形量及时改变及校正施加力，从而获得应施加的最佳预紧力数值。
2.服务器对施加力进行存储，有利于对计算或统计的最佳预紧力数进行修正。
3.终端显示器实时显示数字化功能力矩扳手施加力的数值，有利于工作人员迅速修正施加力，能减少工作时间30％～70％；同时能改变工作人员工作姿态，使工作人员工作时不用弯腰看数字化功能力矩扳手上的数值，可以一直保存直立，改善了工作人员工作时的舒适度。
附图说明
图1为本发明夹具1结构示意图；
图2为本发明数字化功能力矩扳手2结构示意图；
图3为本发明回转体工件4结构示意图；
图4为本发明结构示意图；夹具1的旋紧扳手安装孔11的位置
图5为本发明数字化功能力矩扳手2的安装端头21位置示意图；
图6为本发明夹具1的旋紧扳手安装孔11位置示意图。
其中，1为夹具，2为数字化功能力矩扳手，3为终端显示器，4为回转体工件，5为服务器，6为第二数据线，7为第一数据线，11为旋紧扳手安装孔，21为安装端头。
具体实施方式
一种可控制预紧力的装夹装置，其特征在于，包括夹具1、数字化功能力矩扳手2、服务器5和终端显示器3，数字化功能力矩扳手2的安装端头21插入夹具1的旋紧扳手安装孔11内，数字化功能力矩扳手2和服务器5之间设有有线连接、无线连接或通过WIFI连接，用于数字化功能力矩扳手2和服务器5之间的数据传输；服务器5和终端显示器3之间有第一数据线7连接。
所述的数字化功能力矩扳手2和服务器5之间是第二数据线6连接。
所述的数字化功能力矩扳手2和服务器5之间的是无线电发射接受进行信息传递连接的。
所述的服务器5内嵌有数据库，并内置了CAE算法程序，能够调用数据库中典型工件的装夹模型，根据终端显示器输入的工件参数自动理论建模，同时将信息传输系统传递的数字化功能力矩扳手的扭矩值调用CAE程序进行分析计算，得到工件的变形量并存储，并根据计算结果将工件的实时变形自动建立三维数字模型，最后通过第一数据线7传输到终端显示器3上实时显示出来。
所述的服务器5存有通过统计或计算得到的各种工件最佳预紧力的数据，当工作时，通过在服务器5中的最佳预紧力的数据中，选择所要加工工件的最佳预紧力数，再通过终端显示器3显示该最佳预紧力数，工作人员在所述的数字化功能力矩扳手2上加上终端显示器3显示该最佳预紧力数大小的力；数字化功能力矩扳手2将施加的预紧力数传输及存储到服务器5上，并在终端显示器3上显示出来。
具体实施技术方案如下：
第一步：操作终端显示器，选择工件的装夹模型并参数化定义模型；
第二步：将回转体工件插入夹具中心孔内，并将数字化功能力矩扳手插入夹具的旋紧扳手安装孔内；
第三步：旋紧数字化功能力矩扳手，信息传输系统将数字化功能力矩扳手的力矩值实时传递给中央处理器；
第四步：中央处理器调用数据库通过CAE算法程序对实时力矩值分析计算，根据计算得到的变形量数值自动建模得到工件变形前后的三维模型，通过信息传输系统将变形量数值和三维模型传输到终端显示器；
第五步：观察终端显示器上工件变形情况，根据工件的加工精度及结构特点及终端显示器上工件的变形情况，实时调整力矩的数值。
使用本在线装夹系统，基于虚实映射功能将数字化功能力矩扳手的力矩数值与工件变形量一一对应起来，实现了工件装夹变形的定量计算及图形显示。
本发明包括数字化功能力矩扳手、夹具、数据库、信息传输系统、中央处理单元、终端显示器。
所述的数字化功能力矩扳手除能够实时显示扭矩外还具备传输功能，能够将实时扭矩数值通过数据线、WIFI或蓝牙方式通过信息传输系统实时传递给中央处理单元。
所述的夹具为标准的三爪、四爪夹具或具备上述功能的夹具，能够夹持回转体工件或棒料或管料毛坯，夹具上有个旋紧扳手安装孔。
所述数据库存储了数值驱动典型工件装夹的数值模型，同时基于CAE有限元算法计算并存储了夹具在不同扭矩条件下对工件造成的变形量，数据库储存在小型服务器内。
所述的信息传输系统具有信息接收及信息发送模块，能够接收数字化功能力矩扳手传输的扭矩值，能将终端显示器输入的工件参数传输给中央处理单元，并能将中央处理单元计算后的工件变形量及工件变形后的图像传输给终端显示器；信息发送及接收模块集成在终端显示器及小型服务器里内。
所述的中央处理单元内置了CAE算法程序，能够调用数据库中典型工件的装夹模型，根据终端显示器输入的工件参数自动理论建模，同时将信息传输系统传递的数字化功能力矩扳手的扭矩值调用CAE程序进行分析计算，得到工件的变形量并存储，并根据计算结果将工件的实时变形自动建模以三维模型的形式储存，中央处理器集成在小型服务器里。
所述的终端显示器为触摸平板显示屏，可以单独存在也可以集成在机床显示面板上，通过信息传输系统与中央处理器进行实时通信，支持人机交互操作，能够人为选择典型工件的装夹模型并能够参数化定义尺寸；接收中央处理器实时传递的工件变形数值及变形前后工件的三维模形，并显示在终端显示器上，可以便于操作者直观定量判断。
下面结合附图对本发明的较佳实例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，但需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。
图4所示本发明提供了一种基于虚实映射的在线装夹系统，包括：数字化功能力矩扳手、夹具、数据库、信息传输系统、数据线、中央处理单元、终端显示器。
图2所示的数字化功能力矩扳手除能够实时显示扭矩外还需具备传输功能，能够将扭矩通过数据线、WIFI或蓝牙方式通过信息传输系统实时传递给中央处理单元；图1所示的夹具为标准的三爪、四爪夹具或具备上述功能的夹具，能够夹持回转体工件或棒料或管料毛坯，夹具上有个旋紧扳手安装孔；数据库存储了数值驱动典型工件装夹的数值建模模型，同时存储了基于CAE有限元算法的夹具在不同扭矩条件下对工件造成的变形量，数据库储存在小型服务器里；信息传输系统具有信息接收及信息发送模块，能够接收数字化功能力矩扳手传输的扭矩值，能将终端显示器输入的工件参数传输给中央处理单元，并能将中央处理单元计算后的工件变形量及工件变形后的图像传输给终端显示器，信息发送及接收模块集成在终端显示器及小型服务器里；中央处理单元内置了CAE程序，能够调用数据库中典型工件的装夹模型，根据终端显示器输入的工件参数自动理论建模，同时将信息传输系统传递的数字化功能力矩扳手的扭矩值调用CAE程序进行分析计算，得到工件的变形量并存储，并根据计算结果将工件的实时变形自动建模以三维模型的形式储存，中央处理器集成在小型服务器里；终端显示器为触摸平板显示屏，可以单独存在也可以集成在机床显示面板上，通过信息传输系统与中央处理器进行实时通信，支持人机交互操作，能够人为选择典型工件的装夹模型并能够参数化定义尺寸；接收中央处理器实时传递的工件变形数值及变形前后工件的三维模形，并显示在终端显示器上，可以便于操作者直观定量判断。
操作终端显示器，选择工件的装夹模型并参数化定义模型，将图3所示的回转体工件插入夹具中心孔内，并将数字化功能力矩扳手插入夹具的旋紧扳手安装孔内；旋紧数字化功能力矩扳手，信息传输系统将数字化功能力矩扳手的力矩值实时传递给中央处理器，中央处理器进行分析计算后将工件实时变形数值及变形前后工件的三维模形通过信息传输系统传输给终端显示器；观察终端显示器上工件变形情况，根据工件的加工精度及结构特点及终端显示器上工件的变形情况，实时调整力矩的数值。
Claims (5)
1.一种可控制预紧力的装夹装置，其特征在于，包括夹具(1)、数字化功能力矩扳手(2)、服务器(5)和终端显示器(3)，数字化功能力矩扳手(2)的安装端头(21)插入夹具(1)的旋紧扳手安装孔(11)内，数字化功能力矩扳手(2)和服务器(5)之间设有有线连接、无线连接或通过WIFI连接，用于数字化功能力矩扳手(2)和服务器(5)之间的数据传输；服务器(5)和终端显示器(3)之间有第一数据线(7)连接。
2.根据权利要求1所述的一种可控制预紧力的装夹装置，其特征在于，所述的数字化功能力矩扳手(2)和服务器(5)之间是第二数据线(6)连接。
3.根据权利要求1所述的一种可控制预紧力的装夹装置，其特征在于，所述的数字化功能力矩扳手(2)和服务器(5)之间的是无线电发射接受进行信息传递连接的。
4.根据权利要求1所述的一种可控制预紧力的装夹装置，其特征在于，所述的服务器(5)内嵌有数据库，并内置了CAE算法程序，能够调用数据库中典型工件的装夹模型，根据终端显示器输入的工件参数自动理论建模，同时将信息传输系统传递的数字化功能力矩扳手的扭矩值调用CAE程序进行分析计算，得到工件的变形量并存储，并根据计算结果将工件的实时变形自动建立三维数字模型，最后通过第一数据线(7)传输到终端显示器(3)上实时显示出来。
5.根据权利要求1或4所述的一种可控制预紧力的装夹装置，其特征在于，所述的服务器(5)存有通过统计或计算得到的各种工件最佳预紧力的数据，当工作时，通过在服务器(5)中的最佳预紧力的数据中，选择所要加工工件的最佳预紧力数，再通过终端显示器(3)显示该最佳预紧力数，工作人员在所述的数字化功能力矩扳手(2)上加上终端显示器(3)显示该最佳预紧力数大小的力；数字化功能力矩扳手(2)将施加的预紧力数传输及存储到服务器(5)上，并在终端显示器(3)上显示出来。
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