CN112404616B - 一种电火花成形加工复杂型腔的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明尤其涉及一种电火花成形加工复杂型腔的装置，包括沿轴向依次设置的电极、一级变向机构、一级旋转机构、二级变向机构和二级旋转机构；一级变向机构和二级变向机构的轴向中段均为记忆合金段，记忆合金段可弯折一定角度；一级旋转机构和二级旋转机构的结构相同，均包括外壳、旋转杆和记忆合金组，记忆合金组包括结构相同均呈十字型的长态记忆合金柄和短态记忆合金柄，外壳内开设有控制腔，旋转杆转动设置在控制腔内，长态记忆合金柄和短态记忆合金柄沿轴向依次固定设置在旋转杆上，且其端部均与控制腔的内壁接触，在周向长态记忆合金柄与短态记忆合金柄之间具有一定夹角，一级旋转机构和二级旋转机构的旋转杆的旋转方向相反。

Description

一种电火花成形加工复杂型腔的装置及方法

技术领域

本发明属于电火花成形加工设备技术领域，尤其涉及一种电火花成形加工复杂型腔的装置及方法。

背景技术

电火花成形加工技术是指在一定的介质中，将加工工具和被加工工件分别作为不同电极，在两者之间通过脉冲放电形成电火花来电腐蚀被加工工件的方法。与传统加工方法不同，该方法不受金属材料的强度、硬度等力学性能的影响，为非接触式加工，不会产生切削力，可适用于绝大多数传统加工不易加工的新材料，比如非晶合金和高熵合金等。电火花成形加工已经运用到航天、电子等各个领域。

随着科技对于零部件的性能要求不断的提高，传统的加工复杂型腔的方法大多是分步骤多次加工出复杂型腔，或者是将复杂型腔分成若干部分加工再通过焊接工艺制成整体，但过多的加工步骤意味着零部件的精度受到损失，以及焊接工艺会导致零部件产生残余应力，造成力学性能上的损失。因此，一种能够直接加工出复杂型腔的装置及方法需要被提出。

发明内容

为解决现有技术存在的复杂型腔难加工的问题，本发明提供一种电火花成形加工复杂型腔的装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下，一种电火花成形加工复杂型腔的装置，包括沿轴向依次设置的电极、一级变向机构、一级旋转机构、二级变向机构和二级旋转机构；所述一级变向机构和二级变向机构的轴向中段均为记忆合金段，室温下，所述记忆合金段呈竖直状态，所述一级旋转机构和二级旋转机构的旋转中心线与记忆合金段的方向一致，达到所述记忆合金段相变温度时，所述记忆合金段弯折一定角度；

所述一级旋转机构和二级旋转机构的结构相同，均包括外壳、旋转杆和记忆合金组，所述记忆合金组包括长态记忆合金柄和短态记忆合金柄，所述长态记忆合金柄和短态记忆合金柄的结构相同均呈十字型，所述长态记忆合金柄在室温下呈长态，加热相变后呈短态，所述短态记忆合金柄在室温下呈短态，加热相变后呈长态，所述外壳内开设有控制腔，所述旋转杆转动设置在控制腔内，所述长态记忆合金柄和短态记忆合金柄沿轴向依次固定设置在旋转杆上，且其端部均与控制腔的内壁接触，在周向所述长态记忆合金柄与短态记忆合金柄之间具有一定夹角，所述一级旋转机构和二级旋转机构的旋转杆的旋转方向相反；所述一级旋转机构的旋转杆与一级变向机构固定连接，所述一级旋转机构的外壳与二级变向机构固定连接；所述二级旋转机构的旋转杆与二级变向机构固定连接。

作为优选，该装置还包括三级变向机构，所述三级变向机构的轴向中段也为记忆合金段，所述三级变向机构设置在二级变向机构和二级旋转机构之间，所述三级变向机构的一端与二级变向机构固定连接，所述三级变向机构的另一端与所述二级旋转机构的旋转杆固定连接。达到记忆合金段相变温度时，三级变向机构的记忆合金段弯折一定角度，三级变向机构是对二级变向机构在加工深度上的延伸。

作为优选，该装置还包括第一承重机构和第二承重机构，所述第一承重机构和第二承重机构的结构相同，均包括内接头、过渡管和外接头，所述外接头的内部延伸有第一限位凸缘，所述过渡管的一端向外延伸有第二限位凸缘，所述过渡管的另一端从外接头内穿过，所述内接头通过螺纹固定设置在外接头内，且所述第二限位凸缘位于第一限位凸缘和内接头之间；所述第一承重机构的过渡管的两端分别与一级旋转机构的旋转杆和一级变向机构固定连接，所述第一承重机构的内接头与一级旋转机构的外壳固定连接；所述第二承重机构的过渡管的两端分别与二级旋转机构的旋转杆和三级变向机构固定连接，所述第二承重机构的内接头与二级旋转机构的外壳固定连接。第一承重机构的内接头旋紧在一级旋转机构的外壳上，再通过第一承重机构的的外接头和内接头螺纹连接，使第一承重机构以及其下端部分机构的重量转移到一级旋转机构的外壳上；第二承重机构的内接头旋紧在二级旋转机构的外壳上，再通过第二承重机构的的外接头和内接头螺纹连接，使第二承重机构以及其下端部分机构的重量转移到二级旋转机构的外壳上。

作为优选，所述一级变向机构、二级变向机构和三级变向机构内均开设有密闭的气道，所述一级变向机构、二级变向机构和三级变向机构上均具有与其气道连通的通气口和出气口，所述一级变向机构的出气口位于其下部，所述外壳上具有与控制腔连通的通气口和出气口，所述气道和控制腔内通过其通气口通入CO₂，当通入低温CO₂时，所述记忆合金段呈竖直状态，所述一级旋转机构和二级旋转机构的旋转中心线与记忆合金段的方向一致，当通入高温CO₂时，所述记忆合金段弯折一定角度。采用CO₂对记忆合金进行温控，CO₂由干冰喷射机制出，具有初始温度低的效果，可以有效对高温相变的记忆合金进行冷却，并且CO₂比热容小，易升温，有利于记忆合金的加热；位于一级变向机构下部的出气口排出的气体还可以吹走加工过程产生的电蚀产物。

作为优选，所述控制腔的底端通过压块和密封圈密封，所述旋转杆的两端分别固定设置有限位块和锥形块，所述限位块和锥形块位于控制腔的两端，所述密封圈位于压块和锥形块之间，所述一级旋转机构的锥形块与第一承重机构的过渡管螺纹固定连接，所述第一承重机构的过渡管通过第一双头锥形块与一级变向机构螺纹固定连接，所述一级旋转机构的外壳通过第二双头锥形块与二级变向机构螺纹固定连接，所述二级旋转机构的锥形块与第二承重机构的过渡管螺纹固定连接，所述第二承重机构的过渡管通过第三双头锥形块与三级变向机构螺纹固定连接。一级旋转机构和二级旋转机构的结构简单可靠，设计巧妙，便于装配。

进一步地，所述限位块选用螺母。螺母与旋转杆通过螺纹固定连接，装配便捷牢靠，螺母抵靠在控制腔的外壁上用于限位。

进一步地，所述长态记忆合金柄和短态记忆合金柄的各端部均设置有滚轮，所述滚轮与控制腔的内壁接触。便于长态记忆合金柄和短态记忆合金柄沿控制腔的内壁滚动。

进一步地，所述记忆合金段弯折一定角度为90°，在周向所述长态记忆合金柄与短态记忆合金柄之间具有一定夹角为45°。

进一步地，所述电极选用铜电极，所述一级变向机构的端部开设有与电极配合的安装孔，所述一级变向机构的端部螺纹连接有锁紧帽，所述锁紧帽和电极之间设置有弹性垫片，当所述锁紧帽拧紧时，所述锁紧帽和弹性垫片将电极压紧。电极的安装结构简单牢靠，便于装配。

上述的电火花成形加工复杂型腔的装置的加工方法，包括以下步骤：

S：初始状态时，所述一级变向机构、二级变向机构和二级变向机构的气道，以及一级旋转机构和二级旋转机构的控制腔内通过其通气口均通入低温CO₂，此时各个记忆合金段均呈竖直状态，该装置呈竖直状态，所述长态记忆合金柄呈长态，短态记忆合金柄呈短态，该状态可以沿竖直方向对工件进行加工，或者在已有的型腔内沿竖直方向加工工件；

S2：当该装置伸入型腔后，该装置有以下几种工作状态：

a：首先对一级变向机构的气道通入高温CO₂，使一级变向机构的记忆合金段发生相变弯折90°，使电极朝向水平方向，实现对型腔的侧壁加工，再一级旋转机构的旋转杆依次带动一级变向机构以及电极绕竖直方向旋转，其旋转步长为45°，二级旋转机构的旋转杆依次带动三级变向机构、二级变向机构、一级变向机构以及电极绕竖直方向旋转，其旋转方向与一级旋转机构的旋转杆的旋转方向相反，其旋转步长也为45°，可以复位一级旋转机构的旋转杆的旋转；

b：首先对二级变向机构的气道通入高温CO₂，使其记忆合金段发生相变弯折90°，使电极朝向水平方向，能够在侧壁上加工出更深的型腔，再二级旋转机构的旋转杆依次带动三级变向机构、二级变向机构、一级变向机构以及电极绕竖直方向旋转，其旋转步长为45°；可以同时对一级变向机构的气道通入高温CO₂，使一级变向机构的记忆合金段发生相变弯折90°，使电极朝向竖直方向，可以沿竖直方向加工型腔，一级旋转机构的旋转杆依次带动一级变向机构以及电极绕水平方向旋转，其旋转步长为45°；

c：首先对三级变向机构的气道通入高温CO₂，使其记忆合金段发生相变弯折90°，使电极朝向水平方向，是对二级变向机构在加工深度上的延伸，其工作原理同b；

上述一级旋转机构和二级旋转机构的旋转杆的旋转工作原理相同，均是通过其通气口向控制腔内通入高温CO₂，使其长态记忆合金柄缩短，解除限位作用，短态记忆合金柄伸长沿控制腔的内壁运动，此时记忆合金组驱动旋转杆绕竖直方向旋转45°，再通过其通气口对控制腔通入低温CO₂，使短态记忆合金柄缩短，解除限位作用，长态记忆合金柄伸长沿控制腔的内壁运动，此时记忆合金组驱动旋转杆绕竖直方向再旋转45°，重复上述动作，实现旋转杆的旋转，其中二级旋转机构和一级旋转机构的旋转杆的旋转方向相反；

S：重复上述步骤S2对工件进行加工后，再对各级变形机构按由低到高级别的顺序依次通入低温CO₂，使该装置恢复为初始状态，移出型腔，完成加工。

有益效果：

1、本发明的电火花成形加工复杂型腔的装置，采用靠记忆合金实现各个方向上驱动来对复杂型腔进行电火花成形加工，可以实现对型腔内多个平面、多个角度的加工，可以一次性完成对复杂型腔的加工，该装置结构简单可靠，加工出的工件性能好；

2、本发明的电火花成形加工复杂型腔的装置，各级机构采用可拆卸的机械连接方式，对于不同深度的型腔加工可以更换不同规格的变向机构来满足加工需求；

3、本发明的电火花成形加工复杂型腔的装置，采用CO₂气体对记忆合金进行温控，CO₂气体由干冰喷射机制出，具有初始温度低的效果，可以有效对高温相变的记忆合金进行冷却，并且CO₂气体比热容小，易升温，有利于记忆合金的加热。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的主视示意图；

图2是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的一级变向机构的剖视示意图；

图3是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的第一承重机构的爆炸示意图；

图4是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的一级旋转机构的爆炸示意图；

图5是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的一级旋转机构的剖视示意图；

图6是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的一级旋转机构的内部结构示意图；

图7是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的局部剖视示意图；

图8是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的二级变向机构和三级变向机构的剖视示意图；

图9是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的二级旋转机构的内部结构示意图；

图10是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的第二承重机构的爆炸示意图；

图11是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的二级旋转机构的剖视示意图；

图12是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的爆炸示意图(其中，电极未示意出)；

图13是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的工作状态a示意图；

图14是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的工作状态b示意图；

图15是本发明电火花成形加工复杂型腔的装置的工作状态c示意图；

图中：1、电极，2、一级变向机构，21、记忆合金段，22、气道，23、通气口，24、出气口，25、安装孔，3、第一承重机构，31、内接头，32、过渡管，321、第二限位凸缘，33、外接头，331、第一限位凸缘，34、第一双头锥形块，4、一级旋转机构，41、外壳，411、控制腔，42、旋转杆，431、长态记忆合金柄，432、短态记忆合金柄，433、滚轮，44、压块，45、密封圈，46、限位块，47、锥形块，48、第二双头锥形块，5、二级变向机构，6、三级变向机构，7、第二承重机构，71、第三双头锥形块，8、二级旋转机构，81、锥螺纹，9、锁紧帽，91、弹性垫片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1～12所示，一种电火花成形加工复杂型腔的装置，包括沿轴向依次设置的电极1、一级变向机构2、一级旋转机构4、二级变向机构5和二级旋转机构8；所述一级变向机构2和二级变向机构5的轴向中段均为记忆合金段21，室温下，所述记忆合金段21呈竖直状态，所述一级旋转机构4和二级旋转机构8的旋转中心线与记忆合金段21的方向一致，达到所述记忆合金段21相变温度时，所述记忆合金段21弯折一定角度，本实施例的该一定角度为90°；

所述一级旋转机构4和二级旋转机构8的结构相同，均包括外壳41、旋转杆42和记忆合金组，所述记忆合金组包括长态记忆合金柄431和短态记忆合金柄432，所述长态记忆合金柄431和短态记忆合金柄432的结构相同均呈十字型，所述长态记忆合金柄431在室温下呈长态，加热相变后呈短态，所述短态记忆合金柄432在室温下呈短态，加热相变后呈长态，所述外壳41内开设有控制腔411，所述旋转杆42转动设置在控制腔411内，所述长态记忆合金柄431和短态记忆合金柄432沿轴向依次固定设置在旋转杆42上，且其端部均与控制腔411的内壁接触，所述长态记忆合金柄431和短态记忆合金柄432的各端部均设置有滚轮433，所述滚轮433与控制腔411的内壁接触，便于长态记忆合金柄431和短态记忆合金柄432沿控制腔411的内壁滚动，在周向所述长态记忆合金柄431与短态记忆合金柄432之间具有一定夹角，本实施例的该一定夹角为45°，所述一级旋转机构4和二级旋转机构8的旋转杆42的旋转方向相反，具体地，如图6和图9所示，所述控制腔411与呈短态的长态记忆合金柄431和短态记忆合金柄432的端部接触的内壁偏斜方向相反；所述一级旋转机构4的旋转杆42与一级变向机构2固定连接，所述一级旋转机构4的外壳41与二级变向机构5固定连接；所述二级旋转机构8的旋转杆42与二级变向机构5固定连接。

如图1、8和12所示，该装置还包括三级变向机构6，所述三级变向机构6的轴向中段也为记忆合金段21，所述三级变向机构6设置在二级变向机构5和二级旋转机构8之间，所述三级变向机构6的一端与二级变向机构5固定连接，所述三级变向机构6的另一端与所述二级旋转机构8的旋转杆42固定连接。达到记忆合金段21相变温度时，三级变向机构6的记忆合金段21弯折一定角度，三级变向机构6是对二级变向机构5在加工深度上的延伸。

如图1、3、7、10和12所示，为了提高该装置的结构强度，使得该装置更加牢靠，该装置还包括第一承重机构3和第二承重机构7，所述第一承重机构3和第二承重机构7的结构相同，均包括内接头31、过渡管32和外接头33，所述外接头33的内部延伸有第一限位凸缘331，所述过渡管32的一端向外延伸有第二限位凸缘321，所述过渡管32的另一端从外接头33内穿过，所述内接头31通过螺纹固定设置在外接头33内，且所述第二限位凸缘321位于第一限位凸缘331和内接头31之间；所述第一承重机构3的过渡管32的两端分别与一级旋转机构4的旋转杆42和一级变向机构2固定连接，所述第一承重机构3的内接头31与一级旋转机构4的外壳41固定连接，第一承重机构3的内接头31旋紧在一级旋转机构4的外壳41上，再通过第一承重机构3的的外接头33和内接头31螺纹连接，使第一承重机构3以及其下端部分机构的重量转移到一级旋转机构4的外壳41上；所述第二承重机构7的过渡管32的两端分别与二级旋转机构8的旋转杆42和三级变向机构6固定连接，所述第二承重机构7的内接头31与二级旋转机构8的外壳41固定连接，第二承重机构7的内接头31旋紧在二级旋转机构8的外壳41上，再通过第二承重机构7的的外接头33和内接头31螺纹连接，使第二承重机构7以及其下端部分机构的重量转移到二级旋转机构8的外壳41上。

如图1、2、5、6、8、11和12所示，为了便于实现记忆合金的温控，所述一级变向机构2、二级变向机构5和三级变向机构6内均开设有密闭的气道22，所述一级变向机构2、二级变向机构5和三级变向机构6上均具有与其气道22连通的通气口23和出气口24，所述一级变向机构2的出气口24位于其下部，位于一级变向机构2下部的出气口24排出的气体还可以吹走加工过程产生的电蚀产物；所述外壳41上具有与控制腔411连通的通气口23和出气口24，所述气道22和控制腔411内通过其通气口23通入CO₂，当通入低温CO₂时，所述记忆合金段21呈竖直状态，所述一级旋转机构4和二级旋转机构8的旋转中心线与记忆合金段21的方向一致，当通入高温CO₂时，所述记忆合金段21弯折一定角度。

如图5、7、11和12所示，为了使一级旋转机构4和二级旋转机构8的结构简单可靠，以及便于装配，所述控制腔411的底端通过压块44和密封圈45密封，所述旋转杆42的两端分别固定设置有限位块46和锥形块47，所述限位块46和锥形块47位于控制腔411的两端，所述限位块46选用螺母，螺母与旋转杆42通过螺纹固定连接，螺母抵靠在控制腔411的外壁上用于限位，所述密封圈45位于压块44和锥形块47之间，所述一级旋转机构4的锥形块47与第一承重机构3的过渡管32螺纹固定连接，所述第一承重机构3的过渡管32通过第一双头锥形块34与一级变向机构2螺纹固定连接，所述一级旋转机构4的外壳41通过第二双头锥形块48与二级变向机构5螺纹固定连接，所述二级旋转机构8的锥形块47与第二承重机构7的过渡管32螺纹固定连接，所述第二承重机构7的过渡管32通过第三双头锥形块71与三级变向机构6螺纹固定连接；二级旋转机构8的外壳41上端用锥螺纹81密封，其上端长度可以适当增长以便于装夹在电火花机床上。

如图1、2和12所示，所述电极1选用铜电极，为了便于电极1的安装，所述一级变向机构2的端部开设有与电极1配合的安装孔25，所述一级变向机构2的端部螺纹连接有锁紧帽9，所述锁紧帽9和电极1之间设置有弹性垫片91，当所述锁紧帽9拧紧时，所述锁紧帽9和弹性垫片91将电极1压紧。

上述的电火花成形加工复杂型腔的装置的加工方法，包括以下步骤：

S1：初始状态时，所述一级变向机构2、二级变向机构5和二级变向机构5的气道22，以及一级旋转机构4和二级旋转机构8的控制腔411内通过其通气口23均通入低温CO₂，此时各个记忆合金段21均呈竖直状态，该装置呈竖直状态，所述长态记忆合金柄431呈长态，短态记忆合金柄432呈短态，该状态可以沿竖直方向对工件进行加工，或者在已有的型腔内沿竖直方向加工工件；

S2：当该装置伸入型腔后，该装置有以下几种工作状态：

a：如图13所示，首先对一级变向机构2的气道22通入高温CO₂，使一级变向机构2的记忆合金段21发生相变弯折90°，使电极1朝向水平方向，实现对型腔的侧壁加工，再一级旋转机构4的旋转杆42依次带动一级变向机构2以及电极1绕竖直方向旋转，其旋转步长为45°，二级旋转机构8的旋转杆42依次带动三级变向机构6、二级变向机构5、一级变向机构2以及电极1绕竖直方向旋转，其旋转方向与一级旋转机构4的旋转杆42的旋转方向相反，其旋转步长也为45°，可以复位一级旋转机构4的旋转杆42的旋转；

b：如图14所示，首先对二级变向机构5的气道22通入高温CO₂，使其记忆合金段21发生相变弯折90°，使电极1朝向水平方向，能够在侧壁上加工出更深的型腔，再二级旋转机构8的旋转杆42依次带动三级变向机构6、二级变向机构5、一级变向机构2以及电极1绕竖直方向旋转，其旋转步长为45°；可以同时对一级变向机构2的气道22通入高温CO₂，使一级变向机构2的记忆合金段21发生相变弯折90°，使电极1朝向竖直方向，可以沿竖直方向加工型腔，一级旋转机构4的旋转杆42依次带动一级变向机构2以及电极1绕水平方向旋转，其旋转步长为45°；

c：如图15所示，首先对三级变向机构6的气道22通入高温CO₂，使其记忆合金段21发生相变弯折90°，使电极1朝向水平方向，是对二级变向机构5在加工深度上的延伸，其工作原理同b；

上述一级旋转机构4和二级旋转机构8的旋转杆42的旋转工作原理相同，均是通过其通气口23向控制腔411内通入高温CO₂，使其长态记忆合金柄431缩短，解除限位作用，短态记忆合金柄432伸长沿控制腔411的内壁运动，此时记忆合金组驱动旋转杆42绕竖直方向旋转45°，再通过其通气口23对控制腔411通入低温CO₂，使短态记忆合金柄432缩短，解除限位作用，长态记忆合金柄431伸长沿控制腔411的内壁运动，此时记忆合金组驱动旋转杆42绕竖直方向再旋转45°，重复上述动作，实现旋转杆42的旋转，其中二级旋转机构8和一级旋转机构4的旋转杆42的旋转方向相反；

S3：重复上述步骤S2对工件进行加工后，再对各级变形机构按由低到高级别的顺序依次通入低温CO₂，使该装置恢复为初始状态，移出型腔，完成加工。

上述低温CO₂由干冰喷射机喷出，高温CO₂由靠近该装置的气管通过加热装置产生，加热装置可以是在气管上用电阻丝加热的方法等。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电火花成形加工复杂型腔的装置，其特征在于：包括沿轴向依次设置的电极(1)、一级变向机构(2)、一级旋转机构(4)、二级变向机构(5)和二级旋转机构(8)；所述一级变向机构(2)和二级变向机构(5)的轴向中段均为记忆合金段(21)，室温下，所述记忆合金段(21)呈竖直状态，所述一级旋转机构(4)和二级旋转机构(8)的旋转中心线与记忆合金段(21)的方向一致，达到所述记忆合金段(21)相变温度时，所述记忆合金段(21)弯折一定角度；

所述一级旋转机构(4)和二级旋转机构(8)的结构相同，均包括外壳(41)、旋转杆(42)和记忆合金组，所述记忆合金组包括长态记忆合金柄(431)和短态记忆合金柄(432)，所述长态记忆合金柄(431)和短态记忆合金柄(432)的结构相同均呈十字型，所述长态记忆合金柄(431)在室温下呈长态，加热相变后呈短态，所述短态记忆合金柄(432)在室温下呈短态，加热相变后呈长态，所述外壳(41)内开设有控制腔(411)，所述旋转杆(42)转动设置在控制腔(411)内，所述长态记忆合金柄(431)和短态记忆合金柄(432)沿轴向依次固定设置在旋转杆(42)上，且其端部均与控制腔(411)的内壁接触，在周向所述长态记忆合金柄(431)与短态记忆合金柄(432)之间具有一定夹角，所述一级旋转机构(4)和二级旋转机构(8)的旋转杆(42)的旋转方向相反；所述一级旋转机构(4)的旋转杆(42)与一级变向机构(2)固定连接，所述一级旋转机构(4)的外壳(41)与二级变向机构(5)固定连接；所述二级旋转机构(8)的旋转杆(42)与二级变向机构(5)固定连接；

所述一级变向机构(2)和二级变向机构(5)内均开设有密闭的气道(22)，所述一级变向机构(2)和二级变向机构(5)上均具有与其气道(22)连通的通气口(23)和出气口(24)，所述一级变向机构(2)的出气口(24)位于其下部；所述外壳(41)上具有与控制腔(411)连通的通气口(23)和出气口(24)，所述气道(22)和控制腔(411)内通过其通气口(23)通入CO₂，当通入低温CO₂时，所述记忆合金段(21)呈竖直状态，所述一级旋转机构(4)和二级旋转机构(8)的旋转中心线与记忆合金段(21)的方向一致，当通入高温CO₂时，所述记忆合金段(21)弯折一定角度；

所述一级旋转机构(4)和二级旋转机构(8)，均是通过其通气口(23)向控制腔(411)内通入高温CO₂，使其长态记忆合金柄(431)缩短，解除限位作用，短态记忆合金柄(432)伸长沿控制腔(411)的内壁运动，此时记忆合金组驱动旋转杆(42)绕竖直方向旋转45°，再通过其通气口(23)对控制腔(411)通入低温CO_2，使短态记忆合金柄(432)缩短，解除限位作用，长态记忆合金柄(431)伸长沿控制腔(411)的内壁运动，此时记忆合金组驱动旋转杆(42)绕竖直方向再旋转45°，重复上述动作，实现旋转杆(42)的旋转，其中二级旋转机构(8)和一级旋转机构(4)的旋转杆(42)的旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的电火花成形加工复杂型腔的装置，其特征在于：该装置还包括三级变向机构(6)，所述三级变向机构(6)的轴向中段也为记忆合金段(21)，所述三级变向机构(6)设置在二级变向机构(5)和二级旋转机构(8)之间，所述三级变向机构(6)的一端与二级变向机构(5)固定连接，所述三级变向机构(6)的另一端与所述二级旋转机构(8)的旋转杆(42)固定连接；

所述三级变向机构(6)内也开设有密闭的气道(22)，所述三级变向机构(6)上也均具有与其气道(22)连通的通气口(23)和出气口(24)。

3.根据权利要求2所述的电火花成形加工复杂型腔的装置，其特征在于：该装置还包括第一承重机构(3)和第二承重机构(7)，所述第一承重机构(3)和第二承重机构(7)的结构相同，均包括内接头(31)、过渡管(32)和外接头(33)，所述外接头(33)的内部延伸有第一限位凸缘(331)，所述过渡管(32)的一端向外延伸有第二限位凸缘(321)，所述过渡管(32)的另一端从外接头(33)内穿过，所述内接头(31)通过螺纹固定设置在外接头(33)内，且所述第二限位凸缘(321)位于第一限位凸缘(331)和内接头(31)之间；所述第一承重机构(3)的过渡管(32)的两端分别与一级旋转机构(4)的旋转杆(42)和一级变向机构(2)固定连接，所述第一承重机构(3)的内接头(31)与一级旋转机构(4)的外壳(41)固定连接；所述第二承重机构(7)的过渡管(32)的两端分别与二级旋转机构(8)的旋转杆(42)和三级变向机构(6)固定连接，所述第二承重机构(7)的内接头(31)与二级旋转机构(8)的外壳(41)固定连接。

4.根据权利要求3所述的电火花成形加工复杂型腔的装置，其特征在于：所述控制腔(411)的底端通过压块(44)和密封圈(45)密封，所述旋转杆(42)的两端分别固定设置有限位块(46)和锥形块(47)，所述限位块(46)和锥形块(47)位于控制腔(411)的两端，所述密封圈(45)位于压块(44)和锥形块(47)之间，所述一级旋转机构(4)的锥形块(47)与第一承重机构(3)的过渡管(32)螺纹固定连接，所述第一承重机构(3)的过渡管(32)通过第一双头锥形块(34)与一级变向机构(2)螺纹固定连接，所述一级旋转机构(4)的外壳(41)通过第二双头锥形块(48)与二级变向机构(5)螺纹固定连接，所述二级旋转机构(8)的锥形块(47)与第二承重机构(7)的过渡管(32)螺纹固定连接，所述第二承重机构(7)的过渡管(32)通过第三双头锥形块(71)与三级变向机构(6)螺纹固定连接。

5.根据权利要求4所述的电火花成形加工复杂型腔的装置，其特征在于：所述限位块(46)选用螺母。

6.根据权利要求1所述的电火花成形加工复杂型腔的装置，其特征在于：所述长态记忆合金柄(431)和短态记忆合金柄(432)的各端部均设置有滚轮(433)，所述滚轮(433)与控制腔(411)的内壁接触。

7.根据权利要求1～6任一项所述的电火花成形加工复杂型腔的装置，其特征在于：所述记忆合金段(21)弯折一定角度为90°，在周向所述长态记忆合金柄(431)与短态记忆合金柄(432)之间具有一定夹角为45°。

8.根据权利要求1～6任一项所述的电火花成形加工复杂型腔的装置，其特征在于：所述电极(1)选用铜电极，所述一级变向机构(2)的端部开设有与电极(1)配合的安装孔(25)，所述一级变向机构(2)的端部螺纹连接有锁紧帽(9)，所述锁紧帽(9)和电极(1)之间设置有弹性垫片(91)，当所述锁紧帽(9)拧紧时，所述锁紧帽(9)和弹性垫片(91)将电极(1)压紧。

9.一种根据权利要求3～8任一项所述的电火花成形加工复杂型腔的装置的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：初始状态时，所述一级变向机构(2)、二级变向机构(5)和三级变向机构(6)的气道(22)，以及一级旋转机构(4)和二级旋转机构(8)的控制腔(411)内通过其通气口(23)均通入低温CO₂，此时各个记忆合金段(21)均呈竖直状态，该装置呈竖直状态，所述长态记忆合金柄(431)呈长态，短态记忆合金柄(432)呈短态，该状态可以沿竖直方向对工件进行加工，或者在已有的型腔内沿竖直方向加工工件；

S2：当该装置伸入型腔后，该装置有以下几种工作状态：

a：首先对一级变向机构(2)的气道(22)通入高温CO₂，使一级变向机构(2)的记忆合金段(21)发生相变弯折90°，使电极(1)朝向水平方向，实现对型腔的侧壁加工，再一级旋转机构(4)的旋转杆(42)依次带动一级变向机构(2)以及电极(1)绕竖直方向旋转，其旋转步长为45°，二级旋转机构(8)的旋转杆(42)依次带动三级变向机构(6)、二级变向机构(5)、一级变向机构(2)以及电极(1)绕竖直方向旋转，其旋转方向与一级旋转机构(4)的旋转杆(42)的旋转方向相反，其旋转步长也为45°，可以复位一级旋转机构(4)的旋转杆(42)的旋转；

b：首先对二级变向机构(5)的气道(22)通入高温CO₂，使其记忆合金段(21)发生相变弯折90°，使电极(1)朝向水平方向，能够在侧壁上加工出更深的型腔，再二级旋转机构(8)的旋转杆(42)依次带动三级变向机构(6)、二级变向机构(5)、一级变向机构(2)以及电极(1)绕竖直方向旋转，其旋转步长为45°；可以同时对一级变向机构(2)的气道(22)通入高温CO₂，使一级变向机构(2)的记忆合金段(21)发生相变弯折90°，使电极(1)朝向竖直方向，可以沿竖直方向加工型腔，一级旋转机构(4)的旋转杆(42)依次带动一级变向机构(2)以及电极(1)绕水平方向旋转，其旋转步长为45°；

c：首先对三级变向机构(6)的气道(22)通入高温CO₂，使其记忆合金段(21)发生相变弯折90°，使电极(1)朝向水平方向，是对二级变向机构(5)在加工深度上的延伸，其工作原理同b；

S3：重复上述步骤S2对工件进行加工后，再对各级变形机构按由低到高级别的顺序依次通入低温CO₂，使该装置恢复为初始状态，移出型腔，完成加工。

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