CN113523098B - 一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸装置，包括零件固定板，零件固定板上设置有夹持组件，夹持组件内设有拉伸试件，拉伸试件穿过通孔与超声振动组件接触设置，超声振动组件自上而下依次设置有上端盖和下端盖，上端盖与超声振动组件固定连接，下端盖上设置有多个伺服电缸，第一伺服电缸和第二伺服电缸上的活塞杆贯穿上端盖与零件固定板固定连接，活塞杆与上端盖滑动连接，第三伺服电缸和第四伺服电缸上的活塞杆与上端盖固定连接，下端盖底部固定设置有底端夹头；本发明结构合理，操作简便，能够对箔带稳定施加超声振动，所得到的拉伸件的力学性能好。

Description

一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置

技术领域

本发明涉及箔带拉伸技术领域，特别是涉及一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置。

背景技术

随着微制造和微机电技术的崛起，计算机、电子、医疗器械、航空航天和交通等行业的快速发展，对于微型化的产品的需求也越来越多。例如厚度为0.03～0.1mm的箔带能够应用到卫星帆板和航天飞机，0.04～0.1mm的箔带能应用到血管支架的制作。目前存在的装置在拉伸的过程中只能对棒材拉伸试件达到稳定施加超声振动的作用，对于箔带在拉伸的过程中施加稳定的超声振动目前还没有相对应的装置，且由于在拉伸过程中拉伸试件的长度发生变化，超声振动效果也会随之变化，而现有技术中仅能对拉伸试件施加超声振动，不能够保持超声振动的稳定施加，容易导致拉伸效果不够好，实验结构不理想，因此亟需一种针对箔带在拉伸过程中能够稳定施加超声振动的装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸装置，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸装置，包括零件固定板，所述零件固定板中部开设有通孔，所述零件固定板上设置有夹持组件，所述夹持组件内设有拉伸试件，所述拉伸试件穿过通孔接触设置有超声振动组件，所述超声振动组件贯穿设置有上端盖，所述上端盖与所述超声振动组件固定连接，所述超声振动组件间隔设置有下端盖，所述下端盖上固定设置有第一伺服电缸、第二伺服电缸、第三伺服电缸和第四伺服电缸，所述第一伺服电缸和第二伺服电缸上的活塞杆贯穿所述上端盖与零件固定板固定连接，所述第一伺服电缸和第二伺服电缸上的活塞杆与上端盖滑动连接，所述第三伺服电缸和第四伺服电缸上的活塞杆与所述上端盖固定连接，所述下端盖底部固定设置有底端夹头；通过夹持组件对拉伸试件进行固定，防止拉伸试件在拉伸过程中发生滑动影响工作实施，通过超声振动组件对拉伸试件施加超声振动，能够获得力学性能更优的拉伸件，通过控制第一伺服电缸和第二伺服电缸活塞杆下降，带动零件固定板下降获得力传感器的数据，当数据发生变化时，通过第三伺服电缸和第四伺服电缸使下端盖上升，从而使力传感器的数值回复稳定，保证超声振动装置对拉伸试件稳定施加振动。

优选的，所述夹持组件包括两个平行设置的双向丝杠，所述双向丝杠的一端连接有丝杠步进电机，所述双向丝杠的另一端轴接有轴承座，所述丝杠步进电机与轴承座分别固定设置在零件固定板上，所述双向丝杠螺纹连接有对称设置的两个夹头；通过丝杠步进电机带动双向丝杠转动，进而带动两个夹头相对运动，对拉伸试件进行夹持。

优选的，所述夹持组件包括两个卡块和设置在零件固定板上的卡座，所述卡座开设有倒锥形螺纹通孔，所述卡块分为橡胶层、转动层和螺纹层，所述橡胶层与拉伸试件接触，所述橡胶层与转动层固定连接，所述转动层与所述螺纹层轴接，所述螺纹层外侧开设有螺纹，卡节后的两个卡块与螺纹通孔相适配，所述转动层上设置有转动杆。

优选的，所述超声振动组件包括自上而下依次设置的工具头、变幅杆和换能器，所述工具头与拉伸试件接触设置，所述变幅杆周侧固定设置有固定环，所述固定环与上端盖固定连接，所述换能器与下端盖间隔设置，所述换能器连接有超声波发生器，通过超声波组件对拉伸试件施加超声振动，通过变幅杆与上端盖固定连接，便于调整超声振动组件与拉伸试件之间的作用力。

优选的，所述第一伺服电缸和第二伺服电缸上的活塞杆与零件固定板之间固定设置有用于监测所述拉伸试件与工具头作用力的力传感器，精准显示数据便于后期调整。

优选的，所述第一伺服电缸与第二伺服电缸对称设置，所述第三伺服电缸和第四伺服电缸对称设置，使上端盖和零件固定板运动过程中更加稳定。

优选的，所述夹头上轴接有旋转夹块，拉伸过程中能够及时调整拉伸试件角度，防止弯折。

优选的，所述超声波发生器的功率值为瓦，所述变幅杆的振动频率为20KHz，振动幅值为3～30μm。

本发明公开了以下技术效果：本发明通过夹持组件对拉伸试件进行夹持并与超声振动组件连接，通过换能器将高频电能转换为机械能，并通过变幅杆将机械振动放大，使拉伸试件在拉伸过程中受超声振动影响，降低形变抗力，得到力学性能更优的拉伸件；本发明通过第一伺服电缸和第二伺服电缸控制其活塞杆下降，进而带动零件固定板下降，利用力传感器监测力的变化，当作用力变小时，启动第三伺服电缸和第四伺服电缸，使第三伺服电缸和第四伺服电缸的活塞杆上升，从而带动上端盖上升，使力传感器附近的作用力保持一定范围，实现了箔带拉过程中超声振动的稳定施加，使拉伸效果更好，所得到的拉伸件的力学性能更优；本发明结构合理，操作简便，能够对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸，所得到的拉伸件的力学性能好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明辅助拉伸装置的三维图；

图2为本发明辅助拉伸装置的主视图；

图3为本发明夹持组件的主视图；

图4为本发明夹头的三维图；

图5为本发明实施例二中卡块的结构示意图；

图6为本发明实施例二中卡座的结构示意图；

其中：1-零件固定板，2-拉伸试件，3-超声振动组件，301-工具头，302-变幅杆，303-换能器，4-上端盖，5-下端盖，6-第一伺服电缸，7-第二伺服电缸，8-第三伺服电缸，9-第四伺服电缸，10-底端夹头，11-转动杆，12-双向丝杠，13-丝杠步进电机，14-轴承座，15-夹头，16-力传感器，17-旋转夹块，18-卡座，19-螺纹通孔，20-螺纹层，21-转动层，22-橡胶层。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一：

参照图1-4，本发明提供一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸装置，包括零件固定板1，零件固定板1中部开设有通孔，零件固定板1上设置有夹持组件，夹持组件内设有拉伸试件2，拉伸试件2穿过通孔接触设置有超声振动组件3，超声振动组件3贯穿设置有上端盖4，上端盖4与超声振动组件3固定连接，超声振动组件3间隔设置有下端盖5，下端盖5上固定设置有第一伺服电缸6、第二伺服电缸7、第三伺服电缸8和第四伺服电缸9，第一伺服电缸6和第二伺服电缸7上的活塞杆贯穿上端盖4与零件固定板1固定连接，第一伺服电缸6和第二伺服电缸7上的活塞杆与上端盖4滑动连接，第三伺服电缸8和第四伺服电缸9上的活塞杆与上端盖4固定连接，下端盖5底部固定设置有底端夹头10；通过夹持组件对拉伸试件2进行固定，防止拉伸试件2在拉伸过程中发生滑动影响工作实施，通过超声振动组件3对拉伸试件2施加超声振动，在拉伸实验之前通过控制第一伺服电缸6和第二伺服电缸7活塞杆下降，带动零件固定板1下降，当力传感器16数值显示为二分之一的拉伸试件屈曲力、上端盖和夹持组件重力时，停止第一伺服电缸6和第二伺服电缸7活塞杆运动。然后开始进行超声振动辅助拉伸，在拉伸的过程中实时监测力传感器 16的数值，当数值发生改变时，传输电信号给第三伺服电缸8和第四伺服电缸9，使其带动上端盖4与超声振动组件3向上移动，从而保证力传感器数值在拉伸的过程中保持稳定，从而实现对拉伸试件稳定施加超声振动的功能。

通过控制第一伺服电缸6和第二伺服电缸7使活塞杆下降，带动零件固定板1下降获得力传感器16的数据，当数据发生变化时，通过第三伺服电缸8和第四伺服电缸9使下端盖5上升，从而使力传感器16的数值回复稳定，保证超声振动组件3对拉伸试件2稳定施加振动。

进一步优化方案，夹持组件包括两个平行设置的双向丝杠12，双向丝杠12的一端连接有丝杠步进电机13，双向丝杠12的另一端轴接有轴承座14，丝杠步进电机13与轴承座14分别固定设置在零件固定板1上，双向丝杠12螺纹连接有对称设置的两个夹头15；通过丝杠步进电机13带动双向丝杠12转动，进而带动两个夹头15相对运动，直到将拉伸试件2固定，为后期拉伸工作作准备。

进一步优化方案，超声振动组件3包括自上而下依次设置的工具头301、变幅杆302和换能器303，工具头301与拉伸试件2接触设置，变幅杆302周侧固定设置有固定环，固定环与上端盖4固定连接，换能器303与下端盖5间隔设置，换能器303连接有超声波发生器；工具头301与拉伸试件2接触，方便对拉伸试件2施加振动，换能器 303将高频电能转化为机械能，经变幅杆302扩大振动通过工具头301 对拉伸试件2施加超声振动，变幅杆302与上端盖4固定连接，使上端盖4上升时带动超声振动组件3上升，改变拉伸试件2与工具头 301之间的作用力。

进一步优化方案，第一伺服电缸6和第二伺服电缸7上的活塞杆与零件固定板1之间固定设置有用于监测拉伸试件2与工具头301作用力的力传感器16，能够准确获得数据，方便进行调整。

进一步优化方案，第一伺服电缸6与第二伺服电缸7对称设置，第三伺服电缸8和第四伺服电缸9对称设置，使上端盖4和零件固定板1运动时更加稳定，受力较均匀。

进一步优化方案，夹头15上轴接有旋转夹块17，能使拉伸试件 2在拉伸过程中及时调整角度，不会发生曲折。

进一步优化方案，超声波发生器的功率值为2600瓦，变幅杆302 的振动频率为20KHz，振动幅值为3～30μm。

实施例二：

参照图5-6，本实施例与实施例一的区别仅在于夹持组件包括两个卡块和设置在零件固定板1上的卡座18，卡座18开设有倒锥形螺纹通孔19，卡块分为橡胶层22、转动层21和螺纹层20，橡胶层22 与拉伸试件2接触，橡胶层22与转动层21固定连接，转动层21与螺纹层20轴接，螺纹层20外侧开设有螺纹，卡节后的两个卡块与螺纹通孔19相适配，转动层21上设置有转动杆11，通过两个卡块的橡胶层22将拉伸试件2挤压在中间，然后放入卡座18的螺纹通孔 19中，进行转动，转动过程中，两个卡块对拉伸试件2的挤压力越来越大，直到稳定固定，橡胶层22相较金属材料摩擦力较大，且富有弹性能在螺纹作用下施加更大的挤压力，利于固定，转动层21与螺纹层20轴接，能保证拉伸试件2在拉伸过程中及时调整角度，避免因振动或者其他原因拉伸试件2发生曲折影响拉伸过程。

本发明的工作流程：在工作之前，对拉伸试件2产生屈曲的力进行计算，记录结果为Δt，然后将拉伸试件2放到夹持组件内夹持固定，启动第一伺服电缸6和第二伺服电缸7，带动第一伺服电缸6和第二伺服电缸7上的活塞杆下降，进而带动零件固定板1下降，当拉伸试件 2的底部即将接触到工作头301的上表面时，关闭第一伺服电缸6和第二伺服电缸7，记录此时的力传感器16的数值为θ，此时力传感器的数值为零件固定板1和夹持组件的重力，之后继续启动第一伺服电缸6和第二伺服电缸7，当力传感器数值达到(Δt/2+θ)时，关闭第一伺服电缸6和第二伺服电缸7；在拉伸过程中显示时监测力传感器16的数值，当力传感器16的数值小于(Δt/2+θ)时，传送信号给第三伺服电缸8和第四伺服电缸9，第三伺服电缸8和第四伺服电缸9带动其活塞杆上升，进而带动上端盖15向上运动，使力传感器16的数值在拉伸过程中保持在(Δt/2+θ)，直到拉伸工作完成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置，其特征在于：包括零件固定板（1），所述零件固定板（1）中部开设有通孔，所述零件固定板（1）上设置有夹持组件，所述夹持组件内放置有拉伸试件（2），所述拉伸试件（2）穿过通孔接触设置有超声振动组件（3），所述超声振动组件（3）贯穿设置有上端盖（4），所述上端盖（4）与所述超声振动组件（3）固定连接，所述超声振动组件（3）下方设置有下端盖（5），所述下端盖（5）上固定设置有第一伺服电缸（6）、第二伺服电缸（7）、第三伺服电缸（8）和第四伺服电缸（9），所述第一伺服电缸（6）和第二伺服电缸（7）上的活塞杆贯穿所述上端盖（4）与零件固定板（1）固定连接，所述第一伺服电缸（6）和第二伺服电缸（7）上的活塞杆与上端盖（4）滑动连接，所述第三伺服电缸（8）和第四伺服电缸（9）上的活塞杆与所述上端盖（4）固定连接，所述下端盖（5）底部固定设置有底端夹头（10）；

所述第一伺服电缸（6）和第二伺服电缸（7）上的活塞杆与所述零件固定板（1）之间固定设置有用于监测所述拉伸试件（2）与工具头（301）作用力的力传感器（16）。

2.根据权利要求1所述的一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置，其特征在于：所述夹持组件包括两个平行设置的双向丝杠（12），所述双向丝杠（12）的一端连接有丝杠步进电机（13），所述双向丝杠（12）的另一端轴接有轴承座（14），所述丝杠步进电机（13）与轴承座（14）分别固定设置在零件固定板（1）上，所述双向丝杠（12）螺纹连接有对称设置的两个夹头（15）。

3.根据权利要求1所述的一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置，其特征在于：所述夹持组件包括两个卡块和设置在所述零件固定板（1）上的卡座（18），所述卡座（18）开设有倒锥形螺纹通孔（19），所述卡块分为橡胶层（22）、转动层（21）和螺纹层（20），所述橡胶层（22）与拉伸试件（2）接触，所述橡胶层（22）与转动层（21）固定连接，所述转动层（21）与所述螺纹层（20）轴接，所述螺纹层（20）外侧开设有螺纹，卡节后的两个卡块与螺纹通孔（19）相适配，所述转动层（21）上设置有转动杆（11）。

4.根据权利要求1所述的一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置，其特征在于：所述超声振动组件（3）包括自上而下依次设置的工具头（301）、变幅杆（302）和换能器（303），所述工具头（301）与拉伸试件（2）接触设置，所述变幅杆（302）周侧固定设置有固定环，所述固定环与上端盖（4）固定连接，所述换能器（303）与下端盖（5）间隔设置，所述换能器（303）连接有超声波发生器。

5.根据权利要求1所述的一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置，其特征在于：所述第一伺服电缸（6）与第二伺服电缸（7）对称设置，所述第三伺服电缸（8）和第四伺服电缸（9）对称设置。

6.根据权利要求2所述的一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置，其特征在于：所述夹头（15）上轴接有旋转夹块（17）。

7.根据权利要求4所述的一种对箔带稳定施加超声振动辅助拉伸的装置，其特征在于：所述超声波发生器的功率值为2600瓦，所述变幅杆（302）的振动频率为20KHz，振动幅值为3～30μm。

Images