CN115958540A - 喷丸工艺用夹具装置及喷丸装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种喷丸工艺用夹具装置及喷丸装置，其中喷丸工艺用夹具装置，适用于喷丸前需对工件进行加热的喷丸工艺，包括：夹具；直线运动副，包括杆件和用于在预定方向上导引该杆件的导引部，其中杆件的一端承持所述夹具；杆件与夹具连接的一端具有颈部；驱动器，用于驱动所述杆件做直线运动，并使夹具具有用于对工件进行加热的加热工位和用于对工件进行喷丸的喷丸工位；相应地，加热工位对应有加热室，喷丸工位对应有喷丸室，加热室与喷丸室间的墙板上具有门板，门板上开有用于与所述颈部密封配合的过孔。基于本发明可减轻整体能耗，并提高效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种喷丸工艺中所使用的夹具装置，尤其适用于喷丸前需对工件进行加热的喷丸工艺，本发明还涉及一种配有该夹具装置的喷丸装置。
背景技术
喷丸处理（shot peening ）是工厂广泛采用的一种表面强化工艺，具体是使用具备一定速度的丸料冲击工件表面以进行表面清理或者消除工件残余压应力，提升工件疲劳强度的冷加工工艺。广泛用于提高零件机械强度以及耐磨性、抗疲劳和耐腐蚀性等。
对于喷丸工艺，在大多数的应用中，直接针对常温下的工件进行喷丸处理，但对于某些工件，则需要对工件进行预先的加热，然后再对工件进行喷丸处理。针对这类工艺，常规的做法是先对工件进行加热，然后将加热后的工件移入喷丸舱室，对工件进行喷丸处理，在此过程中，因加热在外部完成，在将工件送入抛丸室的过程中，工件会耗散比较多的能力；同时，对工件进行装夹需要一个过程，针对比较热的工件，其装夹本身就会比较困难，手动操作会有比较多的顾忌，因而效率会进一步降低，且热损会进一步加大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种夹具，该夹具适于需对工件进行加热的喷丸工艺，以减轻整体能耗，并提高效率；本发明还提供了一种喷丸装置。
在本发明的实施例中的第一个方面，提供了一种喷丸工艺用夹具装置，适用于喷丸前需对工件进行加热的喷丸工艺，包括：
夹具；
直线运动副，包括杆件和用于在预定方向上导引该杆件的导引部，其中杆件的一端承持所述夹具；杆件与夹具连接的一端具有颈部；
驱动器，用于驱动所述杆件做直线运动，并使夹具具有用于对工件进行加热的加热工位和用于对工件进行喷丸的喷丸工位；
相应地，加热工位对应有加热室，喷丸工位对应有喷丸室，加热室与喷丸室间的墙板上具有门板，门板上开有用于与所述颈部密封配合的过孔。
可选地，所述直线运动副为：
第一选择，为推杆与缸套构成的杆套副，而与驱动器构造为流体缸；
第二选择，为与驱动器整体构造为电动推杆的直线运动副；或
第三选择，为齿条与所适配的导轨构成的导轨副，其中齿条适配的驱动器为含有输出齿轮的驱动器，相应地，所述输出齿轮与所述齿条啮合。
可选地，第三选择中，所述驱动器包括一在齿条方向上贯通且槽口向上的贯通槽；
所述输出齿轮通过齿轮轴安装在贯通槽上，齿条位于输出齿轮的下侧；驱动器还包括输出轴安装有所述输出齿轮的减速器，以及适配于该减速器的电动机。
可选地，所述导轨安装在加热室设定的支架上或安装在加热室的墙壁上。
可选地，所述夹具包括：
座板，为竖板，用于夹具与颈部间的连接；
螺杆，在座板侧两侧各设有一个，该螺杆垂直于座板并向背离颈部的方向延伸；
动夹板，开有用于套装螺杆的固定孔；以及
螺母，与螺杆配合以用于锁紧动夹板。
可选地，座板和动夹板的工作面上具有滚花或者齿面。
在本发明实施例的第二个方面，提供了一种喷丸装置，所述喷丸装置包括本发明实施例第一个方面所提供的喷丸工艺用夹具装置，以及：
加热室，为密闭舱室；
喷丸室，为与加热室通过墙板隔开的密闭舱室，墙板上开有基孔；
门板，为在墙板平行方向上开合的一对半门板，两半门板相对的半边对位地开有槽口，两槽口在两半门板对合后形成用于与所述颈部密封配合的过孔；
相应地，所述驱动器位于加热室所在侧。
可选地，所述加热室所配加热装置为电感加热装置或者电导加热装置；
电感加热装置或者电导加热装置的加热线圈位于加热工位的下侧。
可选地，两半门板相对的板边至少其一设有橡胶密封边。
可选地，喷丸室底部设有筛网，以对沉降下来的物料进行初步分选。
在本发明的实施例中，所提供喷丸工艺用夹具装置，适用于喷丸前需对工件进行加热的喷丸工艺，从而该夹具装置具有工位调整能力，而适配有加热工位和喷丸工位，在加热后再对工件进行喷丸。其中用以实现夹具工位变换的部件为驱动器所驱动的直线运动副，直线运动副是机械领域最常见且实现最容易的运动副之一，通过其实现工位变换，成本低，可靠性好。而直线运动副中的杆件于其与夹具连接的一端设有颈部，用于喷丸时加热室与喷丸室的隔离，使加热室维持相对洁净的环境。鉴于加热在密闭舱室内完成，且因工位更换效率高，不用重新装夹，散热有限，从而初始的加热温度不必过高，因而整体能耗相对较低。
附图说明
图1为一实施例中喷丸工艺用夹具装置所适用喷丸装置结构示意图。
图2为一实施例中喷丸工艺用夹具装置结构示意图。
图3为一实施例中上门板与下门板配合状态示意图。
图中：1.初级分离仓，2.筛网，3.喷丸室，4.夹板，5.螺母，6.螺杆，7.颈部，8.喷丸器，9.上门板，10.墙板，11.齿条，12.电磁感应加热装置，13.加热室，14.电动机，15.加强支撑板，16齿轮座，17.下门板，18.仪器仓，19.齿面，20.齿轮，21.导轨，22.下槽口，23.上槽口。
实施方式
直线运动副和转动副是机械领域最常见的两种运动副，换言之，只要是机械领域的技术人员就必然知晓且熟悉其各种应用场景。
直线运动副的一个典型特点是易于进行止点控制，例如气缸，其具有确定的两个止点，即推杆完全伸出时的停止位和推杆完全回缩时的停止位。
作为基本配置，如喷丸室3，其往往配有除尘装置，因属于常规配置，在本发明的实施例中未做详细描述，简而言之，一般喷丸室3会配有除尘口，然后再配置引风装置与除尘口配接，引风的路径上配有例如旋风除尘器和/或布袋除尘器等除尘装置。以此为例，在本发明的实施例中，凡是常规配置的部分，仅简单提及，不做深入描述。
应知，喷丸与抛丸有所区别，喷丸只要依靠风力输送丸料，而抛丸则靠旋转的叶轮对丸料进行加速，换言之，喷丸本身就会使喷丸室3内气体产生增量，本身就需要出风口，适配例如前述的除尘装置具有较好的条件，通过引风，有助于降低喷丸室3与加热室13间的压差，减少或者消除污染物向加热室13蔓延。
一般而言，对于直线运动副，其具有确定的前后左右。
关于驱动器，本质上是指动力机，例如液压缸、气缸、电动机、气动马达等，但随着技术的发展，越来越多的部件变成集成体，例如气缸，其既是动力部件，又包含了直线运动副，为了描述方便，在本发明的实施例中对一体的集成部件做了分开描述，但不影响本领域技术人员的一般认识。
另外，关于夹具，尽管在本发明的实施例中提供了一种夹具示例，但应知，用于喷丸工艺的夹具也是比较成熟的技术，换言之，即便是本发明仅对夹具进行概括性说明，也不影响夹具装置的实现。
同样地，如例如电导加热装置，均为采购的成品件，在本发明的实施例中并不对其做任何的改进，按照其产品说明书适配接线即可，在本发明的实施例中侧重于两工位，以及两工位间适当的隔离，对于其他部分不再详细描述。
为了区分夹具和包括该夹具的部件，将该部件定义成喷丸工艺用夹具装置，相应地，该喷丸工艺用夹具装置适用于喷丸前需对工件进行加热的喷丸工艺，即对工件先加热，然后再进行喷丸的喷丸工艺。
其中，在加热前，必然地，先将工件装夹在夹具上，从而在喷丸时不用二次装夹，从而节省了工时，且降低了工艺可能烫伤的概率，以及考虑到热损所欲先加热到的更高的温度，整体能耗低。
进而，所述夹具装置必然包括夹具，如前所述，夹具适配于相应的工件，适配地进行选择即可，在本发明的实施例中示例性的给出一种夹具，但应知，在本发明的实施例中侧重于对已知夹具的应用，而非改进。
相应地，提供一直线运动副，该直线运动副包括杆件和用于在预定方向上导引该杆件的导引部，应知，所说的预定方向必然是工件在加热工位与喷丸工位间流转的方向，在图1例示的结构中表现为左右直线运动的方向。
进一步地，其中杆件作为直线运动副的输出构件，其一端承持所述夹具，从而基于杆件的运动，夹具能够在相应的两个工位间流转。
为了实现前述的两个工位所适配舱室间的简单密封，于杆件与夹具连接的一端设有颈部7；正如前文所述，对于喷丸装置而言，所适配的喷丸室3中除尘装置是必要配置，除尘通常使用抽风（引风）的方式进行，因此，尽管喷丸会引入新风，但喷丸室3基本维持负压，因此，所说的简单密封表示为对密封级别要求不高，即便是有间隙，污染物向加热室13扩散的量也会非常少。
如前所述，驱动器用于实现直线运动副中杆件的直线驱动，而能够实现直线运动的动力机相对较多，如气缸、液压缸、直线电机等都可以直线输出直线运动，而转动通过直线运动与转动的转换也可以输出直线运动，如齿轮齿条、曲柄滑块机构、凸轮机构等，都能够将例如电动机的旋转运动转换为例如齿条、滑块、从动件的直线运动。
机械领域中，直线运动一般由确定的两个止点所限定，因而也可由此确定出两个工位，即前述的加热工位和喷丸工位，表现在喷丸装置中，加热工位对应有加热室，或者说加热装置位于加热室13内；喷丸装置则位于喷丸室3内，或者说喷丸工位对应于喷丸室3；相应地，驱动器用于驱动所述杆件做直线运动，而使夹具在喷丸工位与加热工位间转换。
图1中，加热室13与喷丸室3间的墙板10上开有一个门洞，门洞处设有门板，图1例示的结构中，门板由上门板9和下门板17组成，上门板9和下门板17基于对合或者背离的运动实现开门和关门，开门状态时，夹具可以在加热室13与喷丸室3间流转，关门状态时形成简单隔离，尤其是处于喷丸状态时，门板杆件上的颈部7配合，形成一定的密封作用。
相应地，门板上开孔，该孔构成过孔，图1中，过孔与颈部7形成轴孔配合，借以形成简易密封。
关于直线运动副的选择，鉴于直线运动副属于机械领域最常见的运动副之一，因此，在下文仅简述其在本发明实施例中的基本应用。
在一些实施例中，作为第一选择，该第一选择选自集成体，如各种流体缸，气缸、液压缸等，相应地，在这类集成体中，都包含推杆，以及与推杆配合的缸套，缸套与推杆配合形成杆套副。杆套副与驱动器构造为流体缸，整体结构紧凑，并且止点控制精准。
鉴于推杆具有与所推动部件连接的结构部，换言之，推杆与夹具间的安装方式，可以根据推杆的形式进行匹配连接，可以根据夹具的结构定做专门的推杆，或者根据市购例如液压缸的推杆形式，配做中间连接头，以进行连接结构适配。
在一些实施例中，作为第二选择，该第二选择也采用集成部件，即直线运动副与驱动器构成一部件，例如电动推杆，电动推杆在一些应用中可以直接为直线电机所替代，属于本领域的常规替代。
相应地，例如电动推杆与夹具的装配方式同第一选择。
在一些实施例中，作为第三选择，选用齿条11与所适配的导轨21构成的导轨副，在优选的实施例中，导轨21还构成支架，以支承齿条11，以及驱动齿条11的电动机14等。
相应地，齿条11与夹具的连接方式可以是焊接、螺栓连接等。
而齿条11的驱动普遍采用输出齿轮进行驱动，如图2中所示的齿轮20，该齿轮20与齿条11啮合，而齿轮20则是一驱动器的输出齿轮。其
第三选择中，所述驱动器包括一在齿条11延伸方向上贯通且槽口向上的贯通槽；相应地，所述输出齿轮通过齿轮轴安装在贯通槽上，齿轮轴的方向为齿条11的左右方向，图2所示的结构中，齿轮座16大致为一个U型座。
所述齿条11位于输出齿轮的下侧，利于齿轮副的润滑和调配；驱动器还包括输出轴安装有所述输出齿轮的减速器，以及适配于该减速器的电动机14。
鉴于要收集回收丸料，夹具4在喷丸装置中需要有一定的支撑高度，因此，所述导轨21安装在加热室13设定的支架上或安装在加热室13的墙壁上，以根据设定的喷丸装置的高度配置导轨21的安装高度。
图1和图2例示的结构中，所述夹具包括两块夹板4，其中一块与颈部7间固定连接，记为座板，另一块夹板4相对于座板间距可调，而称为动夹板。
动夹板与座板间的连接方式为：
座板的两侧各设有一条螺杆6，螺杆6不用于调整的部分可以是光杆，螺杆6在座板上的固定方式可以是焊接，也可以是螺纹连接。
螺杆6垂直于座板，并向动夹板所在侧延伸，该方向与颈部7所在侧一层相背。
相应地，动夹板上开有用于套装螺杆6的固定孔；另提供螺母5，通过该螺母5与螺杆6的配合配合以用于锁紧动夹板。
相应于每条螺杆6，螺母5可以配有一对，以在动夹板的两侧夹持动夹板。
为了提高夹持的可靠性，座板和动夹板的工作面上具有滚花或者齿面19。
下面在前述喷丸工艺用夹具装置的基础上描述喷丸装置，加热室13和喷丸室3均采用密闭舱室，以利于构造除尘结构，并减少热量损失。
前述的门洞构成基孔，门洞在门板开启时用于夹具的通过。
确定出门洞的墙板10上装有用于驱动门板作直线运动的机构，有鉴于前文对直线运动副有较多的描述，对于驱动门板运动的机构在此不再赘述，参见使用前文述及的直线运动副即可。
如前所述，门板分成两部分，所形成的单元记为半门板，如图3中所示的上门板9和下门板17。显然，上门板9与下门板17对合或者远离的方向平行于墙板10。
图3中，两半门板相对的半边对位地开有槽口，形成上槽口23和下槽口22，两槽口在两半门板对合后形成用于与所述颈部7密封配合的过孔；相应地，所述驱动器位于加热室13所在侧，加以对应的内容是，驱动器不必位于灰尘相对较多的喷丸室3。
所述加热室所配加热装置为电感加热装置或者电导加热装置，如图1中所示的电磁感应加热装置12；电感加热装置或者电导加热装置的加热线圈位于加热工位的下侧。
电导加热是指通过在一个物体上的磁通量发生变化而产生加热效应的电加热技术。原则上电感加热是电导加热的一种形式，不过当前人们更为习惯的称为电感加热，其应用较为常见的是高周波电感应加热机，其输出电压低于36V，免除高压触电危险，取代瓦斯，煤气等危险气体加热，无名火生产，更符合国家安全环保卫生条例等特点。
尽管因喷丸室3为负压，对过孔与颈部7间的配合气密性要求不高，但在优选的实施例中，仍建议使用密封性能相对较好的密封结构，因此，在一些实施例中，两半门板相对的板边至少其一设有橡胶密封边。
图1中，喷丸室3的下部设有筛网2，以对沉降下来的物料进行初步分选，一些较大的氧化皮可以被筛余，过筛部分再通过其他方式分选出丸料。因丸渣分离方式不属于本发明的改进方式，在此不再赘述。
Claims (10)
1.一种喷丸工艺用夹具装置，适用于喷丸前需对工件进行加热的喷丸工艺，其特征在于，包括：
夹具；
直线运动副，包括杆件和用于在预定方向上导引该杆件的导引部，其中杆件的一端承持所述夹具；杆件与夹具连接的一端具有颈部；
驱动器，用于驱动所述杆件做直线运动，并使夹具具有用于对工件进行加热的加热工位和用于对工件进行喷丸的喷丸工位；
相应地，加热工位对应有加热室，喷丸工位对应有喷丸室，加热室与喷丸室间的墙板上具有门板，门板上开有用于与所述颈部密封配合的过孔。
2.根据权利要求1所述的喷丸工艺用夹具装置，其特征在于，所述直线运动副为：
第一选择，为推杆与缸套构成的杆套副，而与驱动器构造为流体缸；
第二选择，为与驱动器整体构造为电动推杆的直线运动副；或
第三选择，为齿条与所适配的导轨构成的导轨副，其中齿条适配的驱动器为含有输出齿轮的驱动器，相应地，所述输出齿轮与所述齿条啮合。
3.根据权利要求2所述的喷丸工艺用夹具装置，其特征在于，第三选择中，所述驱动器包括一在齿条方向上贯通且槽口向上的贯通槽；
所述输出齿轮通过齿轮轴安装在贯通槽上，齿条位于输出齿轮的下侧；驱动器还包括输出轴安装有所述输出齿轮的减速器，以及适配于该减速器的电动机。
4.根据权利要求3所述的喷丸工艺用夹具装置，其特征在于，所述导轨安装在加热室设定的支架上或安装在加热室的墙壁上。
5.根据权利要求1所述的喷丸工艺用夹具装置，其特征在于，所述夹具包括：
座板，为竖板，用于夹具与颈部间的连接；
螺杆，在座板侧两侧各设有一个，该螺杆垂直于座板并向背离颈部的方向延伸；
动夹板，开有用于套装螺杆的固定孔；以及
螺母，与螺杆配合以用于锁紧动夹板。
6.根据权利要求5所述的喷丸工艺用夹具装置，其特征在于，座板和动夹板的工作面上具有滚花或者齿面。
7.一种喷丸装置，其特征在于，所述喷丸装置包括权利要求1~6任一所述的喷丸工艺用夹具装置，以及：
加热室，为密闭舱室；
喷丸室，为与加热室通过墙板隔开的密闭舱室，墙板上开有基孔；
门板，为在墙板平行方向上开合的一对半门板，两半门板相对的半边对位地开有槽口，两槽口在两半门板对合后形成用于与所述颈部密封配合的过孔；
相应地，所述驱动器位于加热室所在侧。
8.根据权利要求7所述的喷丸装置，其特征在于，所述加热室所配加热装置为电感加热装置或者电导加热装置；
电感加热装置或者电导加热装置的加热线圈位于加热工位的下侧。
9.根据权利要求7所述的喷丸装置，其特征在于，两半门板相对的板边至少其一设有橡胶密封边。
10.根据权利要求7所述的喷丸装置，其特征在于，喷丸室底部设有筛网，以对沉降下来的物料进行初步分选。
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