[發(fā)明專利]復(fù)合材料薄壁件夾具及使用該夾具加工復(fù)合材料的方法

無(wú)效

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• 申請(qǐng)日: 2012-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN102615520A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王義強(qiáng);鄭堤;王龍山;谷巖;華順明;王曉軍;史永杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)寧波理工學(xué)院
• 主分類號(hào): B23Q3/00
• 分類號(hào): B23Q3/00;B23C3/00;B23Q15/00
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料精密切削加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種真空吸漲夾具以及使用該夾具在高速銑削條件下加工工件的方法。

背景技術(shù)

復(fù)合材料具有密度小、強(qiáng)度和剛度高、耐溫、耐磨、抗疲勞性好、阻尼性能好、耐燒蝕、抗輻射、換能以及其他物理功能等特點(diǎn)，借此，復(fù)合材料已在建筑、交通運(yùn)輸、化工、船舶、航空航天和通用機(jī)械等領(lǐng)域廣泛使用。

復(fù)合材料是一種典型的難加工材料，其不良的機(jī)械加工性導(dǎo)致了高昂的加工費(fèi)用，加工效率低使其商品化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能達(dá)到人們的期望值，因此亟需研究復(fù)合材料的高效加工方法。高速銑削是復(fù)合材料加工的一種重要手段，其能更好的滿足復(fù)雜型面類復(fù)合材料零部件的精密機(jī)械加工要求，具有較高的加工質(zhì)量和加工效率。高速銑削既能保持極佳的表面幾何精度，又能保證良好的表面粗糙度，且不存在由于切削溫度上升引起的工具硬度下降，可以大幅度延長(zhǎng)工具壽命，同時(shí)又具有快速高效的特點(diǎn)。

薄壁類零件因其結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、耗材少、成本低等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用。但由于薄壁零件的剛性差、強(qiáng)度弱，在高速銑削過(guò)程中，由夾具夾緊力和銑削力載荷的作用極易產(chǎn)生加工變形的變形，使零件形位誤差增大，影響工件的面型精度且不易保證零件的加工質(zhì)量。其次，振動(dòng)問(wèn)題直接影響工件的表面粗糙度。而復(fù)合材料的多樣性決定了其具有多種多樣的力學(xué)行為特征，其加工工藝、切削條件以及裝夾方法（固持方法）與傳統(tǒng)的金屬材料多有不同。但是，目前尚無(wú)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理、實(shí)施經(jīng)濟(jì)的復(fù)合材料薄壁件的定位和夾緊裝置，以提高薄壁零件的加工精度和表面質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合材料薄壁件夾具及使用該夾具加工復(fù)合材料的方法，以解決薄壁件加工過(guò)程中剛性不足與振動(dòng)的問(wèn)題，提高加工精度和表面質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的復(fù)合材料薄壁件夾具包括夾具本體；真空吸盤，用于固持工件，且設(shè)于所述夾具本體的頂面；真空孔道，設(shè)于所述夾具本體內(nèi)部，一端與所述真空吸盤相連，另一端用于和真空發(fā)生器連接；定位機(jī)構(gòu)，用于限制工件移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，且設(shè)于所述夾具本體的側(cè)面；液性塑料漲緊機(jī)構(gòu)，用于支撐工件和保證所需漲緊力輸出，且所述液性塑料漲緊機(jī)構(gòu)的輸出部件設(shè)于所述夾具本體的側(cè)面。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的使用上述復(fù)合材料薄壁件夾具加工復(fù)合材料的方法包括以下步驟：步驟一、建立工件的三維CAD實(shí)體模型；規(guī)劃刀具路徑，生成CAM程序，仿真加工過(guò)程，并完善模型；步驟二、在主要受力和變形區(qū)域內(nèi)，確定工件的關(guān)鍵定位點(diǎn)的位置，并優(yōu)化布局，在夾具的兩壁上安裝定位機(jī)構(gòu)，固定工件位置；步驟三、根據(jù)工件的復(fù)合材料類型，估算總切削力大小，確定真空吸盤的結(jié)構(gòu)、形式，確定真空度大小和真空吸盤的安裝方式；步驟四、將工件安裝在夾具上，對(duì)工件定位，真空吸緊，液性塑料漲緊機(jī)構(gòu)頂緊工件的兩壁，快速檢測(cè)與診斷，夾緊和漲緊過(guò)程確認(rèn)，加工開始，夾緊狀態(tài)和漲緊狀態(tài)異常監(jiān)測(cè)與處理的過(guò)程直至加工結(jié)束。

本發(fā)明用于復(fù)合材料工件復(fù)雜型面的高速銑削精加工階段，可以保證夾緊力分布均勻，解決工件加工過(guò)程中的剛性不足與振動(dòng)的問(wèn)題，從而避免工件夾緊變形，提高加工精度和表面質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明復(fù)合材料薄壁件夾具的優(yōu)選實(shí)施例的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所示優(yōu)選實(shí)施例的液性塑料漲緊機(jī)構(gòu)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

圖1和圖2示意性的示出了本發(fā)明復(fù)合材料薄壁件夾具的優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，如圖所示，本優(yōu)選實(shí)施例包括夾具本體1、真空吸盤4、真空孔道5、定位機(jī)構(gòu)和液性塑料漲緊機(jī)構(gòu)11。夾具本體1的底面上設(shè)有用于定位工件的定位面2，夾具本體1的頂面3上設(shè)有真空吸盤4。夾具本體1內(nèi)部設(shè)有真空孔道5，真空孔道5一端與真空吸盤4相連，另一端與設(shè)置于夾具本體1外部的真空發(fā)生器連接，真空發(fā)生器連接于供氣系統(tǒng)。在本優(yōu)選實(shí)施例中，夾具本體1呈立方體結(jié)構(gòu)，其四壁分別安裝兩個(gè)定位機(jī)構(gòu)和兩個(gè)液性塑料液性塑料漲緊機(jī)構(gòu)的薄壁板9、10，定位機(jī)構(gòu)包括定位塊塊6、7、8。應(yīng)用時(shí)，可以通過(guò)定位塊6、定位塊7和定位塊8固定工件位置，限制工件X、Y方向移動(dòng)和Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。液性塑料液性塑料漲緊機(jī)構(gòu)11可以將壓力均勻地傳遞到薄壁板9和薄壁板10上，使薄壁板9、10向外擴(kuò)張產(chǎn)生彈性變形，支撐工件的同時(shí)保證所需漲緊力輸出。