[發明專利]一種用于薄壁零件數控切削加工的冰固柔性夾具

無效

• 申請號: 201310033060.9
• 申請日: 2013-01-28
• 公開（公告）號: CN103100907A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 楊毅青;代巍;陳甜甜
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23Q3/08
• 分類號: B23Q3/08
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 周長琪

技術領域

本發明涉及一種用于薄壁零件數控切削加工的冰固柔性夾具，屬于機械加工領域，具體來說，是應用于薄壁金屬零件在機床上進行數控切削加工時的一種定位夾緊裝置，可有效提高薄壁零件的加工精度及效率。

背景技術

隨著現代制造業的迅速發展，機械產品日趨輕量化和微型化，薄壁零件的應用越來越廣泛。薄壁零件由于剛性差，在加工過程中因受到切削力、夾緊力以及切削熱和殘余應力的影響，容易產生變形，因此薄壁零件的高精、高質加工一直是困擾工藝人員的難點。對于工程實際中低剛性及幾何形狀不規則的薄壁零件的夾緊定位，傳統機床夾具往往束手無策。

因此，人們設計了柔性夾具，即能夠夾持不同形狀、不同尺寸工件的夾具，有較強的適應性，不但可以彌補加工部位工件剛性的不足，而且可以增加工藝系統的阻尼，減少加工過程中的振動。目前所使用的柔性夾具主要有：相變和偽相變材料式柔性夾具、自適應性夾具、模塊化程序控制式夾具等。近年來，相變式柔性夾具發展非常迅速，相繼出現了溫度致相變的液體相變固緊夾具、電流變夾具、磁流變夾具等。

其中，由于溫度致相變的液體相變固緊夾具實現簡單，得到了廣泛應用。但目前能適應夾具性能要求的此類相變物質較少，歸納起來主要有石蠟基、低熔點合金及水基等。石蠟基的缺點是相對固緊力小，只適用于切削用量很小的場合；低熔點合金的缺點是成本相對較高，且一般含有錫、鉛等對人體有害的重金屬元素。以水基液體為相變物質的固緊夾具又被稱為冰固夾具，其突出優點是相變物質廉價易得，且固緊力較石蠟基夾具大。目前，冰固柔性夾具在實際使用中存在的主要問題有溫度調節器價格較高（如冰柜等）、整體凍結式冰固夾具相變時間長、消耗能量多等缺點。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提出一種用于薄壁零件數控切削加工的冰固柔性夾具，以彌補薄壁零件剛性的不足，減小加工中的振動。

本發明一種用于薄壁零件數控切削加工的冰固柔性夾具，包括夾緊機構與縱向定位機構；所述夾緊機構設置在機床上實現薄壁零件在機床上的固定。所述縱向定位機構同樣設置于機床上，位于通過夾緊機構定位后的薄壁零件下方，包括容器、相變材料、密封板、支撐體與渦流管。其中，容器為頂部開口的箱體，內部相對側壁間通過隔板構成冷卻通道，冷卻通道外側壁與容器內側壁間盛放有常溫情況下為液體的相變材料。所述支撐體漂浮設置在容器內部相變材料上表面上。容器內水平設置有密封板，通過密封板將冷卻通道以及相變材料密封；密封板上開有通孔A，使支撐體的自由端由通孔A伸出。容器相對側壁上開有進氣孔與出氣孔，分別與冷卻通道兩端相通；且進氣孔與渦流管出氣端連通。

由此通過夾緊機構將薄壁零件夾緊后，在機床上定位；將縱向定位機構設置在機床上薄壁零件下方，使薄壁零件底面與支撐件接觸，接觸時對支撐件施加壓力，由此使支撐件下沉；此時通過渦流管向冷卻通道內注入冷卻氣體使相變材料轉化為固態，將支撐體凍結固定，由此實現薄壁零件的縱向定位，進而實現薄壁零件在機床上的整體定位，此時便可對薄壁零件實施切削加工。

本發明的優點在于：

1、本發明冰固柔性夾具作為機械加工領域的薄壁零件夾具，效果明顯，可有效降低薄壁零件切削加工中的振動和變形，實現零件的高效及高質加工；

2、本發明冰固柔性夾具采用水基液體為相變物質，相比其他相變物質，不但獲取容易，而且液-固兩相的轉變也容易實現；且固緊力大，相變物質不與工件直接接觸，無需花費大量時間對加工后的工件進行清洗；

3、本發明冰固柔性夾具采用渦流管所產生的冷氣來實現相變物質的固化，采用自然傳熱的方式實現相變物質的液化；

4、本發明冰固柔性夾具在容器內設計S冷卻通道，在降低相變物質容量，縮短冷卻時間的同時，從渦流管輸出的冷氣可與相變物質進行充分接觸，提高制冷效率；

5、本發明冰固柔性夾具中支撐體所承受的浮力略大于自身重力，使得金屬棒與薄壁零件之間的接觸力很小，對工件變形的影響基本忽略不計；

6、本發明冰固柔性夾具中支撐體在相變物質中的上下位置可根據薄壁零件的形狀上下浮動，因此該裝置可用于支撐自由曲面形狀的薄壁零件，適用范圍廣；

7、該裝置結構簡單、實現方便、成本低廉、對環境無污染。

附圖說明

圖1為本發明冰固柔性夾具主視圖；

圖2為本發明冰固柔性夾具剖視圖C-C；

圖3為本發明冰固柔性夾具剖視圖A-A；

圖4為本發明冰固柔性夾具剖視圖B-B。

圖中：