[實用新型]一種用于激光沖擊強化自由曲面試樣的通用夾具裝置

有效

• 申請號: 201820885718.7
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN209128513U
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 李松柏;張程;王沖
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C21D10/00
• 分類號: C21D10/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型屬于機械技術及激光加工領域，是一種用于激光沖擊強化自由曲面試樣的通用夾具裝置。夾具部分包括基座、連接板、滑動板、半圓頭螺栓、支撐梁、壓頭，以及連接的螺栓和螺母。使用時基座固定在運動平臺上，連接板和支撐梁用螺栓擰緊在基座上，滑動板可在連接板上滑動，自由曲面試樣通過3個半圓頭螺栓支撐在基座上，調整半圓頭螺栓的伸出長度，使試樣位于合適的位置，壓頭通過螺栓連接在滑動板上，壓頭的圓柱體抵住試樣側面，壓頭的頭部壓緊試樣，最后在支撐梁上擰緊兩個螺栓，使螺栓抵住試樣側面，實現試樣的裝夾。將激光對準待處理區域，完成自由曲面試樣的激光沖擊強化處理。本夾具結構簡單，操作方便，加工制造成本低，裝夾可靠。本夾具具有很好的柔性，可以裝夾任意形狀的曲面試樣。

技術領域

本實用新型涉及到機械技術及激光加工領域，特指一種用于激光沖擊強化復雜形狀試樣的通用夾具，適合各種自由曲面試樣的裝夾。

背景技術

激光沖擊強化是利用高功率密度的短脈沖激光照射金屬表面，使涂敷在金屬表面的吸收保護層迅速氣化，產生等離子體；等離子氣體急劇膨脹，受到約束層(常用約束層為2-3mm流水)的約束，形成高壓并向材料內部傳播，利用沖擊波的力效應使金屬材料產生塑性變形，在較深的厚度上產生殘余壓應力，從而顯著提高金屬材料抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕等性能。

從激光器的發展情況來看，高能量激光器的輸出光斑直徑經聚焦后一般在2-3mm左右，而構件的尺寸通常較大，要利用單個脈沖實現構件表面的大面積沖擊是不現實的。因此，需要將構件固定在運動機構上，然后按照一定的運動軌跡采用大量光斑搭接來覆蓋金屬構件表面從而實現大面積強化。

目前，用于激光沖擊強化的夾具沒有統一的標準，并且存在適用范圍小、定位精度較差、缺乏柔性、裝夾效率低等不足，難以解決實際工程問題中自由曲面零件的裝夾，因此需要設計一種柔性較大的夾具，提高自由曲面試樣的裝夾精度和效率。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種裝夾穩定可靠、柔性大、定位精準高的自由曲面試樣的通用夾具。

夾具部分包括基座、連接板、滑動板、半圓頭螺栓、支撐梁、壓頭，以及連接的螺栓和螺母。使用時基座固定在運動平臺上，連接板和支撐梁用螺栓擰緊在基座上，滑動板可在連接板上滑動，自由曲面試樣通過3個半圓頭螺栓支撐在基座上，調整半圓頭螺栓的伸出長度，使自由曲面試樣位于合適的位置，壓頭通過螺栓連接在滑動板上，壓頭的圓柱體抵住自由曲面試樣側面，壓頭的球頭壓緊自由曲面試樣，最后在支撐梁上擰緊兩個螺栓，使螺栓抵住試樣側面，實現自由曲面試樣的裝夾。將激光垂直對準待處理區域，完成平板試樣的激光沖擊強化處理。本夾具結構簡單，操作方便，加工制造成本低，裝夾可靠。本夾具具有很好的柔性，可以裝夾復雜形狀的自由曲面試樣。

所述夾具體可以裝夾復雜形狀的自由曲面試樣，通過編寫的程序控制運動平臺的運動軌跡，對試樣的待處理區域進行激光沖擊強化。本夾具容易實現對自由曲面試樣的裝夾，針對不同的裝夾情況可以方便的進行調節，具有很好的實用性。

運動平臺步進頻率要與激光脈沖頻率保持一致，由于頻率較高，裝有試樣的運動平臺會產生一定的振動，試樣裝夾可靠，采用的是過定位，而且可以避免定位干涉，此時運動平臺的振動不會產生裝夾的松動。

本夾具中用于支撐的3個半圓頭螺栓，要呈三角形布置，以實現對試樣底面的定位。半圓頭螺栓與自由曲面試樣的接觸是相切。調整半圓頭螺栓的伸出長度，使試樣的上表面待處理區域盡可能水平，方便進行激光沖擊強化處理。

裝夾過程中，滑動板要沿連接板滑動，滑動板和連接板形成的凹槽要留合適的間隙，防止由于加工誤差造成滑動時卡死。

基座、連接板、滑動板和支撐梁采用HT200，加工可在一般銑床上完成，壓頭采用45鋼，可以用數控加工或焊接制造，夾具中其余零件為標準件。

連接板用螺栓固定在基座上，為避免滑動板沿連接板滑動時造成干涉，螺栓頭置于U形槽內。