一种基于电流变体的薄壁件装夹方法及系统

技术领域

本发明涉及薄壁件装夹系统及方法，具体涉及一种基于电流变体的薄壁件装夹方法及系统。

背景技术

在航天领域的设计制造中，大多数的零组件都遵循“多型号、小批量、高要求”特点，这类零件大多数设计复杂或者加工要求精细，在此类零组件制造加工时，会出现很多加工制造方面的难题。其中一类典型的零件就是薄壁件，由于其自身结构特点，导致其在机床上加工时，如果按照常规零件直接装夹，会产生装夹困难、夹持变形、切削振动等问题。所以需要根据薄壁件自身的特点先设计出对应的辅助工装，再在工装辅助下进行装夹加工。但现有的辅助工装不但增加了生产工步的复杂性，还增大了加工难度，同时这些复杂的装夹方式和工装设计也影响着加工的效率，降低了工件的质量。为此，开发出可实现薄壁件装夹的方法可以有效解决目前机床装夹时存在的各类问题，实现航天制造的高效生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电流变体的薄壁件装夹方法及系统，以解决加工各类薄壁件时，需要先根据薄壁件的具体结构设计相应的辅助工装，再通过辅助工装对薄壁件进行装夹，增加了加工的复杂度和难度，而且辅助工装容易对薄壁造成损伤，降低了工件质量的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于电流变体的薄壁件装夹方法，用于薄壁件，其特殊之处在于，包括以下步骤：

步骤1、将未加工薄壁件的非加工部位伸入适量的电流变体内；

步骤2、向电流变体内通电，使电流变体从液态转化为固态，薄壁件被装夹在固态的电流变体内；

步骤3、对薄壁件的待加工部位进行加工；

步骤4、加工完成后，使电流变体断电，电流变体从固态转化为液态，取出加工好的薄壁件，完成加工。

进一步地，步骤3之后、步骤4之前还包括吹扫步骤，具体为：

通过吹扫机构对固态电流变体表面的碎屑进行吹除。

进一步地，所述步骤2之后、步骤3之前中，还包括旋转薄壁件的步骤，具体为：

通过驱动组件将固态电流变体及其内部装夹的薄壁件同时旋转，使得薄壁件的待加工部位处于加工角度。

同时本发明还提供了一种基于电流变体的薄壁件装夹系统，用于非金属的待加工薄壁件，以实现上述的基于电流变体的薄壁件装夹方法，其特殊之处在于：包括储液仓、液流管、装夹仓以及电源；

所述储液仓内储存有液态的电流变体；

所述液流管一端与储液仓连通，另一端与装夹仓连通，其中部设有水泵和阀门；

所述装夹仓内底面铺设有通电芯片，用于导电；所述装夹仓的位置低于储液仓；

所述电源与通电芯片连通。

进一步地，所述装夹仓内底面设有至少一个定位件，用于定位待加工的薄壁件；

所述定位件与装夹仓可拆卸连接。

进一步地，还包括旋转轴和驱动组件；

所述旋转轴一端与外部机床可旋转连接；

所述装夹仓底部与旋转轴中部固定连接；

所述驱动组件的输出端与旋转轴另一端连接，用于驱动旋转轴并带动装夹仓转动。

进一步地，所述驱动组件包括驱动电机和电机支座；

所述驱动电机的本体安装于电机支座上，其输出轴与所述旋转轴同轴连接。

进一步地，还包括用于吹扫装夹仓内部碎屑的吹扫机构；

所述吹扫机构包括悬挂于储液仓一侧的气瓶以及与气瓶连通的气枪。

进一步地，还包括控制单元；

所述控制单元分别与电源、水泵的水泵电机开关以及驱动电机的驱动电机开关连接。

进一步地，所述阀门为电磁阀，其电磁开关与控制单元连接。

本发明的有益效果：

1、本发明通过电流变体在固态与液态之间的转化，实现待加工薄壁件的装夹，不会对薄壁件造成损伤和变形，对薄壁件的形状也没有限制，可以适用于任何形状的薄壁件，且整个薄壁件装夹系统结构简单、可操作性强、可以复用，能够提高加工效率，并保证工件质量。

2、本发明通过电流变体通电和断电装夹待加工薄壁件，能够根据待加工薄壁件的具体性质控制电流大小，改变电流变体的外加电场场强大小，实现夹紧力的高精度调整，进一步保证工件质量。

3、本发明还设置了吹扫机构，能够在电流变体为固态的时候，将加工产生的碎屑吹除，保证电流变体的质量，实现电流变体的可循环利用，同时避免对后续工件产生损伤。

4、本发明还在装夹仓底部设置了驱动组件与旋转轴，使得被装夹在装夹仓内的待加工薄壁件可以旋转至不同的部位，满足各个角度、位置的加工需求，包括卧式、立式等数控车床或加工中心，提高了适用范围。

5、本发明还在装夹仓内底面还设置了定位件，定位件与装夹仓可拆卸连接，使得待加工薄壁件的放置更加便利，且能够适应不同大小的薄壁件，满足不同工况下产品定位需求，保证同批量产品装夹位置的一致性，提高了加工效率。

6、本发明还设置了控制机构，控制机构分别用于控制电源、泵、驱动电机以及电磁阀连接，提高了该薄壁件装夹系统的操作便利性。

附图说明

图1是本发明一种基于电流变体的薄壁件装夹系统实施例的结构示意图。

图2是本发明实施例中装夹仓俯视图。

附图标号：

1-薄壁件，2-电流变体，3-吹扫机构，4-储液仓，5-液流管，6-装夹仓，7-电源，8-水泵，9-阀门，10-通电芯片，11-定位件，12-旋转轴，13-驱动电机，14-电机支座，15-气瓶，16-气枪，17-水泵电机开关，18-驱动电机开关，19-电磁开关。

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。

一种基于电流变体的薄壁件装夹系统，如图1所示，具体包括储液仓4、液流管5、装夹仓6、电源7、旋转轴12、驱动组件、吹扫机构3以及控制单元；驱动组件包括驱动电机13和电机支座14；

储液仓4内储存有液态的电流变体2；电流变体2在通电的状态下能够由液态转化为固态，将薄壁件1非加工部位装夹在电流变体2中且不受损伤，在断电的状态下再由固态转化为液态，便于将薄壁件1无损取出。若薄壁件1为空心结构，其内外部分均包裹在电流变体2中，因此在受到夹紧力时其内外均受力保证其形状稳定，电流变体2凝固部分保证空心薄壁件1装夹部分不会产生形变。使用中可以根据实际工况调节电压保证薄壁件1的固定效果。

液流管5一端与储液仓4连通，另一端与装夹仓6连通，其中部设有水泵8和阀门9；阀门9为电磁阀，便于控制。通过对水泵8的操作能够根据待加工的薄壁件1具体结构控制装夹仓6中电流变体2的高度，保证装夹稳定，并保证薄壁件1待加工的部分外露。

装夹仓6内底面铺设有通电芯片10，用于导电，以改变电流变体2的形态；装夹仓6的位置低于储液仓4，便于储液仓4内的电流变体2流向装夹仓6；如图2所示，装夹仓6内底面设有至少一个定位件11，用于定位待加工的薄壁件1；定位件11与装夹仓6可拆卸连接，定位件11的形状可以根据待加工的薄壁件1的形状而定，可以为定位直角、定位圆弧角等。旋转轴12一端与外部机床可旋转连接；装夹仓6底部通过连接支架与旋转轴12中部固定连接；驱动电机13的本体安装于电机支座14上，其输出轴与旋转轴12另一端同轴连接，驱动电机13驱动旋转轴12并带动装夹仓6转动，以便加工；例如：如果加工设备为卧式机床，则通过驱动电机13带动转轴旋转转动，从而控制装夹仓6与薄壁件1旋转至水平方向，保证与刀具方向平行。

吹扫机构3用于吹扫装夹仓6内部的碎屑，包括悬挂于储液仓4一侧的气瓶15以及与气瓶15连通的气枪16。在加工完成后，固态的电流变体2表面会留有加工碎屑，使用该吹扫机构3将装夹仓6与薄壁件1表面的残余碎屑吹除，再对电流变体2断电，能够保证电流变体2不受到杂质污染。

控制单元分别与电源7、水泵8的水泵电机开关17、驱动电机13的驱动电机开关18以及电磁阀9的电磁开关19连接，电源7与通电芯片10连通。

通过上述电流变体的薄壁件装夹系统进行装夹加工的步骤具体如下：

步骤1、将整个装夹系统安装于机床或相应加工设备上，控制电磁阀以及水泵8向装夹仓6内输送适量的电流变体2，具体根据薄壁件1的长短大小来决定输入相应体积的电流变体，之后关闭电磁阀以及水泵8，将未加工薄壁件1的非加工部位伸入适量的电流变体2内，保证薄壁件1的待加工部分置外露；

步骤2、打开电源7，通过通电芯片10向电流变体2内通电，使电流变体2从液态转化为固态，则薄壁件1被装夹在固态的电流变体2内；由于电流变体体积可控制，因此可以将薄壁件1的非加工部分完全浸没在电流变体2中后再通电，使装夹十分稳定可靠，且电流变体的变化是通过外加电场场强大小的变化而控制的，因此可以通过改变电流大小来实现装夹力矩的高精度调整。

步骤3、通过驱动电机13将固态电流变体2及其内部装夹的薄壁件1同时旋转，使得薄壁件1的待加工部位位于加工工位上。即如果加工设备为卧式机床，则在薄壁件通电固定后由驱动电机13旋转装夹仓6至水平方向与刀具对齐，加工完成后再旋转装夹仓6回到竖直方向；

步骤4、对薄壁件1的待加工部位进行加工；

步骤5、加工完成后，通过吹扫机构3对固态电流变体2表面以及薄壁件1表面的碎屑进行吹除。

步骤6、关闭电源7，使通电芯片断电，进而使电流变体2断电，电流变体2从固态转化为液态，取出加工好的薄壁件1，完成装夹加工。

整个加工过程无需考虑薄壁件装夹难点，无需辅助工装，无需留薄壁件装夹余量，且同时适用于多种样式机床，降低了加工难度，提高了生产效率，增加了可制品数量。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何在本发明披露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。