專利名稱：基于相變材料的柔性夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械加工與裝配領(lǐng)域，涉及ー種基于相變材料的柔性夾具，可以真正實(shí)現(xiàn)對(duì)任意形狀、任意尺寸的零件安裝定位及夾緊。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)產(chǎn)品的需求越來越趨向多變、個(gè)性化及多樣化。體現(xiàn)在產(chǎn)品壽命越來越短(更新?lián)Q代快)、新產(chǎn)品越來越多、產(chǎn)品批量越來越小。這些給制造企業(yè)提出了極大的挑戰(zhàn)，加工的零件尺寸大小形狀各式各樣，完全沒有可預(yù)見性。為了減少エ裝夾具的設(shè)計(jì)制造時(shí)間，縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間，只有采用柔性夾具。柔性夾具就是同一個(gè)夾具能夠完成不同類型不同尺寸零件的定位夾緊。目前應(yīng)用最多的柔性夾具有兩類，一類是可調(diào)夾具，主要針對(duì)同一個(gè)類型的零件，通過調(diào)節(jié)定位夾具元件夾緊元件的尺寸及位置實(shí)現(xiàn)對(duì)同類零件的裝夾；另一類是組合夾具(模塊化夾具)，組合夾具是采用模塊化系列化的標(biāo)準(zhǔn)件 進(jìn)行組合形成的夾具?，F(xiàn)有的柔性夾具存在很多不足I可調(diào)夾具只能針對(duì)同一類零件，不能裝夾其它類零件；2組合夾具雖然可以經(jīng)過組合滿足不同類型尺寸零件的裝夾，但是I)組合元件質(zhì)量要求高；2)首置費(fèi)用高；3)由于是組合疊加“搭積木”而成，這種柔性夾具剛性較差，難以適應(yīng)重切削；4)難以裝夾不規(guī)則形狀零件；5)組合尺寸是系列化的而非連續(xù)變化；6)裝配調(diào)試要求技術(shù)高；7)零件種類和數(shù)量多需要專業(yè)管理，使用管理成本較高；本發(fā)明擬克服現(xiàn)有柔性夾具的的缺陷，實(shí)現(xiàn)真正的柔性裝夾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供ー種能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜形狀和任意尺寸大小零件裝夾的裝置。按照本發(fā)明提供的技術(shù)方案，基于相變材料的柔性夾具裝置由基座、相變材料腔體、相變材料、定位體、夾緊體等組成。相變材料腔體通過螺釘連接到基座上；定位體通過數(shù)控定位機(jī)放置在基座上，通過底部永磁鐵吸附在基座上；夾緊體通過數(shù)控定位機(jī)放置在基座上，通過底部永磁鐵吸附在基座上；澆鑄相變材料使定位體、夾緊體、相變材料腔體及基座固聯(lián)在一起形成ー套夾具。所述的相變材料為低熔點(diǎn)錫鉍合金，熔點(diǎn)在230度左右，其膨脹率可以通過調(diào)節(jié)錫鉍兩種材料的比例進(jìn)行控制。所述的定位體，由定位頭、相變材料、定位座及永磁體構(gòu)成。定位頭安裝在定位座里，按設(shè)定長(zhǎng)度固定，相變材料由加注孔澆鑄進(jìn)入，冷卻固化，實(shí)現(xiàn)定位頭和定位座的剛性固聯(lián)。永磁體鑲嵌在定位座體底面。所述的夾緊體，由夾緊高度調(diào)節(jié)體、相變材料、夾緊座及永磁體構(gòu)成。高度調(diào)節(jié)體安裝在夾緊座里，按設(shè)定長(zhǎng)度固定，相變材料由加注孔澆鑄進(jìn)入，冷卻固化，實(shí)現(xiàn)夾緊高度調(diào)節(jié)體和夾緊座的剛性固聯(lián)。永磁體鑲嵌在定位座體底面。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理。定位體長(zhǎng)度連續(xù)可調(diào)、夾緊體高度連續(xù)可調(diào)、定位體及夾緊體的位置可任意布置，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意復(fù)雜形狀、任意尺寸零件的裝夾。夾具的精度是通過精確調(diào)整定位長(zhǎng)度、夾緊體高度以及數(shù)控精確定位布置實(shí)現(xiàn)的，所以構(gòu)成零件制造精度要求低，且構(gòu)成零件形狀簡(jiǎn)單，夾具制造成本極低。夾具零件數(shù)量少，ー個(gè)尺寸范圍的夾具零件只要幾個(gè)，覆蓋所有可能尺寸范圍零件所需夾具套數(shù)少，購置成本低，夾具管理簡(jiǎn)単。夾具維修簡(jiǎn)單，相變材料可反復(fù)使用，夾具壽命長(zhǎng)，易于再制造循環(huán)利用、綠色環(huán)保。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為定位體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為夾緊體的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖I標(biāo)記說明1-エ件、2-壓緊頭、3-夾緊體、4-定位體5-相變材料、6-腔體、7-基座附圖2標(biāo)記說明8-定位頭、9-定位座、10-相變材料、11_永磁體附圖3標(biāo)記說明12_夾緊頭、13-夾緊高度調(diào)節(jié)體、14-相變材料、15-夾緊座、16-永磁體
具體實(shí)施例方式第一歩，根據(jù)エ件加工或裝配要求，確定定位位置及夾緊位置，確定各定位體及夾緊體調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，確定夾具的系列；第二步，將專用定長(zhǎng)工具調(diào)節(jié)到所需長(zhǎng)度，將定位頭(8)裝入定位座(9)，放人工具中，壓カ加注低熔點(diǎn)合金相變材料(10)，同時(shí)由輔助冷卻裝置對(duì)相變材料進(jìn)行冷卻，等冷卻固化后取出定位體(4);同樣的方法制作其它定位體；第三步，將專用定長(zhǎng)工具調(diào)整到夾緊體所需長(zhǎng)度，然后將夾緊高度調(diào)節(jié)體(13)裝入夾緊座(15)，然后放入工具中，壓カ加注熔化了的低熔點(diǎn)合金相變材料(14)，同時(shí)由輔助冷卻裝置對(duì)相變材料進(jìn)行冷卻，等冷卻固化后取出夾緊體(3);同樣的方法制作其它夾緊體；第四步，將腔體(6)安裝到基座(7)上；第五歩，由數(shù)控布置機(jī)床定位布置定位體(4)及夾緊體(3)到基座(7)上；第六步，加注熔化了的低熔點(diǎn)合金相變材料(5)，同時(shí)利用輔助冷卻裝置提高冷卻效率，縮短冷卻時(shí)間，當(dāng)相變材料完全冷卻固化后，配夾緊頭，夾具就可以使用了 ；第七步，夾具使用完，加熱熔化相變材料，取出夾緊體、定位體，分離定位頭和定位座，分離夾緊高度調(diào)節(jié)體和夾緊體，回收相變材料，夾具元件回收入庫。待下一次使用。
權(quán)利要求
1.一種通用柔性夾具裝置，其特征在于相變材料腔體(6)安裝在基座上(7)，定位體(4)按定位要求放置在腔體￠)中的基座(7)上，夾緊體(3)按夾緊位置放置到基座(7)上，夾緊體(3)、定位體(4)與腔體(6)及基座(7)通過澆鑄相變材料(5)固聯(lián)在一起。實(shí)現(xiàn)了定位體、夾緊件在平面上任意位置的布置。夾緊頭(2)可以是壓板或氣動(dòng)液壓夾緊結(jié)構(gòu)，安裝在夾緊體上，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件(I)的夾緊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的相變材料(5)，其特征在于為低熔點(diǎn)錫鉍合金，熔點(diǎn)在230度左右，其膨脹率可以通過調(diào)節(jié)錫鉍兩種材料的比例進(jìn)行控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的腔體(6)，其特征在于為收口式結(jié)構(gòu)，通過螺釘安裝在基座上⑵。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的定位體(4)，其特征在于定位頭(8)安裝在定位座(9)里，伸長(zhǎng)長(zhǎng)度可以連續(xù)調(diào)節(jié)，定位頭和定位座通過加注低熔點(diǎn)合金相變材料(10)實(shí)現(xiàn)剛性固聯(lián)，定位頭(8)及定位座(9)的軸肩和臺(tái)階結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了相變材料的連接強(qiáng)度和剛性。定位座(9)底面鑲嵌的永磁體(11)保證定位體和基座有足夠吸合力，以避免澆鑄相變材料時(shí)定 位體側(cè)翻或位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的夾緊體(3)，其特征在于夾緊高度調(diào)節(jié)體(13)安裝在夾緊座(15)里，總高度可以連續(xù)調(diào)節(jié)，夾緊高度調(diào)節(jié)體和夾緊座通過加注低熔點(diǎn)合金相變材料(14)實(shí)現(xiàn)剛性固聯(lián)，夾緊高度調(diào)節(jié)體(13)及夾緊座(15)的軸肩和臺(tái)階結(jié)構(gòu)強(qiáng)化了相變材料的連接強(qiáng)度和剛性。夾緊座(15)底面鑲嵌的永磁體(16)，將夾緊體(3)和基座(7)吸合，以避免澆鑄相變材料(5)時(shí)夾緊體側(cè)翻或位移。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能實(shí)現(xiàn)任意復(fù)雜形狀和任意尺寸大小零件裝夾的真正柔性夾具裝置。發(fā)明的柔性夾具裝置由基座、相變材料腔體、相變材料、定位體、夾緊體等組成。相變材料腔體通過螺釘連接到基座上；定位體通過數(shù)控定位機(jī)放置在基座上，通過底部永磁鐵吸附在基座上；夾緊體通過數(shù)控定位機(jī)放置在基座上，通過底部永磁鐵吸附在基座上；澆鑄相變材料使定位體、夾緊體、相變材料腔體及基座固聯(lián)在一起形成一套夾具。定位體長(zhǎng)度連續(xù)可調(diào)、夾緊體高度連續(xù)可調(diào)、定位體及夾緊體的位置可任意布置，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)任意復(fù)雜形狀、任意尺寸零件的裝夾。夾具零件形狀簡(jiǎn)單、制造精度要求低，夾具制造成本低；相變材料可反復(fù)使用，易于再制造循環(huán)利用。
文檔編號(hào)B25B11/00GK102825484SQ201110162748
公開日2012年12月19日 申請(qǐng)日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者呂彥明 申請(qǐng)人:江南大學(xué)