專利名稱：一種用于對工件激光噴丸成形的預應(yīng)力夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制造工裝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于對工件激光噴丸成形的預應(yīng)力夾具。
背景技術(shù)：
板料激光噴丸成形作為一種無模冷加工的金屬成形工藝，特別適合于航空制造業(yè)的機翼整體壁板的制造。眾所周知，在彈性預應(yīng)力下進行板料激光噴丸，可以有效地克服自由狀態(tài)下激光噴丸工件呈球形現(xiàn)象，激光噴丸工件的成形曲率也大幅提高，預應(yīng)力激光噴丸成形顯著優(yōu)于自由狀態(tài)下的激光噴丸成形。然而不同的激光噴丸樣件需要的曲率各異，對預加載的柔性能力，也就是預應(yīng)力適應(yīng)工件的變化能力要求較高，因此工件的預應(yīng)力施加是激光噴丸成形的關(guān)鍵技術(shù)之一?，F(xiàn)有技術(shù)中常用的夾具是通過與工件成型后的形狀、曲率相吻合的多組卡板，將工件夾持固定在噴丸設(shè)備的剛性框架上，然后通過螺栓使上卡板逐漸逼近下卡板，以使卡板和工件完全壓緊。上述技術(shù)的一個顯著缺點是不能準確連續(xù)地控制預應(yīng)力與工件的彈性預變形，以致當卡板松開后工件會發(fā)生回彈，同時一套卡板僅限于加工一種工件，不具有柔性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)預應(yīng)力夾具的缺點，提供一種可以準確連續(xù)地控制預應(yīng)力與工件彈性預變形量的夾具。本發(fā)明公開了一種用于對工件激光噴九成形的預應(yīng)力夾具，其包括:框架，其基本豎直地布置；兩個支撐滾柱，其基本水平地并且可轉(zhuǎn)動地固定到框架上，以線接觸地支撐工件；液壓千斤頂，其固定到框架上并使其活塞桿基本豎直地定位于兩個支撐滾柱之間的中央從而工件被壓抵在液壓千斤頂?shù)幕钊麠U和兩個支撐滾柱之間；柔性墊塊，其布置在液壓千斤頂?shù)幕钊麠U和工件之間；液壓驅(qū)動泵，其連接到液壓千斤頂以驅(qū)動液壓千斤頂；油壓表，其連接到液壓驅(qū)動泵上以顯示液壓驅(qū)動泵的驅(qū)動油壓；以及長度測量元件，其固定到框架上并定位于兩個支撐滾柱之間的中央以測量工件在液壓千斤頂作用下的豎直變形量。具體地,液壓驅(qū)動泵為手動液壓驅(qū)動泵或電動液壓驅(qū)動泵。具體地，長度測量元件為電子游標卡尺，電子游標卡尺的主尺和副尺的其中之一固定到框架上，電子游標卡尺的主尺和副尺的另一個抵到工件上。更具體地，電子游標卡尺的主尺和副尺的其中之一是通過壓塊固定到框架上。具體地，柔性墊塊由彈性聚氨酯材料制成。本發(fā)明的有益效果是在對金屬板材進行激光噴丸成型時，可以對工件施加可控的預壓力，使工件在噴丸成型前產(chǎn)生可控的預應(yīng)力以及彈性預變形量，能夠顯著提高工件噴丸成型后的加工質(zhì)量。


圖1是本發(fā)明中用于對工件激光噴九成形的預應(yīng)力夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中液壓千斤頂、柔性墊塊以及支撐滾柱的連接示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細闡述。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。如圖1所示，其示出了根據(jù)本發(fā)明的預應(yīng)力夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。具體地，該預應(yīng)力夾具包括框架101、支撐滾柱102、壓塊103以及電子游標卡尺104等?？蚣?01基本豎直地布置。兩個支撐滾柱102基本水平地布置并可轉(zhuǎn)動地安裝到框架101上，其中，該支撐滾柱102的橫截面呈圓筒形從而當工件300被支撐于兩支撐滾柱102上時該支撐滾柱102與工件300線接觸。通過擰緊壓塊103上的螺釘105，將電子游標卡尺104的主尺固定在框架101上，此時，由于電子游標卡尺104的副尺(游標)未被固定，故該副尺相對主尺是可活動的。為了使該工件300達到預定的彈性變形量，可以將電子游標卡尺104的副尺抵到工件300上以測得工件300的中央部位的豎直方向上的變形量，這會在下文中詳述?？梢岳斫?，根據(jù)運動的相對性原理，可選擇地，該電子游標卡尺104的副尺(游標)可以被固定在框架101上同時將電子游標卡尺104的主尺抵到工件300的下表面。該預應(yīng)力夾具還包括手動液壓驅(qū)動泵201、油壓表202、液壓千斤頂203以及柔性墊塊204。液壓千斤頂203的缸體固定到框架101上使得其活塞桿基本豎直地定位于兩個支撐滾柱102之間的中央；作為驅(qū)動源的手動液壓驅(qū)動泵201通過快速接頭連接到液壓千斤頂203上以向液壓千斤頂203內(nèi)的工作介質(zhì)(如:油)提供驅(qū)動壓強；柔性墊塊204可以由彈性聚氨酯材料制成，其固定于液壓千斤頂203的活塞桿的頂端從而在液壓千斤預203的作用下抵到工件300的上表面上，油壓表202連接到手動液壓驅(qū)動泵201上以實時地顯示手動液壓驅(qū)動泵201的輸出油壓?？梢岳斫猓撘簤候?qū)動源還可以為電動液壓驅(qū)動泵。根據(jù)本發(fā)明的預應(yīng)力夾具，其工作原理如下:首先松開手動液壓驅(qū)動泵201的閥門，使得油壓回零，液壓千斤頂203不產(chǎn)生壓力。將工件300支撐在兩支撐滾柱102上，然后關(guān)閉手動液壓驅(qū)動泵201的閥門，壓下手動液壓驅(qū)動泵201以產(chǎn)生油壓，液壓千斤頂203產(chǎn)生壓力，進而向下驅(qū)動柔性墊塊204將工件300在柔性墊塊204與支撐滾柱102之間壓緊，使工件300受到預壓力并發(fā)生彈性預變形。采用柔性墊塊204以及支撐滾柱102共同壓緊工件300，可使工件300彈性預變形均勻協(xié)調(diào)。當需要液壓千斤頂203驅(qū)動柔性墊塊204對工件300施加預定的預壓力時，可將此預壓力除以液壓千斤頂203的活塞桿的橫截面積，即可計算出所需油壓。連續(xù)壓下手動液壓泵201調(diào)節(jié)油壓連續(xù)增加，同時觀察油壓表202的示數(shù)，當示數(shù)穩(wěn)定后達到所需油壓時，液壓千斤頂203即可提供所需預壓力。當需要工件300的彈性預變形達到預定的變形量時，可在工件300所受的預壓力為一個很小的初始值時，將電子游標卡尺104的副尺與工件300接觸，并將電子游標卡尺104自帶的屏幕所顯示的示數(shù)清零。連續(xù)壓下手動液壓驅(qū)動泵201調(diào)節(jié)油壓連續(xù)增加，工件300在液壓千斤頂203的作用下發(fā)生彈性預變形，此時電子游標卡尺104的副尺沿著主尺移動從而示數(shù)發(fā)生連續(xù)變化，待示數(shù)穩(wěn)定后達到預定的彈性預變形量即可。如圖2所示，其詳細地示出了液壓千斤頂203、柔性墊塊204以及支撐滾柱102與框架101的連接。具體地，該液壓千斤頂203的缸體由長螺釘205固定在框架101上，柔性墊塊204由短螺釘206固定到液壓千斤頂203的活塞桿上。支撐滾柱102兩端與框架101的相應(yīng)位置均開有淺盲孔，盲孔內(nèi)安裝有鋼制滾珠106，鋼制滾珠106的直徑稍大于盲孔直徑。上述結(jié)構(gòu)使得支撐滾柱102可繞自身軸線轉(zhuǎn)動，并可同時承受較大的徑向支撐力而不發(fā)生松動，以保證對工件300進行夾持壓緊的牢固性。本發(fā)明中所述具體實施案例僅為本發(fā)明的較佳實施案例而已，并非用來限定本發(fā)明的實施范圍。即凡依本發(fā)明申請專利范圍的內(nèi)容所作的等效變化與修飾，都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于對工件激光噴丸成形的預應(yīng)力夾具，其包括: 框架，其基本豎直地布置； 兩個支撐滾柱，其基本水平地并且可轉(zhuǎn)動地固定到所述框架上，以線接觸地支撐所述工件； 液壓千斤頂，其固定到所述框架上并使其活塞桿基本豎直地定位于所述兩個支撐滾柱之間的中央從而所述工件被壓抵在所述液壓千斤頂?shù)幕钊麠U和所述兩個支撐滾柱之間； 柔性墊塊，其布置在所述液壓千斤頂?shù)幕钊麠U和所述工件之間； 液壓驅(qū)動泵，其連接到所述液壓千斤頂以驅(qū)動所述液壓千斤頂； 油壓表，其連接到所述液壓驅(qū)動泵上以顯示所述液壓驅(qū)動泵的驅(qū)動油壓；以及 長度測量元件，其固定到所述框架上并定位于所述兩個支撐滾柱之間的中央以測量所述工件在所述液壓千斤頂作用下的豎直變形量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預應(yīng)力夾具，其特征在于，所述液壓驅(qū)動泵為手動液壓驅(qū)動泵或電動液壓驅(qū)動泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預應(yīng)力夾具，其特征在于，所述長度測量元件為電子游標卡尺，所述電子游標卡尺的主尺和副尺的其中之一固定到所述框架上，所述電子游標卡尺的主尺和副尺的另一個抵到所述工件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預應(yīng)力夾具，其特征在于，所述電子游標卡尺的主尺和副尺的其中之一是通過壓塊固定到所述框架上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預應(yīng)力夾具，其特征在于，所述柔性墊塊由彈性聚氨酯材料制成。
全文摘要
一種預應(yīng)力夾具包括框架；兩個支撐滾柱；液壓千斤頂，其固定到框架上并使其活塞桿基本豎直地定位于兩個支撐滾柱之間的中央從而工件被壓抵在液壓千斤頂?shù)幕钊麠U和兩個支撐滾柱之間；柔性墊塊，其布置在液壓千斤頂?shù)幕钊麠U和工件之間；液壓驅(qū)動泵，其連接到液壓千斤頂以驅(qū)動液壓千斤頂；油壓表，其連接到液壓驅(qū)動泵上以顯示液壓驅(qū)動泵的驅(qū)動油壓；以及長度測量元件，其固定到框架上并定位于兩個支撐滾柱之間的中央以測量工件在液壓千斤頂作用下的豎直變形量。本發(fā)明在對金屬板材進行激光噴丸成型時，可以對工件施加可控并可連續(xù)變化的預壓力，使工件在噴丸成型前產(chǎn)生可控的預應(yīng)力以及彈性預變形量，能夠顯著提高工件噴九成型后的加工質(zhì)量。
文檔編號B21D43/00GK103143597SQ201310037718
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月31日
發(fā)明者陳潔, 姚振強, 王欣晶, 胡永祥, 徐正松, 李 昊 申請人:上海飛機制造有限公司, 上海交通大學