通用柔性夹具及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种通用柔性夹具及其使用方法，包括基座、相变材料腔体、相变材料、定位体、夹紧体。相变材料腔体通过螺钉连接到基座上；定位体通过数控定位机放置在基座上，通过底部永磁铁吸附在基座上；夹紧体通过数控定位机放置在基座上，通过底部永磁铁吸附在基座上；浇铸相变材料使定位体、夹紧体、相变材料腔体及基座固联在一起形成一套夹具。定位体长度连续可调、夹紧体高度连续可调、定位体及夹紧体的位置可任意布置，从而实现了对任意复杂形状、任意尺寸零件的装夹。夹具零件形状简单、制造精度要求低，夹具制造成本低；相变材料可反复使用，易于再制造循环利用。

【技术实现步骤摘要】
通用柔性夹具及其使用方法
本专利技术涉及机械加工与装配
，尤其是一种基于相变材料的柔性夹具，可以真正实现对任意形状、任意尺寸的零件安装定位及夹紧。
技术介绍
目前，随着技术的进步，人们对产品的需求越来越趋向多变、个性化及多样化。体现在产品寿命越来越短（更新换代快）、新产品越来越多、产品批量越来越小。这些给制造企业提出了极大的挑战，加工的零件尺寸大小形状各式各样，完全没有可预见性。为了减少工装夹具的设计制造时间，缩短生产准备时间，只有采用柔性夹具。柔性夹具就是同一个夹具能够完成不同类型不同尺寸零件的定位夹紧。目前应用最多的柔性夹具有两类，一类是可调夹具，主要针对同一个类型的零件，通过调节定位夹具元件夹紧元件的尺寸及位置实现对同类零件的装夹；另一类是组合夹具（模块化夹具），组合夹具是采用模块化系列化的标准件进行组合形成的夹具。现有技术中的柔性夹具存在很多不足：（一）可调夹具只能针对同一类零件，不能装夹其它类零件；（二）组合夹具虽然可以经过组合满足不同类型尺寸零件的装夹，但是还存在如下缺陷：1）组合元件质量要求高；2）首置费用高；3）由于是组合叠加“撘积木”而成，这种柔性夹具刚性较差，难以适应重切削；4）难以装夹不规则形状零件；5）组合尺寸是系列化的而非连续变化；6）装配调试要求技术高；7）零件种类和数量多需要专业管理，使用管理成本较高。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种通用柔性夹具及其使用方法，从而有效的克服了现有技术中柔性夹具的缺陷，实现任意复杂形状和任意尺寸大小零件装夹，使用灵活，同时大大提高了使用可靠性。本专利技术所采用的技术方案如下：一种通用柔性夹具，包括基座，所述基座上部安装有相变材料腔体，所述相变材料腔体内安装有夹紧体和定位体，所述夹紧体按夹紧位置放置在相变材料腔体内的基座上，所述定位体按定位要求放置在相变材料腔体内的基座上，所述夹紧体、定位体、相变材料腔体以及基座通过浇铸固联体相变材料固联在一起；所述夹紧体的顶部安装有夹紧头，所述定位体顶部设置有定位头，所述夹紧头和定位头均与工件抵接；位于相变材料腔体内的基座上还均匀分布有多个散热块，所述散热块通过柔性软管将其连接起来，内通冰水。作为上述技术方案的进一步改进：所述夹紧头采用压板或者气动液压夹紧结构。所述固联体相变材料为低熔点锡铋合金，所述固联体相变材料的熔点为60至70度。相变材料腔体为侧壁多筋收口式结构，通过螺钉安装在基座上。定位体的结构为：包括定位座，所述定位座底部开有沉孔，所述沉孔内安装定位头，定位座所开沉孔处的侧壁上设置有定位体相变材料加注口，所述定位头底部通过加注定位体相变材料实现与定位座的刚性固联，所述定位座底面镶嵌的定位座永磁体，将定位座与基座吸合。所述定位体相变材料熔点温度为80至90度。夹紧体的结构为：包括夹紧体底座，所述夹紧体底座上安装夹紧体基体，所述夹紧体基体为筒状结构，所述夹紧体基体顶部开有收口孔，所述收口孔内壁设置有内螺纹，夹紧高度调节体通过螺纹连接装入夹紧体基体内，所述夹紧体基体的侧壁上开有夹紧体相变材料上加注口及夹紧体相变材料下加注口，通过加注夹紧体相变材料实现夹紧高度调节体和夹紧体基体的刚性固联，所述夹紧高度调节体顶部安装夹紧头，所述夹紧头与夹紧高度调节体垂直；所述夹紧体底座底面镶嵌的夹紧座永磁体，将夹紧体和基座吸合。所述夹紧体相变材料熔点温度为80至90度。散热块的结构为：其内部设置有U型流道，采用黄铜制造，所述散热块两侧配管接头，由柔性软管连接成冷却流道，并在基座上空余位置均匀布置；通过柔性软管连接成一路或多路。一种通用柔性夹具的使用方法，包括如下步骤：第一步：根据工件加工或装配要求，确定定位位置及夹紧位置，确定各定位体及夹紧体的调节长度，确定夹具的系列；第二步：将定长工具调节到所需长度，将定位头装入定位座，放入工具中，压力加注低熔点定位体相变材料，同时由辅助冷却装置对相变材料进行冷却，等冷却固化后取出定位体；同样的方法制作其它定位体；第三步：将夹紧高度调节体装入夹紧体底座，旋转调整夹紧高度调节体使夹紧体总长达到所需长度，然后通过夹紧体相变材料上加注口和夹紧体相变材料下加注口，压力加注熔化了的低熔点夹紧体相变材料，同时由辅助冷却装置对相变材料进行冷却，等冷却固化后取出夹紧体；同样的方法制作其它夹紧体；第四步：将相变材料腔体安装到基座上；第五步：由数控布置机床定位布置定位体及夹紧体到基座上；第六步：加注熔化了的低熔点固联体相变材料，同时利用辅助冷却装置提高冷却效率，缩短冷却时间，当相变材料完全冷却固化后，配夹紧头，夹具就可以使用了；第七步：夹具使用完，加热熔化相变材料，取出夹紧体、定位体，分离定位头和定位座，分离夹紧高度调节体和夹紧体，回收相变材料，夹具元件回收入库，待下一次使用。本专利技术的有益效果如下：本专利技术结构紧凑、合理，操作方便。定位体长度连续可调、夹紧体高度连续可调、定位体及夹紧体的位置可任意布置，从而实现了对任意复杂形状、任意尺寸零件的装夹。夹具的精度是通过精确调整定位长度、夹紧体高度以及数控精确定位布置实现的，所以构成零件制造精度要求低，且构成零件形状简单，夹具制造成本极低。夹具零件数量少，一个尺寸范围的夹具零件只要几个，覆盖所有可能尺寸范围零件所需夹具套数少，购置成本低，夹具管理简单。夹具维修简单，相变材料可反复使用，夹具寿命长，易于再制造循环利用、绿色环保。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为本专利技术定位体的结构示意图。图3为本专利技术夹紧体的结构示意图。其中：1、工件；2、夹紧体；3、散热块；4、定位体；5、固联体相变材料；6、相变材料腔体；7、基座；8、定位头；9、定位座；10、定位体相变材料；11、定位体相变材料加注口；12、定位座永磁体；13、夹紧头；14、夹紧高度调节体；15、夹紧体相变材料上加注口；16、夹紧体基体；17、夹紧体相变材料；18、夹紧体相变材料下加注口；19、夹紧体底座；20、夹紧座永磁体。具体实施方式下面结合附图，说明本专利技术的具体实施方式。如图1、图2和图3所示，本实施例的通用柔性夹具，包括基座7，基座7上部安装有相变材料腔体6，相变材料腔体6内安装有夹紧体2和定位体4，夹紧体2按夹紧位置放置在相变材料腔体6内的基座7上，定位体4按定位要求放置在相变材料腔体6内的基座7上，夹紧体2、定位体4、相变材料腔体6以及基座7通过浇铸固联体相变材料5固联在一起；实现了定位体4、夹紧体2在平面上任意位置的布置，夹紧体2的顶部安装有夹紧头13，定位体4顶部设置有定位头8，夹紧头13和定位头8均与工件1抵接；位于相变材料腔体6内的基座7上还均匀分布有多个散热块3，散热块3通过柔性软管将其连接起来，内通冰水。实现相变材料的快速冷却固化。夹紧头13采用压板或者气动液压夹紧结构。固联体相变材料5为低熔点锡铋合金，固联体相变材料5的熔点为60至70度。其膨胀率通过调节锡铋两种材料的比例，控制在0.01%。相变材料腔体6为侧壁多筋收口式结构，通过螺钉安装在基座7上。定位体4的结构为：包括定位座9，定位座9底部开有沉孔，沉孔内安装定位头8，定位座9所开沉孔处的侧壁上设置有定位体相变材料加注口11，定位头8底部通过加注定位体相变材料10实现与定位座9的刚性固联，定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种通用柔性夹具，其特征在于：包括基座（7），所述基座（7）上部安装有相变材料腔体（6），所述相变材料腔体（6）内安装有夹紧体（2）和定位体（4），所述夹紧体（2）按夹紧位置放置在相变材料腔体（6）内的基座（7）上，所述定位体（4）按定位要求放置在相变材料腔体（6）内的基座（7）上，所述夹紧体（2）、定位体（4）、相变材料腔体（6）以及基座（7）通过浇铸固联体相变材料（5）固联在一起；所述夹紧体（2）的顶部安装有夹紧头（13），所述定位体（4）顶部设置有定位头（8），所述夹紧头（13）和定位头（8）均与工件（1）抵接；位于相变材料腔体（6）内的基座（7）上还均匀分布有多个散热块（3），所述散热块（3）通过柔性软管将其连接起来，内通冰水。

【技术特征摘要】
1.一种通用柔性夹具的使用方法，其特征在于：通用柔性夹具的结构为：包括基座(7)，所述基座(7)上部安装有相变材料腔体(6)，所述相变材料腔体(6)内安装有夹紧体(2)和定位体(4)，所述夹紧体(2)按夹紧位置放置在相变材料腔体(6)内的基座(7)上，所述定位体(4)按定位要求放置在相变材料腔体(6)内的基座(7)上，所述夹紧体(2)、定位体(4)、相变材料腔体(6)以及基座(7)通过浇铸固联体相变材料(5)固联在一起；所述夹紧体(2)的顶部安装有夹紧头(13)，所述定位体(4)顶部设置有定位头(8)，所述夹紧头(13)和定位头(8)均与工件(1)抵接；位于相变材料腔体(6)内的基座(7)上还均匀分布有多个散热块(3)，所述散热块(3)通过柔性软管将其连接起来，内通冰水；所述夹紧头(13)采用压板或者气动液压夹紧结构；所述固联体相变材料(5)为低熔点锡铋合金，所述固联体相变材料(5)的熔点为60至70度，其膨胀率通过调节锡铋两种材料的比例，控制在0.01％；相变材料腔体(6)为侧壁多筋收口式结构，通过螺钉安装在基座(7)上；定位体(4)的结构为：包括定位座(9)，所述定位座(9)底部开有沉孔，所述沉孔内安装定位头(8)，定位座(9)所开沉孔处的侧壁上设置有定位体相变材料加注口(11)，所述定位头(8)底部通过加注定位体相变材料(10)实现与定位座(9)的刚性固联，所述定位座(9)底面镶嵌的定位座永磁体(12)，将定位座(9)与基座(7)吸合；所述定位体相变材料(10)熔点温度为80至90度；夹紧体(2)的结构为：包括夹紧体底座(19)，所述夹紧体底座(19)上安装夹紧体基体(16)，所述夹紧体基体(16)为筒状结构，所述夹紧体基体(16)顶部开有收口孔，所述收口孔内壁设置有内螺纹，夹紧高度调节体(14)通过螺纹连接装入夹紧体基体(16)内，所述夹紧体基体(16)的侧壁上开有夹紧体相变材料上加注口(15)及夹紧体相变材料下加注口(18)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕彦明，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32